英国半导体产业走到十字路口

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随着2024年英国大选的结束,全世界都在期待新一届政府将如何推进上一届政府将英国打造成科技超级大国的愿景。

2023年,英国政府确定了推动增长、安全和社会解决方案的五项关键技术:人工智能(AI)、量子技术、工程生物学、半导体和未来电信。尽管在半导体发展方面有着悠久的历史,但英国面临着产业萎缩的挑战,外界普遍认为英国在全球半导体竞赛中处于落后地位。

为了重新获得竞争力,英国希望利用国家资金及其在芯片设计和化合物半导体方面的固有优势,成为新时代全球供应链中的重要一员。

晶圆制造大战之外选择

2023年5月,英国政府发布国家半导体战略(NSS),计划在未来十年向国内芯片公司投资10亿英镑(13亿美元),其中在2023年至2025年期间,将投入高达2亿英镑的资金。

作为国家半导体战略的一部分,英国启动了ChipStart计划,为12家硅初创公司提供130万英镑的资金。这些公司预计将获得定制芯片设计工具、商业专业知识、专业指导以及与潜在投资者和合作伙伴建立联系的机会。

英国还将加入欧盟在欧洲开发和制造先进半导体的“地平线”计划,为研究和创新基金提供3500万英镑的资金支持。英国表示,这将使英国半导体行业公司能够竞争更多的欧洲基金资助。

专家们指出,尽管英国两党政权更迭,但预计新政府将继续制定国家半导体战略,以促进英国价值万亿美元的科技行业的发展。然而,这项政策在帮助本土公司追赶亚洲领先国家/地区方面效果有限,提供的资金远远低于美国(520亿美元)和欧盟(430亿美元)提供的芯片法案资金,因此备受批评。

时任英国科学、创新和技术部(DSIT)部长的Paul Scully在2023年的一次采访中表示:“英国芯片业不可能在南威尔士打造出第二个中国台湾。”他强调,与其在制造业领域竞争,英国应致力于成为全球芯片供应链中不可或缺的一部分,重点关注先进封装和设计。

英国并不打算加入美国、欧盟和亚洲国家/地区昂贵的先进晶圆厂建设竞赛。相反,英国计划在利基市场加倍努力,关注如设计、制造、化合物半导体技术、由国内大学支持的世界领先的研发生态系统等。从长期来看,英国的国家半导体战略计划旨在发展国内产业、降低供应链中断的风险,并保护国家安全。

伦敦政治经济学院(LSE)咨询团队最近发布一份报告,强调了英国的强项和独特优势。英国的优势包括:陷入自然灾害和地缘政治紧张局势的风险较低、强大的知识产权(IP)保护、庞大的消费市场以及众多贸易和投资协议,这些都为全球半导体供应链带来广泛的免关税优惠。

形成五大半导体产业集群,巩固尖端化合物半导体技术

英国半导体产业拥有五大半导体产业集群,概况如下:

南威尔士:这里有世界上唯一一个专门的化合物半导体集群,主要企业包括IQE、Microchip、SPTS Technologies(KLA旗下公司)和Newport Wafer Fab(NWF)。

剑桥:Arm公司总部以及众多学术机构和科技园区所在地。

西南部和布里斯托尔:布里斯托尔大学人才济济,是半导体设计公司的聚集地。

苏格兰:专注于光子学、化合物半导体和原型设计。苏格兰的CSA Catapult推广电源封装模块和虚拟设计,而Vector Photonics则利用当地的光子集群生产化合物半导体激光器。

东北部:专注于先进材料电子、化合物半导体和通信技术应用。

报告还预测,未来十年,半导体行业将转向硅以外的新材料,以减少数据中心的能耗和碳排放。英国很早就开发了化合物半导体技术,在碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)产业中处于全球领先地位。

这些芯片对于量子计算、电动汽车、5G/6G、物联网以及AR/VR技术等高性能应用至关重要。虽然化合物半导体目前仅占所有芯片的20%份额,但预计全球化合物半导体市场将以6.1%的复合年增长率增长,到2030年规模将达到3500亿美元。

英国的研究机构和初创企业也在利用石墨烯和钻石等新材料进行芯片设计创新。全球首家量产石墨烯半导体产品的公司Paragraf就是一家英国企业,其获得专利的无污染沉积技术允许在半导体晶圆上以商业规模制造高纯度二维石墨烯片。2023年4月,Paragraf收购了总部位于美国圣迭戈的CRISPR基因编辑芯片技术平台开发商Cardea Bio(后更名为Paragraf USA,研发基于石墨烯的生物传感器),获得额外的制造能力和技术专长。虽然这些材料仍处于实验阶段,但潜力巨大。

报告还强调,即使在传统的硅基芯片领域,Arm和Imagination Technologies等公司也正在通过芯片设计彻底改变个人和移动计算设备。位于曼彻斯特、格林诺克、剑桥和利兹的众多晶圆厂满足了专业市场的需求,与中国台湾的硅晶圆厂产能形成互补。

本土半导体行业面临挑战,在动荡中发展

最近几年发生的事件给英国半导体行业带来了新的不确定性和挑战。

Arm

Arm公司曾经是英国最大的科技资产,其芯片设计为全球绝大多数智能手机提供支持。尽管呼吁英国政府干预,但Arm最终还是被卖给日本软银公司。Arm CEO Rene Hass对国家半导体战略计划表示欢迎,称这将有助于英国在下一代技术的全球芯片供应链中发挥作用。但在经历转卖英伟达失败后,软银选择将Arm在纽约而非伦敦上市,英国的半导体发展雄心受到了打击。

有消息称,软银CEO孙正义正在谋划640亿美元的投资,希望Arm进军人工智能(AI)芯片的开发,寻求在2025年推出首批产品,并将于当年秋季开始由合同制造商进行大规模生产。

除此之外,Arm仍在积极推广PC芯片设计,旨在五年内赢得超过50%的Windows PC市场份额。Rene Haas预计到2025年底全球将有1000亿台Arm设备为AI做好准备。由英特尔生产的芯片几十年来一直主导着PC行业,如果Arm的推广成功,将重新洗牌计算市场。

Coherent

总部位于美国的光学材料和半导体制造商Coherent(高意)今年5月宣布,其位于达勒姆郡牛顿艾克利夫的晶圆工厂在失去一个大客户后可能面临关闭或出售。据报道,该客户是苹果,其取消了iPhone Face ID组件订单。

Coherent的英国子公司此前宣布,至2023财年结束时(2023年6月30日),牛顿艾克利夫工厂停止向其主要客户供货,这让外界对该工厂未来的生存能力产生怀疑。公司目前正在进行战略审查,探索新技术,并考虑出售该工厂。

苹果iPhone的Face ID系统由各种传感器和摄像头组成,此前由牛顿艾克利夫工厂提供。然而,即将于2024年底发布的iPhone 16系列的设计变更导致苹果公司停止了订单。

牛顿艾克利夫工厂此前曾宣布将在2021年进行大规模扩建,外界普遍认为这与确保苹果公司的订单有关。财务报告显示,苹果供货合同生效后,该工厂的收入从1330万英镑飙升至2023财年的1.05亿英镑。目前的低迷与其昔日的辉煌形成了鲜明对比。

牛顿艾克利夫工厂最初是英国最大的晶圆厂之一,由日本富士通公司于1991年为制造DRAM而建立,已故英国女王伊丽莎白二世为其举行了落成典礼。然而,1998年,由于电子行业不景气,富士通计划关闭该工厂。1999年,该厂被Filtronic公司收购,用于生产复合半导体射频电路。

该工厂几经易手,后被II-VI公司收购。II-VI公司于2022年收购Coherent,并沿用Coherent的名称。

NWF

2021年7月,闻泰科技的荷兰子公司Nexperia(安世半导体)以6300万英镑价格收购NWF剩余的86%股份,成为其唯一的所有者。

2022年11月,在完成国家安全审查后,英国政府命令Nexperia出售至少86%的新创建股权。Nexperia对此表示震惊和不满,指出公司此前已经通过两次安全审查,并誓言将采取一切手段保留对NWF的所有权,意图推翻政府的命令。

最终,2024年3月,在英国政府有条件批准的情况下,美国分立半导体和无源电子元件制造商Vishay(威世)宣布以1.77亿美元的价格完成对NWF的收购。Vishay表示,此次收购将加速其碳化硅(SiC)生产计划,并加强其在碳化硅MOSFET和二极管市场的地位。

Vishay计划根据电动交通、可持续发展和互联技术的发展趋势,将NWF转变为以净零排放和电动汽车市场为目标的制造中心。Vishay还打算进一步投资,以提高NWF晶圆厂的产能。

NWF位于南威尔士,是一座车规级200mm(8英寸)晶圆厂,占地28英亩,也是英国最大的半导体制造厂。根据欧洲共同利益重要微电子项目(IPCEI)网站的资料,其每月晶圆产能为32000片,可扩展至44000片,工艺范围为0.18微米~0.7微米。长期以来,该公司一直为汽车和工业应用提供半导体产品,包括MOSFET和IGBT,并具备化合物半导体开发能力。

作为南威尔士化合物半导体集群的新成员,Vishay将与当地学术机构合作,加强碳化硅和氮化镓功率化合物半导体技术的研发。

英国政府批准收购NWF是有条件的,要求Vishay向政府通报与第三方达成的任何涉及出售、转让或租赁NWF的协议。

此外,Vishay还必须严格控制知识产权或敏感信息的流动。这凸显了英国对半导体行业的重视,以及其控制本国最大晶圆厂的决心。

Pragmatic

2023年,英国柔性电路板企业Pragmatic半导体曾表示,如果英国政府不提出支持性的半导体战略,可能会将其业务转移到国外。

Pragmatic生产的微型柔性电路板(FPCB)可用于可穿戴技术、服装认证,甚至用于包裹标签,以跟踪和追踪物品。Pragmatic专注于运用薄膜晶体管(TFT)技术和无硅制造工艺来打造柔性芯片。与标准硅芯片相比,这种方法制造的芯片成本更低,速度更快。

Pragmatic创始人Scott White表示,英国为国内芯片生产提供补贴可能达不到该公司建造更多工厂所需的资金,Pragmatic可能会将生产转向美国,或者从中国获得更多投资。

Scott White称,如果没有英国足够的支持,Pragmatic未来可能会在海外重新设立业务基地或在上市。

Pragmatic半导体2023年底融资1.82亿英镑建设第三条和第四条生产线,但该公司还需要更多资金才能完成建立八条生产线的计划。

英国科技大臣Michelle Donelan表示,Pragmatic此次融资是“我们为英国半导体产业打造更强大未来工作迈出的关键一步,通过加倍增强英国在研究和设计方面的优势”。

随着英国政府展现对芯片产业的承诺,Pragmatic于2024年3月正式启用其位于达勒姆(Durham)的最新工厂。该公司表示,这将使其具备每年生产数十亿个柔性芯片(FlexIC)的能力,这是英国首个生产300mm(12英寸)晶圆工厂。

Pragmatic CEO David Moore表示,达勒姆最新工厂的开业,不仅是Pragmatic发展历程中的重大里程碑,也象征着英国在全球半导体领域的重大突破。

Graphcore

日本软银集团已出价约4亿英镑(约合5亿美元)收购陷入困境的英国AI芯片初创公司Graphcore。据报道,英国政府正根据国家安全立法审查这笔交易。而英国政府的批准是该项交易正式宣布前的最后一道障碍。

Graphcore采用与Arm不同类型的芯片技术。该公司于2016年在布里斯托尔成立,致力于开发大型智能处理单元(IPU)的设计,旨在帮助数据中心内的人工智能软件处理。这家初创公司将其产品宣传为英伟达高端图形芯片的竞争对手,并获得三星电子、博世和红杉资本等知名投资者的青睐。2020年新一轮融资对Graphcore的估值为28亿美元。

但此后Graphcore一直难以获得关注,并受到硬件销售放缓的影响。根据其最新财务报告,Graphcore 2022年收入仅为270万美元,比上年下降46%;税前亏损扩大至2.046亿美元。该公司在文件中表示,已关闭在挪威、日本和韩国的业务,并将减少其他市场的员工人数。2023年11月,Graphcore证实解雇在中国的大部分员工,并停止在中国的销售,理由是美国对华出口管制升级。该公司还曾表示,需要筹集更多资金以保持“持续经营”。

Imagination

失去苹果合同通常会给供应商带来灾难性后果。英国半导体公司Imagination Technologies曾签署了2020年向苹果提供芯片技术的协议,在苹果表示将开发自己的图形技术、不再使用Imagination GPU后,Imagination股价下跌70%。2017年,私募股权公司Canyon Bridge收购了Imagination。

2023年11月,Imagination Technologies计划裁员20%,因为过去18个月的“商业环境”充满挑战。Imagination在一份声明中表示,将采取“必要的措施来适应充满挑战和不断变化的市场”。

Sondrel

英国芯片设计公司Sondrel Holdings plc(简称“Sondrel”)已获得政府批准,将向ROX Equity Partners Ltd.(简称“ROX”)出售49.2%的股份。

ROX是一家总部位于英国的私募股权投资控股公司,已认购每股价值10便士的5600多万股股票,为Sondrel筹集560万英镑,作为该公司再融资计划的一部分,此前Sondrel CEO Graham Curren因公司面临重组而辞职。

据了解,Sondrel成立于2002年,提供从架构探索到批量封装硅芯片的领先设计ASIC咨询服务,为苹果(iPhone)、索尼(PlayStation/智能手机)、Meta(Oculus)、三星(智能手机)、谷歌(智能手机)、JVC(专业级摄像机)、特斯拉和梅赛德斯-奔驰汽车等科技品牌的产品设计芯片。该公司在英国、美国、中国、印度和摩洛哥设有办事处。

2023年上半年,Sondrel营收为930万英镑,税前亏损为200万英镑。此后,一家一级汽车客户的流片被推迟到2023年底,该公司不得不应对现金流挑战。分析师一致预测,Sondrel将在2023财年实现1300万英镑的收入,调整后税前亏损为600万英镑。

2024年1月10日,Sondrel宣布,由于延误,与汽车项目相关的约270万英镑收入将不会在2023财年得到确认。Sondrel还表示,预计2023财年收入约为1000万英镑,这会对2023财年税前亏损产生相应影响。

最后

与欧洲和美国的大规模半导体制造相比,英国在半导体方面的激励措施资金显得微不足道,其策略更多是改善基础设施,包括帮助规模较小的国内企业获得原型设计、工具和业务支持,推动更多的研发并加强国际合作。

新的国家战略表明,英国半导体行业走到了十字路口,因其制造业普遍面临的问题,致使半导体产业面临更广泛的挑战。英国表示,“半导体是推动经济发展的所有技术的基础。我们的战略是专注于英国芯片行业最擅长的领域,比如研究和设计领域,从而发展该行业并使其具有弹性,进而在全球舞台上建立竞争优势。”

(校对/张杰)

责编: 李梅
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THE END

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