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。

MIC 产业分析师预期 2023 年半导体市场的成长会大幅趋缓，甚至可能与 2022 年持平。

目前半导体产业受到终端市场影响，终端厂商及芯片供应商的库存水位持续升高，供应链已经提前开始库存去化，如果市况没有改善，2022 下半年半导体各产业将会面临不同程度的冲击。不过相较全球半导体成长放缓，中国台湾的半导体产业受到稳定的 IC 封测与 IC 制造营收支撑，整体成长将优于全球。

即便 2023 年全球半导体产业的成长可能大幅趋缓，但是先进封装的需求将持续上升，全球封测产业市场规模也将持续成长。其中，全球前十大半导体专业封测代工（OSAT）厂商中，有 6 家为中国台湾厂商、3 家为中国大陆厂商，反映出中国台湾与中国大陆在全球封测产业之地位。而除了 OSAT 厂商外，晶圆制造大厂如台积电（TSMC)、三星（Samsung)、英特尔（Intel）亦积极布局先进封装技术，加大先进封装资本支出。

半导体发展趋缓

全球半导体市场持续向上成长，但是预期 2023 年市场成长可能趋缓（图 1)。资策会 MIC 产业分析师杨可歆指出，2021 年半导体产业欣欣向荣，因为各应用领域的芯片需求大幅增加，供应链上游到下游都出现供货紧缺的现象。半导体供不应求的情况，带动出货量与价格成长，市场规模与厂商营收也都向上成长。因此，2021 年全球半导体市场的年复合成长率是 26.2%，产值达到 5559 亿美元。

2022 年初，半导体产业在高基期的基础上预测全年发展，预估 2022 年全球半导体市场将有 10% 以上的成长。但是随着 2022 年第一季度乌克兰问题爆发，以及三月开始中国因为新冠疫情封城，全球的消费性市场受到冲击。加上疫情红利逐渐退去，远程工作设备的需求消失，以及通货膨胀影响消费意愿等问题，连带影响 2022 年全球半导体市场的成长幅度。因此，2022 年的半导体市场 YoY 预估从 10% 下修到 8.9%。而年成长预期虽然下调，2022 年全球半导体市场因 2021 年的需求动能延续，且 2022 上半年各领域的需求有所支撑，仍维持正成长，预期 2022 年全球半导体的产值可达到 6056 亿美元。

针对 2023 年的半导体产业预估并不乐观，因为战争及通货膨胀等外部环境负面因素尚未排除，加上消费市场买气不佳，拉货力道疲软。尤其供应链从终端、系统厂到半导体芯片产销、供应等厂商，目前都面临库存水位过高的问题。在市况不明朗及库存水位过高的情况下，预期 2023 年半导体市场的成长会大幅趋缓，甚至可能与 2022 年持平。

近日，36氪获悉，芯片设计独角兽企业「瀚博半导体」获16亿人民币的B-1和B-2轮融资，由阿里巴巴集团、人保资本、经纬创投和五源资本联合领投，国寿科创基金、Mirae Asset (未来资产)、基石资本、慕华科创基金（清华产业背景），以及老股东红点中国、耀途资本和元木资本跟投。

在这轮融资中，瀚博半导体引入了继快手之后的第二家互联网战略投资人——阿里巴巴。此次融资后，公司将持续完善产品矩阵，包括SV100系列产品线（云边AI推理和视频产品线）在国内外市场的大规模落地，加大图形GPU产品线的研发投入，并开始布局其他智能产品线。

瀚博半导体成立于2018年12月，公司位于上海，瀚博半导体创始人&CEO钱军提到，瀚博要做的是为像素世界提供算力的高端芯片。

根据Gartner的预测数据，全球人工智能芯片市场规模将在未来五年内呈现飙升， 从2018年的42.7亿美元成长至343亿美元，增长超过7倍。

AI芯片在2021年掀起融资热潮，国外市场有SambaNova Systems、Cerebras Systems、英国AI芯片独角兽Graphcore、Groq、以色列的AI芯片独角兽Hailo Technologies等AI芯片独角兽，国内也有着寒武纪、地平线等企业。

五源资本合伙人刘凯表示：“作为AI技术的底层驱动，全球的AI芯片领域都在经历爆发性的增长。我们观察到，在美国，自2016年前后诞生了几十家AI芯片的初创公司，经历了近5年的发展，这一领域在美国已经成长出众多独角兽级别的创业企业。在业务进展层面，不同的AI芯片企业围绕DSA架构，纷纷快速迭代产品、形成差异化竞争能力，且大部分企业已经进入行业落地阶段，未来数年将进入大规模量产出货阶段。”

瀚博半导体的产品矩阵共有三块，一是AI推理+视频加速卡，2021年7月，瀚博半导体世界人工智能大会上发布了公司首款服务器级别AI推理芯片SV102及通用加速卡VA1，该芯片即将量产上市；二是图形GPU，主要用于云 游戏 、云桌面、云渲染相关的一些图形产品；三是其它智能产品。

据悉，瀚博半导体的首款云端推理AI芯片SV102已在和战略合作伙伴合作，即将量产上市。

瀚博在团队优势上，一是，创始团队主要出自AMD第一颗7nm GPU团队，有着丰富的芯片设计、量产经验，整个团队曾有上百颗GPU流片的经验；

二是，瀚博首先选择了AI+视频的赛道。钱军总曾在发布会上表示，计算机视觉任务占据了AI市场的大部分，视频流占据数据流的 70%，而且比例持续攀升，市场空间大，且有落地应用场景。

瀚博半导体创始人&CEO钱军表示：“在即将过去的2021年，我们亲眼见证了芯片核心技术在各类新兴应用领域焕发的勃勃生机，这是半导体从业者最好的时代。伴随着互联网视频直播、短视频、计算机视觉、自然语言处理、云 游戏 、云桌面、云渲染、元宇宙等现象级应用的极速发展，数据中心算力需求的不断增加，下游客户对芯片、硬件、软件等各个方面都有了更高的期待。瀚博将继续延展各条产品线，进一步扩大行业领先优势。”

在创始团队上，公司创始人兼CEO钱军有25年以上高端芯片设计经验，离职前在AMD任高级总监，全面负责GPU（图像处理器）和AI服务器芯片设计和生产，现在市场上绝大多数的AMD Radeon图像处理器和AI服务器芯片都是由其带队开发。

创始人兼CTO张磊是前AMD Fellow，有23年以上芯片和IP架构设计的丰富经验，负责AI、深度学习，视频编解码和视频处理领域。

公司目前拥有超300名研发工程师，分布于上海、北京、深圳、西安、成都和加拿大多伦多。

人保股权公司投资部负责人舒琬婷表示：“瀚博首款芯片聚焦AI加速和视频处理，可大幅降低互联网公司数据中心TCO，能有效解决互联网在线视频厂商的痛点，具有广阔的市场空间。公司创始人及核心团队具备世界顶级的算法、芯片设计及量产能力，在芯片设计、AI和视频处理领域积累深厚。异构计算加速卡将在互联网视频直播、短视频、云 游戏 、云桌面、云渲染等场景中发挥关键作用，公司的产品发展潜力巨大。”

经纬创投合伙人王华东表示：“视频类产品已经成为现在用户端使用的第一大应用类别，行业需要更高实时性、更强算力的视频处理技术及对应的集成电路产品。瀚博具有稀缺的高性能AI+视频集成电路研发能力，同时在核心IP沉淀的积累也能扩展新的集成电路类别。”

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