一份智库报告透露的秘密：美国半导体产业的下一步措施……

工情报 Author 黄鑫

机工情报

装备制造业竞争力情报和贸易风险问题研究

2月18日，美国信息技术和创新基金会（ITIF）发布《摩尔定律被破坏：中国政策对全球半导体创新的影响》报告（以下简称“报告”）。报告概述了全球半导体行业的 发展情况 ；分析了半导体行业 持续创新的动力和条件 ；探讨了 中国的半导体行业 政策及其影响。

紧接着，美国总统拜登签署 美国供应链行政令 （Executive Order on America’s Supply Chains），指示对 半导体、医疗用品、关键矿产及高容量电池 的供应链进行广泛评估。

由此可见，半导体行业对美国制造业、经济和国家安全的重要性不可言喻。

当前全球半导体行业的竞争格局

1. 美国企业销售额占全球近50%，但生产能力较弱

2019年，总部位于 美国的半导体企业 在全球半导体行业的 销售额中占据了47%的市场份额 (与2012年的51.8%相比下降了约5%)，紧随其后的是韩国(19%)、日本和欧洲(各占10%)、中国台湾(6%)及中国大陆(5%)。

然而，截至2019年，美国仅占全球半导体制造市场的11％，而 韩国 该比例为28％，中国台湾为22％ ，日本为16％，中国大陆为12％，欧洲为3％。 2015 2019年，中国大陆在全球半导体制造市场的占比几乎翻了一番 。直到2020年底，美国只有20家半导体制造厂（FAB）在运营。

2. 美、欧、韩在半导体行业的不同领域处于领先地位

逻辑芯片（logic chips）、存储器（memory chips）、模拟芯片（analog chips）和分立器件（discrete chips）是半导体行业的四大领域。从全球半导体行业每个主要细分领域的市场份额来看，2019年，美国在逻辑芯片和模拟芯片方面明显领先；韩国在存储器方面领先(美国紧随其后)；欧洲在分立器件方面领先。总部位于 中国的企业在逻辑芯片市场的占有率为9% ， 在分立器件市场的占有率为5%。

就具体企业而言，英特尔是全球逻辑芯片的领导者；截至2020年第一季度，德州仪器(Texas Instruments)、ADI和英飞凌(Infineon)是模拟芯片的领导者，其市场份额分别为19%、10%和7%；三星(Samsung)、SK海力士(SK Hynix)和美光(Micron)在动态随机存取存储器（DRAM）领域处于领先地位，分别占全球市场份额的44%、29%和21%。

3. 全球半导体产业链参与程度高，各国均有不同的价值优势

半导体行业高度全球化，大量国家/地区的企业在半导体生产的多个方面展开竞争，从半导体设计到制造，再到ATP(组装、测试和封装)。在半导体价值链（value chain）的每个环节上，平均有来自25个国家的企业参与直接供应链（direct supply chain），23个国家的企业参与支撑工作（support function）。超过12个国家拥有直接从事半导体芯片设计的企业，39个国家至少拥有1家半导体制造工厂，超过25个国家拥有从事ATP的企业。

半导体生产过程中的每个环节都创造了相当大的价值。据美国国际贸易委员会(ITC)的估计，半导体芯片90%的价值存在于设计和制造阶段，10%的价值来自ATP。

全球半导体行业的一个关键驱动力是专业化 ，因为企业——甚至国家内部的整个产业生态集群——都选择将精力集中在掌握半导体生产过程的关键环节上。例如，荷兰在极紫外(EUV)光刻方面的优势；日本在化学品和生产设备方面的优势；韩国在存储芯片方面的优势；中国台湾在代工厂上的优势；马来西亚和越南在ATP方面的优势。

4. 美国半导体专利申请全球领先

根据美国专利商标局（USPTO）追踪其授予的半导体专利数据可知，虽然美国在全球半导体专利中的份额从1998年的43%下降到2018年的29%，但仍然领先；日本的份额下降了大约1/3，从33%下降到23%；随后是中国台湾和韩国；欧盟排在第五位；中国大陆排名第六，约占全球专利的6%。如果 计算每10亿美元GDP中的专利数，中国的滞后就更为严重 。每10亿美元的GDP中，有310项专利授予美国半导体企业，仅有 77项专利授予中国半导体企业 。

5. 中国占全球半导体行业增加值的份额不断攀升

就全球半导体行业增加值的份额而言， 2001 2016年，中国大陆的增长率几乎增长了四倍，从8％增长到31％ ；美国的份额从28%下降到22%；日本的份额下降了2/3以上，从30%下降到8%；中国台湾的份额从8%增长到15%；韩国的份额从5%增长到10%；德国和马来西亚各占2%的份额。

6. 除日本和美国外，全球主要国家（地区）半导体行业出口均有所增长

2005 2019年，中国大陆半导体行业出口从278亿美元增长到1380亿美元；中国台湾从359亿美元增长到1110亿美元；韩国从309亿美元增长到924亿美元；欧盟27国+英国从694亿美元增长到816亿美元。与此同时，美国的出口大致保持不变，2005年为531亿美元，2019年为529亿美元；日本的出口略有下降，从479亿美元降至469亿美元。

7. 半导体是全球研发最密集的行业之一

半导体与生物制药是全球研发最密集的行业。在2019年欧盟工业研发投资记分牌（2019 EU Industrial R&D Investment Scoreboard）上，排名前13位的半导体企业在研发方面的投入占销售额的18.4%，超过了生物制药行业。其中，前三名分别是美国的高通、中国台湾的联发科和美国的AMD。而在实际投入（actual investment）方面，三星以148亿欧元(约合176亿美元)领先，华为以127亿欧元(约合150亿美元)紧随其后，英特尔(Intel)以118亿欧元(约合137亿美元)排名第三。

截至2018年，总部位于美国企业的半导体研发投入占销售额的比重为17.4%，欧洲为13.9%，中国台湾为9.9%，日本为8.8%，中国大陆为8.4%，韩国为7.3%。欧洲半导体行业的研发强度已从2010年的16.5%下降到如今的13.9%。相反，中国半导体企业的研发强度从2012年的6.3%上升到2018年的8.4%。

8. 半导体行业资本投入高

半导体也属于资本密集型行业。2019年，美国半导体行业的全球资本支出(CapEx)总计319亿美元，占销售额的比例达到12.5%，仅次于美国的替代能源行业（alternative-energy sector）。在全球资本支出方面，2019年，总部位于韩国的企业对半导体行业的资本支出占全球该行业资本支出的31%，其次是美国(28%)、中国台湾(17%)、中国大陆(10%)、日本(5%)和欧洲(4%)。

开发新的半导体设计或建立新的半导体晶圆厂所需的专业知识、资金和规模非常高，而且还在不断增加。例如，将芯片设计从10 nm推进到7nm的成本增加了1亿美元以上，而从7 nm推进到5 nm的成本可能又翻了一番，从3亿美元增加到近5.5亿美元。但这仅是设计芯片的成本。据估计，截至2020年，新建14 16nm晶圆厂的平均成本为130亿美元；10nm晶圆厂的建造成本为150亿美元；7nm晶圆厂的建造成本为180亿美元；5nm晶圆厂的建造成本为200亿美元。

中国在全球半导体行业中举足轻重

1. 中国半导体实力不断增强

无论从芯片设计还是制造的角度来看，中国的半导体实力都在迅速增长。例如，2010 2015年，中国IC设计企业的数量就从485家增加到715家。2005 2015年，中国半导体行业复合年增长率为18.7%，半导体消费增长率为14.3%，全球半导体市场复合年增长率仅为4.0%。

目前，全球约有20％的无晶圆厂IC设计公司位于中国。正如德勤(Deloitte)的一份报告所述，“在集成电路设计方面，中国大陆的能力在过去5年里激增，并开始赶上中国台湾和韩国，成为亚太地区IC设计的主要参与者。”

2. 中国市场对美国半导体企业而言十分重要

中国市场相当重要，在许多美国半导体企业的收入中占据了相当大的比例。例如，2018年前四个月，中国市场占高通收入的60%以上，美光的50%以上，博通的45%左右，德州仪器的40%以上。2018年，美国半导体企业约36%的收入，即750亿美元，来自对中国的销售。

3. 中国半导体行业收入快速增长，但净利润率低

截至2019年底，全球136家最大的半导体企业创造的收入总计5718亿美元。其中，总部位于中国的企业为413亿美元，占全球收入的7.2%以上。中国企业占全球封装测试服务(OSAT)收入的21%(60亿美元)；占代工收入的8%(45亿美元)；占芯片设计和制造收入的7%(296亿美元)。2015年，中国企业占全球半导体行业收入的4%。由此可见，2015 2019年，中国企业的收入占比几乎翻了一番。

尽管中国半导体行业的收入发展迅速，但其净利润率只有英特尔(Intel)、三星(Samsung)、台积电(TSMC)、SK海力士(SK Hynix)和美光(Micron)等企业的一小部分。平均而言，2019年，非中国半导体企业的净利润率为19.4%，而 中国半导体企业的净利润率为12.1% 。

智库提议未来应采取哪些针对中国的措施

报告称，中国通过“重商主义”政策扭曲全球市场，阻碍创新型企业发展和研发投入，破坏半导体行业的“摩尔定律”。报告为应对“中国挑战”提出了国际层面和美国国内层面（落实《为芯片生产创造有益的激励措施法案》（CHIPS）、增加半导体研发的联邦投资）的建议。其中，国际层面的建议包括：

1. 扩大世贸组织有关补贴的内容

根据世贸组织的规定，将财政援助确定为补贴需要具备三个要素：1）财政捐款；2）由政府或公共机构给予；3）给予这种捐助的收益。

因此， 美国应与志同道合的国家和世贸组织合作，更新其规则，对激进的工业补贴施加更严厉的条件和惩罚。 首先 澄清“公共机构”的定义 ，将其扩大到包括国有企业和私营企业等受国家影响的实体。同时，要求给予国有企业的补贴不会对其他国家造成伤害。

志同道合的国家应专注于大幅 提高全球补贴的透明度 ，包括坚持及时、完整地通告补贴行为，并 对未及时通报的补贴建立损害推定 。各国还应召开世贸组织成员和世贸组织上诉机构之间的年度会议，讨论与过度使用补贴相关的模式和挑战。

2. 盟国应在半导体出口管制方面进行合作

对于全球半导体行业，中国既是一个重要的市场，也是一个重要的生产地。对支撑中国经济和军事崛起的核心技术的出口管制无疑将成为政策制定者认真考虑的工具。然而，正如ITIF曾经提出的，美国应尽最大可能与志同道合的国家合作， 协调出口管制措施 ，“因为出口管制制度在国际协调的情况下最为成功。”正如《出口管制改革法案》（Export Control Reform Act）第4811(5)条所述，“ 出口管制应与多边出口管制制度相协调。多边的出口管制是最有效的 ，应该将重点放在那些能够用来对美国及其盟友构成严重国家安全威胁的核心技术和其他物项上。”

报告提出，之前美国为了寻求实现经济或贸易政策目标，不断推行单边出口管制。其与代表特定半导体(包括半导体制造设备)行业和更广泛先进技术的传统瓦森纳协定（瓦协）之间需要形成一种新的管制方式。因此， 美国应避免实施单边出口管制，并寻求制定更雄心勃勃和更有效的诸边（plurilateral）办法，与德国、日本、韩国、中国台湾、荷兰和英国等具有本土半导体产能的国家（地区）共同实施出口管制。

这些国家应共同努力，就非市场经济国家的企业对全球半导体行业构成的威胁以及半导体技术的发展速度和进展达成共识。然后，这些国家 应在“瓦协”之外建立工作组，即“小瓦协”，对半导体技术和相关管制物项（现有管制物项范围之外）进行定义，并制定共同的许可政策。

3. 统一外商直接投资审查程序

《2018年外国投资风险审查现代化法案》（FIRRMA）指示美国海外投资委员会（CFIUS）建立一个正式程序，与盟国政府分享信息，并在投资安全问题上进行协调与合作。因此，美国应继续与志同道合的国家合作， 协调投资审查程序，并考虑扩大其例外国（excepted foreign states）名单， 将法国、德国、荷兰、意大利、日本和韩国等国包括在内。

4. 加强信息共享，打击对外经济间谍活动以及知识产权、技术或商业秘密盗窃

美国应该带领更多志同道合的国家建立一个更广泛的“五眼联盟”，专门致力于合作打击由国家资助的先进技术领域中的间谍活动。该组织可以 编制一份企图进行知识产权盗窃的企业及个人名单，同时制定机制，限制这些企业和个人在盟国市场上竞争。

5. 在半导体研发中实现盟国间合作

半导体创新的广泛性和复杂性意味着有机会招募来自志同道合的国家参与长期、高潜力的研发计划，如“semiconductor moon shots”（半导体登月计划）。这实际上是美国两党《芯片法案》（CHIPS for America Act）所预期的，它呼吁 设立一个7.5亿美元的多边安全基金 ，以支持安全微电子技术的发展和采用。在这方面， 确保微电子供应链的安全将是第一步 ，国会将在今年秋天审查《国防授权法案》(National Defense Authorization Act)的重新授权时，为这一条款拨出资金。

小结

根据宾夕法尼亚大学发布的2020年《全球智库指数报告》，ITIF排在当年美国顶级智库（Top Think Tanks）第39位，全球顶级 科技 政策智库（Top Science and Technology Policy Think Tanks）第4位。其主席阿特金森（Rob Atkinson）具有丰富的政府部门工作经历，其观点在政界具有一定的影响力。此前，ITIF的很多建议和倡导均被美国政府采纳。

ITIF一直对我国的 科技 创新政策持批评态度，并主张对我国采取强硬的反制措施。此份报告在半导体领域的建议与拜登政府联合盟国，发展国内制造业，遏制中国的思路不谋而合，因此很有可能被美国政府采纳。

沈阳半导体产业崛起了。沈阳目前已经形成了以优秀企业为依托的半导体装备产业集群，产业集群初具规模并发展迅速。沈阳的半导体装备产业集群已经开始发挥凝聚创新人才、提升区域创新能力、以‘新字号’增量带动‘老字号’存量发展的作用。

处理芯片是硬件配置设备的关键所属，也是我国高新科技水准里边最经典的意味着。“中芯国际人”的小故事持续运转，紧系着中国半导体产业的运势与运行。

5月5日，上海积塔半导体官方微博公布的文章表明，张汝京博士研究生以积塔半导体监事会主席、积塔学院医生真实身份，应邀在积塔半导体临港厂区讲谈公司文化专题讲座。与此同时，据芯榜信息，张汝京已辞职青岛芯恩。从打开树林到功成身退，张汝京一手带下去的芯恩，将来将如何选择？

在中国半导体材料发展历程中，张汝京的每一次自主创业都为中国半导体产业的进步进行了开拓性的奉献。他创建的中芯国际为大陆第一家半导体器件公司，新升半导体为大陆第一家300mm大单晶硅片公司，芯恩为大陆第一家CIDM方式的公司。

前不久获知，张汝京已辞职青岛芯恩，调任上海积塔半导体监事会主席一职。回放张汝京上一次“放开手”，2017年年末，在新升半导体慢慢走上正轨之时，张汝京挑选离开：“我就很高兴如今中国缺大单晶硅片的问题逐渐拥有实际性的解决方法，那么就交到我国来再次发展壮大。实际上我非常想要做的是IDM。”

2018年，张汝京带上芯恩项目落户口青岛，基本建设、建成投产中饱经曲折。三年后，这一新项目宣布投片取得成功，也为青岛发展趋势半导体产业引入了一针强心剂。现如今，74岁的中国半导体材料鼻祖再度挥手告别自身的自主创业之作，打开一段在半导体芯片行业的辉煌旅途。

据了解，张汝京此次进军的上海积塔半导体是一家特点加工工艺集成电路芯片制造公司，所制造的BCD、IGBT/FRD、SGT/MOSFET、TVS、SiC元器件等处理芯片普遍业务于汽车电子产品、工业控制系统、电池管理、移动智能终端，乃至城市轨道、智能电网等高档应用商店。

积塔半导体是华大半导体集团旗下全资子公司，华大半导体归属于中国电子CEC，是中央政府可以直接监管的国有控股超大型企业集团。将来，积塔半导体将担负打造出网络信息安全“国家队”的历史进程每日任务，张汝京再一次走到了行业发展的窘境上。返回青岛芯恩，张汝京的放开手离开，或代表着其已完成“取得成功工作交接”，发展趋势彻底走上正轨。

2018年，在集成电路进出口额做到3120.58亿美金、中兴事情暴发之时，提高自主可控工作能力、摆脱海外高端芯片垄断性看起来刻不容缓。

张汝京在接收访谈时曾讲到：“中国到了这一环节，特别是在要做仿真模拟和数学模型混和商品，而IDM（融合元器件生产制造）最好。但是，IDM必须较强的设计工作能力。期待根据一共有共享资源方式，邀约全世界会做仿真模拟和数学模型混和处理芯片的设计部门一起加盟协同创立IDM公司，根据订制化开发设计生产制造高端芯片，从而取代海外进口的。”

因此，他放下过去善于的晶圆代工线路，挑选CIDM方式（C指Commune），即一共有共享资源式的IDM，再弥补一项大陆集成电路产业链的空缺。2018年4月，70岁的张汝京在西海岸新城区的中德生态园带领创立了青岛芯恩，这也是他继世大半导体、中芯国际、LED产品研发生产制造行业、上海新升以后的第五次自主创业。

一个月后，芯恩处理芯片新项目签字仪式全面启动，为中国第一个协同式集成电路生产制造(CIDM)新项目。签订期内的公布数据表明，该项目规划2019年底一期整线建成投产，2022年满产。

但芯恩的进步之途可以说一波三折。2019年12月，芯恩6栋裙楼到顶，8英尺厂机器设备逐渐搬进。接着又遭受新冠疫情等冲击性，相继传来股权融资不如意、控股股东移主的信息，总体进展再度被推迟。

2021年8月，芯恩于青岛举行动员会。大会上官方宣布8英尺厂投片取得成功，投片商品为电力电子器件，合格率达90%以上，光罩厂也于同期完成了商品交货。而8英尺生产线仅仅第一步，芯恩将来挥剑现阶段最现代化的12英尺圆晶的芯片制造。

2021年9月起，芯恩与国银租用相继签定2份融资租赁合同，总共股权融资29亿人民币；11月，国银租用又发布消息，其与芯恩集成电路再签融资租赁业务协议书，以先购买设备再回租的方法向芯恩股权融资27亿人民币。8英尺厂投片取得成功、积放融资租赁合同签定，芯恩以真实的行为展示出对新项目成功推动的自信心与信心。

半导体产业特点相悖，除资产、技术装备外，优秀人才及时也是公司完成经营规模扩张、尖端技术、配套设施齐备的主要支撑点之一。

张汝京曾在2021年胡润财富榜全世界500强品牌发布会上那样表明：现阶段的半导体业较大的问题是优秀人才匮乏。他大力号召同行要加速人才的培养服务体系和梯队建设，要眼光长久。

据了解，芯恩现阶段待岗的1400多名职工，在其中300位以上为领域专业工作人员，全体人员平均年龄为33岁。精英团队关键职工在国际期刊、杂志期刊上论文发表超出300篇，发布半导体材料有关专利权2000多项，包含好几个半导体材料基本专利权。截止到2021年12月，芯恩已提交308项申请专利，在其中275件得到审理号。“我还在青岛做的事便是‘抛砖’，期待可以打动越来越多的‘玉’参加到中国的半导体产业之中来。”

为了更好地增加人才培养和贮备，张汝京邀约了许多领域人员，2018年和青岛大学携手并肩共创了青岛大学微纳技术学院，与此同时出任了终生声誉医生。芯恩不但与学校创建产学研合作方式，芯恩的技术专家也会经常性校园内进行培训讲座，共享全新半导体产业动态性。

高薪职位“挖”高端人才，也变成青岛新经济企业招兵买马的一个普遍存在。2022年4月，芯恩一次性公布了百余个招聘职位，涉及到技术研发、信息科技、检测中心等好几个岗位，薪酬范围在10k-30k不一。

除此之外，芯恩生产制造的IC商品主要是面对汽车电子产品、智能家居系统与IDT工业电子等主要用途，与青岛的行业优点行业相切合。一直以来，青岛将新一代信息技术产业放置发展趋势的第一位。

青岛党代会明确提出了构建现代化产业链优先大城市总体目标，在其中，集成电路、新式表明、虚拟现实技术、人工智能技术、生物技术等十大新型产业，将打造出一批五百亿级和万亿级产业群，基本建设我国战略新型产业产业基地。

2022年3月底，青岛市颁布了适用集成电路发展趋势的十条对策：给与设计方案公司本年度最大500万余元补助；给与新项目最大500万余元适用；给与公司最大500万的一次性奖赏；给与全职的引入的顶级优秀人才（精英团队）500万余元安置费；给与各家创业投资风险投资组织每一年总计奖赏额度最大500万余元……一条条全是“真金白银”。

张汝京引入的自主创业遗传基因、青岛终端产品用户要求切合、地市级方面国家扶持政策等，均为芯恩发展方向引入了决心和支撑点。

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