悉看大势:AI时代晶片战硝烟弥漫 新加坡半导体异军突起

新加坡在全球半导体供应链占有重要地位。全球每10片晶片,就有一片在本地生产,我国半导体设备产量占全球五分之一。进入人工智能(AI)时代,须要处理的数据越来越庞大、速度要求越来越快。我国能否在新兴技术领域,发展出世界一流的半导体公司,领先群雄?除了AI,数据中心、电动车、物联网和5G等,都是本地半导体公司瞄准的商机。

Grasping The Trend: Chip Wars Escalate In The AI Era,
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美国和中国的地缘政治竞争,使半导体晶片成为兵家必争之地。很难想象的是,撑起新加坡一大片经济的半导体业,在不到10年前的一段时间里,曾被视为是夕阳产业。

新加坡半导体工业协会(SSIA)执行董事的洪玮盛接受《联合早报》专访,忆述新加坡半导体业发展时说:“2018年以前,我到学校演讲,希望鼓励年轻学子加入我们这个行业,一个班级的出席人数不到10人。”

这一切在特朗普首次担任美国总统起,发生翻天覆地的改变。特朗普于2018年上任不久,美国向中国进口的半导体征收关税,开启中美在这个领域的博弈,至今愈演愈烈。

接着2020年暴发冠病大流行,更突显一片小小晶片的重要性。据咨询公司艾睿铂(AlixPartners)估算,全球汽车业当时因晶片短缺,在2021年减产770万辆汽车、损失超过2000亿美元(约2610亿新元)。

全球业者分散风险扩大产地 我国半导体业占GDP近6%

有了中美博弈和冠病的前车之鉴,全球半导体业者开始进一步分散风险,在不同地方扩产。

譬如,台湾晶片制造商世界先进(VIS)与荷兰恩智浦半导体(NXP)投资约105亿元,在我国建立12英寸(300毫米)晶圆厂,去年12月动土,预计2027年投入量产。

恩智浦是主要的汽车晶片供应商,据国际数据公司(IDC)统计,恩智浦全球市占率接近11%,位居第二。

新加坡经济发展局发言人告诉《联合早报》:“新加坡是半导体供应链的重要节点,全球每10片晶片,就有一片在新加坡生产。新加坡的半导体设备产量,占全球五分之一。过去两年,我国半导体业成功吸引超过180亿元研发与制造投资。”

截至2023年,半导体业占新加坡国内生产总值(GDP)接近6%,雇用超过3万5000人。

根据新加坡金融管理局不久前发布的《宏观经济评估》报告,我国去年对美国出口的产品,16.6%与半导体有关。半导体产品不在美国征收的基准关税范围内,但特朗普正考虑针对这个产业征收特定产品关税,这将如何冲击新加坡的半导体业,有待观察。但这个产业在新加坡占有的重要地位,不言而喻。

这是经过将近一甲子的累积与发展。1968年,美国的国家半导体(National Semiconductor Manufacturing)最先来投资设厂,为我国在独立建国之初,带来半导体技术。接着,快捷半导体(Fairchild Semiconductor)、德州仪器(Texas Instruments)、英飞凌(Infineon)和飞利浦(Philips)等,也陆续前来,进行组装和测试业务。

1970年代,美国半导体公司大量把制造外包到亚洲,新加坡是受惠经济体之一。

洪玮盛说:“这个行业有一个好处,它能培养出大量拥有专业技术能力的人才。进入1980年代,我们渐渐往价值链更高的一端发展,新加坡特许半导体(Chartered Semiconductor Manufacturing)成立,让我国有了第一座晶圆厂。”

在经发局支持下,特许半导体由淡马锡旗下的新加坡科技集团(Singapore Technologies)、Sierra半导体和美国国家半导体合资成立。它一度是全球第三大晶圆制造商,且在美国和新加坡上市,却因不堪连年亏损,于2009年被格芯(GlobalFoundries)以18亿美元收购。格芯也承担了特许半导体背负的22亿美元债务。

AI对晶片要求更高 开启行业技术新赛道

世界贸易组织在《2023年全球价值链发展报告》中,以“国家主导的赶超失败”为题,特别撰文探讨特许半导体的发展。报告指出,新加坡缺乏大量晶片设计公司,也没有足够下游需求,导致特许半导体自1990年代末起,承受极大的盈利压力。

特许半导体被收购和下市,象征新加坡企图自行发展晶片制造技术的野心受挫。

目前,本地最先进的晶片制造技术是22纳米,由台湾第二大晶片制造商联华电子(联电)斥资50亿美元打造的新晶圆厂提供,新厂今年4月启用。1纳米等于一根头发粗细的10万分之一。

国际半导体产业协会SEMI代表全球3000家半导体公司,协会总部位于美国。

SEMI东南亚区总裁陈美婷受访时说:“新加坡没有成功培育出一个‘国家冠军’,不代表我们失败了。我们的政策一向是通过创造有利于投资、创新和人才发展的环境,使新加坡成为全球供应链密不可分的一部分。”

目前,本地半导体业虽然由跨国公司主导,新加坡科技研究局副总裁杨育佳受访时说:“这些跨国企业身经百战,有大量的量产经验,也很清楚未来的市场需求,可以为我们带来最新的产业洞见。新科研一定是望向未来,已在工厂里量产的,我们不太帮得上忙,未来三至五年可以量产的技术,才是我们关注的。”

未来三至五年的重点,正是风口上的人工智能(AI)和相关技术。杨育佳解释:“未来更强大的AI,需要容量更大的记忆体和更强的处理器。这两种晶片须要用非常先进的封装技术,把它们结合在一起,大量的数据才可以来回运算和储存,这就是我们说的训练。”

“这还不够,结合在一起的晶片要省电。基本上,就是要马儿跑,又要马儿不吃草。”

现有晶片都是靠金属线传输讯号,杨育佳说:“在未来的AI系统,距离较远的就用光传输,因为线路太长会太耗电。”

他所指的,就是硅光子(silicon photonics)技术,它与先进封装一样,对人工智能和数据中心的发展,都至关重要。

为了确保供电稳定,美国一些业者在数据中心旁建小型核电厂。“这是新加坡做不来的,我们要继续建数据中心,就得靠光。”

新科研衍生公司力拼英特尔 百分百专注发展硅光子技术

我国能否借这两项技术,创造出一家世界级的半导体公司,就像美国的英特尔、台湾的台积电和韩国的三星?杨育佳说:“不是不可能,但有一定难度。这须要不断投入资源,且不能单靠政府。这个行业竞争很激烈,没有野心就不要玩。”

新科研于2017年衍生成立的先进微晶圆(AMF),也许是新加坡的希望。公司首席执行官贾格迪什(Jagadish CV)受访时指出,英特尔是硅光子技术的领先者。“我们的竞争对手就是英特尔,也可以说,我们是这个新兴领域的台积电。”

先进微晶圆自行开发知识产权(IP),客户可以利用公司提供的工具设计晶片,再交给公司的晶圆厂生产,商业模式类似台积电。贾格迪什坦言:“台积电是一家年营收上百亿的公司,我们不到2000万元,当然不能比。但我可以说,世界上没有一家公司像我们,百分之百专注硅光子技术。”

除了数据中心,贾格迪什指出,电信、大语言模型、量子计算、增强和虚拟实境等,都用得上硅光子技术。半导体咨询公司Yole Group预测,这个市场于2023年的规模只有9500万美元,到了2029年将扩大至8亿6300万美元,复合年增率45%。

此外,咨询公司麦肯锡按终端使用预测,例如工业、汽车和手机等,先进封装的销售额到了2026年,将从2020年的24亿2000万美元,增长到86亿9000万美元。 

贾格迪什希望新加坡半导体业能够壮大,成为下一个聚集起步公司和技术研发的硅谷。“20多年前也许不可能,但今天,有许多新加坡本土的小公司愿意押宝半导体技术,和全世界竞争。”

本地晶片设计公司瞄准电动车市场

领着跨国公司的薪水和股票,自认已足够过下半辈子的林国强,因不想所学无法传承,五年前创立晶片设计公司恩必创新(MPics Innovations)。

林国强是特许半导体的早期员工,曾被公司派到硅谷取经两年,算是新加坡培养的一批最早半导体人才。

这30多年来,林国强先后在多家跨国晶片设计公司任职。他创办的恩必专注于驱动、电源管理和感应器的晶片设计,瞄准电动车市场。

林国强接受《联合早报》采访时说:“这是一个很难打入的市场,一旦进入就很平稳,一辆汽车可以使用至少10年,市场不会短时间内消失,不像消费电子。”

恩必开发的是属于类比(analog)和射频(radio frenquency)的晶片。林国强指出,欧美公司在这方面的实力最强,新加坡人才经过这些年的训练,也有一定优势。

“我们在博通(Broadcom )的时候,与日本公司合作,他们开出的条件是百万分之不良数(defective parts per million,简称DPPM)必须是零,对方清楚这是不可能的。

“我们第一年是100个DPPM。我的团队每个月飞到日本,向他们鞠躬道歉和解释。大概过了三四年,我们把不良数降到百万分之三,他们才接受。这些都是我们累积的经验。”

SEMI东南亚区总裁陈美婷指出,类比和射频晶片是汽车、物联网、5G和工业自动化等应用的基础。“在东南亚,尤其是新加坡,这些领域的需求十分强劲。”

三领域驱动七成增长 全球市场10年复合年增率7%

据麦肯锡预测,全球半导体市场将于2030年达到1.06万亿美元,10年复合年增率7%。约70%增长将由汽车、计算与数据储存,以及无线通信三个领域驱动。

新加坡半导体工业协会执行董事洪玮盛指出,台积电受到许多关注,是因为它成功开发出3纳米制程,可以量产最先进的逻辑晶片,例如iPhone的处理器和英伟达(Nvidia)的图形处理器。

洪玮盛说:“如果从全球市场来看,还有许多领域的需求正在迅速增长,这些是台积电较少关注的,因为它的设备太昂贵、生产成本太高,就像开着马赛地,但限速每小时20公里,难发挥所长。”

协会近年积极推动本地大专学府和公司,更多投入晶片研发与设计,新科研副总裁杨育佳也认同这么做。他说:“这是一个高毛利的行业,苹果公司和英伟达都是世界一流的晶片设计公司。”

不过,洪玮盛强调,制造依然是新加坡半导体业的核心,是落实我国制造业2030愿景的重要支柱。许多半导体跨国公司近年陆续在新加坡扩产,如美光科技(Micron Technology)斥资70亿美元在我国兴建本地首个高频宽记忆体(HBM)先进封装厂、格芯投资40亿美元扩建厂房、德国世创电子(Siltronic)投资30亿元在我国建第三座晶圆厂等。

陈美婷认为,新加坡在全球半导体价值链,发挥着举足轻重的角色。“过去几年,全球半导体业发生了很大的转变。特朗普实施的关税和冠病大流行暴露了全球供应链的脆弱,促使企业优先考虑抵御风险的能力,而不仅仅是成本。所以我们看到更多往不同的区域拓展,采取‘友岸合作’(friend-shoring)和双源采购(dual-sourcing)的策略。”  

“对于新加坡来说,这样的调整,带来了重大机遇。我们稳定的商业环境、可信赖的监管制度和完善的半导体生态系统,成为很多公司在亚洲寻求稳定供应链的自然首选。”

林国强持有相同看法,但以晶片设计来说,他认为:“我们只有三至五年的时间,一旦其他亚洲地方的技术追赶上,我们就失去这个机会了。”

好在,半导体业在新加坡又回春了,让人趋之若鹜。洪玮盛说:“现在,我到学校演讲,每一场演讲都至少有两个班级的学生出席。”

来临星期二(5月20日),新加坡也将迎来2025年东南亚国际半导体展(SEMICON Southeast Asia 2025)。为期三天的展览,预计将有600多家国际和本地公司聚集,吸引1万5000人至2万人出席。

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