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半導體成美中競爭焦點 學者披露北京致命要害

美國蒙特克萊爾州立大學政治學教授維什尼克(Elizabeth Wishnick),近日投書英文線上時事雜誌《外交家》。隨着半導體成為美國與中國大陸地緣政治角力的新重點,台灣的一場旱災引發全球供應鏈的大地震。雖然大陸僅佔全球半導體銷售額的7.6%,但考慮北京投入大筆資金在該技術上,而大陸又還沒認知缺水可能造成的可怕影響,此時如果晶片製造集中區發生旱災,後果不堪設想。

最容易口渴的產業

文中指出,每個人都知道拿水來澆手機是項壞主義;但很少人知道,生產一支手機需要的水超過3000加侖。不論是開採金屬原料,用於組裝與包裝之後的膠水與塑膠的生產,還是之後的稀釋過程,全部都需要用到水。甚至,這個數字是中國人均日用水量的10倍。

半導體又稱晶片,是驅動我們所有電子設備的小型電路,即使是手機也不例外。每塊安裝在手機里的積體電路,至少需要2000加侖的水才能生產。這是因為每塊晶片需要超純水的沖洗,以除去製造過程產生的碎屑(包含顆粒、二氧化矽等等),進而確保晶片免於污染。

也因此,每製造1000加侖的純水,就需要1400到1600加侖的自然水,使半導體成為相當容易「口渴」的產業。

美國與大陸角力新焦點

半導體已成為美國與中國大陸地緣政治競爭的新焦點。如果將數據比擬為當代經濟的石油,人工智能為電力;那麼,將半導體視為與其他資源一樣,是會產生風險的全球資源,則顯得相當有道理;更何況,半導體的製造過程需要大量的水資源。

雖然中國大陸僅佔全球半導體銷售額的7.6%;但大陸已在半導體領域進行鉅額投資,光2014年到2030年就高達1500億美元。資金的激增象徵着北京實現科技大國的決心,但資源將成為重要制約因素。特別是,半導體生產過程需要大量水資源,而大陸恰恰好缺乏這一點,特別是在晶片集中製造區。

大陸的風險

迄今為止,北京仍持續關注如何提升國內科技水平,以減少對全球供應鏈的依賴。也因此,生產半導體的水資源需求還未成為大陸的關注焦點。甚至在川普執政、全球兩大經濟體貿易緊張加劇之前,大陸就在2015年的公佈的《中國製造2025》中,臚列具體步驟已發展國內半導體能力,進而滿足全大陸70%的生產需求。

根據2021年7月的半導體產業協會的研究報告,由於政府對半導體的資助、補貼與稅率優惠政策。在《十四五規劃》之中,更將半導體定位為最優先的「先進科技」之一。

然而,即使2014年北京在積體電路上投入1500億美元,大陸在生產手機、筆記型電腦與其他高科技產品所需的高端晶片,仍面臨重大科技障礙。專家分析,大陸成功問鼎半導體產業的前景一勝一負;大陸在頂尖鑄造法技術與物料領域落後,卻在半導體晶圓代工、專業封裝測試代工(OSAT)與晶片設計上具有競爭力。

全球風險

2021年台灣的一場乾旱,凸顯水資源在全球半導體供應鏈的重要性。相較之下,中國大陸的半導體政策對全球帶來的風險,可從國家安全的影響、北京制定全球技術標準,以及台海風雲幾個層面來談。

先論國家安全的影響。美國認為,大陸成為半導體產業的主要參與者,將為全球帶來國家安全風險。這起源於大陸科技企業可能與北京當局共享資訊,或為大陸軍事力量成長做出貢獻。這種危機更因半導體科技多數具有軍民兩用色彩而加深。

事實上,這也是川普政府為何採取具體措施,阻止大陸電信業龍頭華為採購美國晶片。美國商務部更以支持共軍為由,限制大陸最大的晶片製造商中芯國際(SMIC)採購美國軟件與零件。

就全球技術標準制定而言,美國一直向盟國與合作夥伴施壓,不要使用華為技術。除了憂心國家安全受威脅外,也與華為不斷努力制定全球5G技術的標準有關。「中國標準2035」目的在讓大陸企業制定如數位身份工具等下一代技術的標準時,能有主導權;相較之下,直到今天美國與歐洲企業憑藉着市場分享與敏銳回應商業需求,持續掌握制定標準的過程。

在2020年12月的年度報告中,美中經濟暨安全檢討委員會(U.S.-China Economic and Security Review Commission USCC)詳細介紹北京政府如何透過資助產業政策,試圖訂定全球技術標準。

更精確的說,北京透過在外部市場提供大陸企業特別待遇,同時限制國內准入並支持規範。甚至,大陸利用「一帶一路」提供發展援助,進而要求夥伴國家使用華為或其他大陸科技,並追隨北京設下的技術標準。

從台灣在半導體的地位來看,台灣也是會牽動全球供應鏈的重要因素。2020年,台積電佔全球半導體代工市場的55.6%,並生產全球92%的尖端晶片。為了響應美國對華為的新規定,還取消華為的訂單。

另一方面,趁著美中貿易戰加劇之際,北京加強對台灣軍事壓力,也讓半導體供應鏈陷入不穩定,而這正是北京不放棄武力統一的原因之一。但反面來說,台灣的半導體實力也會發揮嚇阻作用,讓北京不敢輕易動手以免供應鏈中斷。

文章指出,大陸的軍事脅迫並不能實現建立自身半導體能力的目標,甚至會讓外國專家與企業退避三舍。事實上,目前大陸正積極挖腳台灣資訊人員,並加強對台灣產業的網絡攻擊。

此外,2021年春天,多雨的台灣卻贏來56年來最嚴重的乾旱,造成全球半導體供應面臨極大的危機。旱災讓生產延宕,並帶來晶片短缺;更重要的是,這場旱災引起台灣人關注水對半導體生產的重要性。

水資源風險

對中國大陸來說,確保國內生產能力與半導體數量足夠並非唯一挑戰,如何確保水資源足夠供應半導體生產,更是令人生懼的問題。據統計,一家生產400000塊電路板的工產,每天需要480萬加侖的水,而這水量足可供應一座600000人的城市。

儘管大陸中部近日出現前所未見的洪災;但從整體來看,大陸的水資源處在相對不安全─大陸人口佔全球20%,卻僅有全球7%的水資源,水資源的分佈更是不均。大陸半導體產業主要集中在北方,但該地水資源卻僅佔全大陸的5分之1。

除了缺水外,如何用水也是大陸半導體業的一大問題。根據2017年的半導體用水的研究,相較於其他國家生產商(日本、韓國、台灣與美國),不論是清洗過程還是生產過程的發電用水,大陸的用水量是美國的3倍。若從整個大陸半導體產業來看,其占產業總用水量約27%。

文章總結,從台灣在2021年乾旱中驚覺,即使擁有頂尖人才與技術,只要水資源短缺也會讓生產中斷;對北京來說,大陸的半導體目標,卻缺乏考慮水資源的影響,而這恐成其致命弱點。

責任編輯: 時方  來源:中時電子報 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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