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欧洲先进芯片制造业仍面临多重挑战

日前，19个欧盟成员国签署了一项联合声明，旨在在欧洲建设2nm晶圆代工厂，以“加强欧洲开发下一代处理器和半导体的能力” 。
联合声明特别提到，19个国家将研发应用于特定领域的芯片和嵌入式系统，并提升向2nm节点迈进的芯片制造能力 。
市场研究公司FutureHorizons的首席执行官MalcolmPenn分析了这份声明的实现可能性，并且认为如果欧洲各机构、研究中心和半导体公司能够联合起来，欧洲将实现芯片制造能力的恢复 。
同时，亦有人对这一计划持怀疑态度 。全球芯片制造光刻机设备龙头ASML的首席执行官彼得温宁克认为，现有的全球半导体产业生产花费了几十年才得以建立，如果将不同的芯片技术集中在一个国家内，将会花费高昂的时间和资金成本 。
签署了该声明的19个国家分别是：比利时、法国、德国、克罗地亚、爱沙尼亚、意大利、希腊、马耳他、西班牙、荷兰、葡萄牙、奥地利、斯洛文尼亚、斯洛伐克、罗马尼亚、芬兰、塞浦路斯、匈牙利和波兰 。
一、面临技术拐点，欧洲有可能恢复芯片制造实力？
Penn称，当前欧洲仍有希望重振芯片制造产业，为此他呼吁包括官方及私企在内的所有利益相关者，团结起来进行合作 。
欧洲先进芯片制造业仍面临多重挑战
文章插图
Penn援引了欧洲开发GSM（全球移动通信系统）的例子论证自己的观点 。上世纪80年代末，欧盟委员会（EuropeanCommission）成功地利用其机构权威，让欧盟各国支持单一的数字移动电话标准 。当时关键的研究机构、大学和电信公司没有直接竞争，而是朝着移动网络数字化的单一目标一起努力，这反过来又说服了网络运营商进行投资 。
这一难得的联合行动带给了GSM发展的巨大动力，它很快在遍及欧洲，并最终成为全球标准 。
Penn认为，当前全环绕栅极效应管（Gate-All-Around）技术就是另一个难得的机会 。该技术尚处于起步阶段，“对所有人来说都是陌生的”，欧洲可以不用追赶鳍式场效应管（FinFET）技术上的领先者，而是和台积电三星等公司处于在同一起跑线 。
其次，欧洲亦有半导体技术方面的相关储备 。比如，IMEC已经准备好了技术，并且欧洲投资银行（EuropeanInvestmentBank）和欧盟委员会（EuropeanCommission）也可以提供超出目前法律所允许的一大笔资金 。这笔资金可能会因事关欧洲国家安全而摆脱限制 。
另外，Penn认为，让利益相关者参与进来最为关键 。研究机构、芯片制造商、电子行业和最重要的终端用户，如果没有市场的拉动，就只是无源之水，无本之木 。如果能够做到这一点，并且欧盟委员会的政治意愿强烈，那么欧洲赶超2nm芯片制造技术的努力是可以实现的 。这一过程中，最困难的可能反而是为2nm晶圆厂选址 。
二、欧洲发力半导体背后：台积电/三星制霸代工市场引发不安
探究欧盟19国决定建设2nm晶圆厂的原因，离不开全球先进晶圆代工产能逐渐向三星和台积电等巨头集中的现状 。随着英特尔7nm制程延期，全球10nm及以下先进芯片制程，仅余下三星和台积电两大玩家 。
【欧洲先进芯片制造业仍面临多重挑战】同时，疫情和地缘政治加剧了欧洲等国对先进晶圆产能聚集化的担忧 。
基于这些因素，除了欧洲以外，美国、日本、韩国、中国等各个多家均在进行相关布局 。
美国最近已说服台积电在亚利桑那州建设一家能够采用5nm制程的晶圆厂，而三星也考虑在德克萨斯州建立能够生产3nm芯片的晶圆厂 。
据传，日本正在与台积电共同建立一个先进的集成电路封装和测试工厂 。
三、欧洲曾多次推动本土芯片制造能力恢复
其实，欧洲曾多次尝试提升芯片制造能力，但20年间，欧洲大陆上并未出现技术能力领先的晶圆厂 。目前，欧洲有三家本土芯片制造商，但采用的是轻晶圆厂（FabLite）和小批量生产的模式 。
在80年代中期，欧盟曾支持恩智浦和英飞凌，力图帮助两家公司实习制程工艺跨世代，但结果并未达到欧盟预期，最终两家公司选择了芯片外包模式 。
2006年奇梦达公司从英飞凌拆分出来，成为全球第二大DRAM公司，2007年，恩智浦（前身为飞利浦半导体）、意法半导体和飞思卡尔（Freescale）组成的Crolles2芯片制造联盟解体 。
到2012年，欧盟负责数字议程的委员NeelieKroes着手重新推动欧洲半导体芯片业务，并提出了著名的“芯片空中客车（Airbusofchips）”议程，即将公司、地区和欧洲利益相联合，以重振芯片制造 。
Kroes提出了10/100/20计划，具体来说就是花费100亿欧元的资金来带动1000亿欧元的行业投资，使2020年欧洲在全球芯片生产中的份额增加一倍，达到20% 。
为此她要求恩智浦、英飞凌、意法半导体、IMEC（欧洲微电子研究中心）、CEA-Leti（法国原子能委员会电子与信息技术实验室）、Arm、ASML等欧洲相关研究机构和企业一起制定实现这一目标的计划 。
然而，欧洲的芯片制造商却对Kroes的计划毫无兴趣，都明确表示拒绝合作，不想与此事有任何关系 。
MalcolmPenn评论称，尽管英飞凌、恩智浦和意法半导体这三家欧洲半导体巨头想要得到欧盟的资金，但他们不想在制造能力上浪费一分钱，把大量现金投入到制造工厂中也不符合它们的利益 。
除去欧洲芯片厂商自身的技术因素外，股市也是阻碍欧洲芯片制造能力崛起的一大原因 。股东们想要的是股息，而非固定资产 。这种情况就像一堵墙，挡住了各家公司重新发展欧洲半导体芯片制造能力的意愿 。
Penn认为，唯一能够越过这堵墙的方法是：客户迫使芯片公司在欧洲建造工厂，比如苹果、英伟达等公司要求三星和台积电在美国本土进行部分生产 。
但事实上，欧洲缺乏三星、台积电这样的公司 。不仅如此，除了汽车行业外，目前需要持续芯片供应的行业已经所剩无几，而汽车芯片通常通过成熟工艺进行制造 。
尽管驾驶辅助系统、自动驾驶汽车等产业风口之下，特斯拉等厂商开始布局先进制程的汽车AI芯片，但宝马、标致和博世等汽车厂商还没有进行此类布局 。
结语：欧洲先进芯片制造业仍面临多重挑战
随着摩尔效应趋近天花板，芯片先进制程研发难度在逐渐加大 。为了突破现有技术的瓶颈，台积电和三星均将GAA工艺视作挑战物理极限的关键工艺技术 。
在先进芯片制程赛道并不领先的欧洲，如今联合多国集中发力2nm，也印证了先进芯片制造能力依然是各地半导体产业竞争力的焦点 。
目前欧洲半导体面临很多难关，包括持续投入巨额资金、储备足够多优秀的人才以及选择合适的位置建厂，并且只有尽可能快地追赶三星和台积电的技术水平，才不至于在落地量产时处于下风 。
责任编辑:tzh
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