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。

每年年末都会对当年度全球半导体产业情况作出回顾，同时对下一年的产业走势作出预测。在市场需求持续疲弱的底色下，叠加了中美战略博弈对抗升级，以及国内疫情防控等超预期因素冲击，毫无疑问2022年的全球半导体行业是极其艰难的一年。

面对2023年，WSTS、ICinsights、Gartner等知名分析机构都给出了悲观预测，甚至认为全球半导体行业正走向自2000年互联网泡沫后的最大衰退。

在对2023年全球半导体产业发展悲观预期如此一致的情况下，最大的不确定性可能就在于国内半导体行业将会如何发展？尤其是在政治因素正在最大限度的干扰半导体行业自身规律的情况下，有必要对2023年及以后的全球及国内半导体产业发展趋势作出分析和预判，也欢迎各位一起讨论。

全球经济向中低速增长回归，半导体行业缺乏基础驱动力。新冠疫情爆发以来的3年，全球GDP平均增长速度下降接近50%，除此之外，俄乌冲突、通胀攀升和央行货币政策紧缩等也引发世界性的全面经济衰退，预计2023年及未来一段时间全球经济将向GDP增速低于3%的中低速增长回归。半导体行业作为充分反映全球经济的风向标，未来有可能将长期陷入缺乏宏观经济基本面支撑的困局，2023年全球半导体行业将可能迎来5%-10%的负增长，而以后2-3年也将维持在低于8%的低速区间徘徊运行。

市场创新出现断层危机，引发技术创新投入边际报酬递减。2023年全球半导体产业仍然面临“需求创新困境”持续低迷，基于PC、手机、消费电子等市场的渐进式创新已经进入衰退期，增量空间显著收窄，如同手机、PC等可以支撑半导体技术快速迭代升级的下一代现象级市场尚未成熟和全面爆发，市场端的创新需求出现“断层”。而当前结构性的技术变化依然主要停留在工程层面，并未发生能够在短期内扩张总体经济空间的重大基础技术革命，因此同业竞争会更趋近于零和博弈，技术创新投入遵循边际报酬递减规律，部分国家对先进技术的高成本投入将逐步趋缓。

中美战略对抗日益升级，“科技脱钩”引发供应链低效率。2023年中美半导体领域的博弈有望迎来短时间的战略缓冲期，但随着美国2024年大选临近，美国仍会间歇性的联合其盟友以国家安全理由对中国半导体产业进行升级压制与围堵。除半导体关键设备、基础工业材料及零部件等供应链环节外，还可能涉及到新能源汽车、数字新基建等更广泛领域，短期内中国半导体产业高端化升级面临的“卡脖子”困境更加严重。而行政繁冗的内政环境可能会影响美国芯片政策的落实进程，联邦与各州对半导体产业设置的繁杂法律限制短期内很难出现根本性改变[1]，全球供应链也由此进入2-3年的低效率调整期，资本支出大幅缩减。

产业格局“西进东出”，半导体人才等资源面临全球紧缺。2023年全球集成电路产业链布局的成本与效率导向势必要让位于安全原则和韧性偏好，出现了区域化与短链化同步、产业格局“西进东出”的趋势，以中国大陆为中心的东亚半导体产业链与布局可能面临更大不确定性，不少跨国半导体企业将重新思考既往布局与未来规划问题，由此引发了半导体人才等资源的全球短缺和风险偏好明显弱化。美国及其盟国将进一步升级半导体“人才隔离”的措施，中国有可能面临高水平半导体人才加速流失的极大困境，东南亚及欧洲、日韩等地区则由此受益。

国内市场呈现复苏潜力，防疫政策变化或在年底引发反d。2023年上半年国内半导体市场会有较大压力，除受到全球经济衰退影响以外，防疫政策约束下的消费不振、美国打压政策的延续性影响会持续发酵，影响产业信心和动力。随着两会后防疫政策调整逐步见效，短期内产业驱动力依然受到疫情升温的抑制，但部分产品领域需求环境可能会在3-6个月后有所改善，芯片库存压力会在2023年下半年以后逐步释放。2023年底国内有望受益于疫情影响力度大幅减弱、消费信心阶段性恢复以及去库存完成等影响，迎来小规模反d，芯片设计及封装测试等产业链环节、手机、消费电子、工业半导体、数据中心等应用领域的行情逐步恢复向好。

产业链高端替代是主线，前沿创新和基础突破关注度倍增。2023年产业链高附加值环节的国产替代依然是主线，基本替代逻辑从前些年的资本驱动转由内循环市场驱动，更多国内新基建、新能源、数字经济、信息消费场景的整机系统厂商将加速推进国产芯片的验证和采购，泛信创市场覆盖范围进一步扩大到金融、电力、轨道交通、运营商等领域。半导体设备、材料及零部件等供应链环节以及存储器等高端通用芯片受到美国管制新规影响，国产化进度进入到动态调整期，制造、设备企业对国内基础材料和零部件企业的支持力度明显提升，验证进度加快。同时，对Chiplet/先进封装、PIC光子集成电路、MRAM/RRAM新兴存储器、RISC-V计算架构、氧化镓等前沿创新和基础领域的关注度将大幅增加。

部分企业面临生存困境，“内卷”领域加速启动并购整合。2023年半导体行业过剩的投机资本将对这个赛道不再感兴趣，Pre-IPO项目、美籍高管为主项目、已出现头部企业或者多家上市公司的赛道项目中部分将面临融资困境，部分优质项目可能会因估值受影响而主动关闭融资窗口，进一步压低资本的投资偏好。产业中涌现出更多的潜在并购整合机会，上市公司和相关联的产业基金成为主要推手。在MCU、蓝牙/WIFI、射频前端、显示驱动、电源管理芯片等创企数量众多、中低端替代已经实现、头部企业优势明显的产品领域有望出现以上市公司推动的并购整合。而在估值、企业经营成本、技术门槛都高的一些大芯片领域，有可能出现由基金推动的并购整合。

打好“市场”“体制”牌，新一轮产业政策周期酝酿待发。2000年的“18号文”，2011年的“新4号文”，2014年的《纲要》以及2020年的“新8号文”共同构成了我国半导体产业政策体系的关键节点，并不断推动产业可持续发展。产业政策的重要性不仅在于解决特定领域关键技术有无问题，更要解决相应创新体制和生态的塑造问题。在中美战略博弈升级、半导体供应链形势不确定性显著增强、国内市场需求不振等多方面因素影响下，2023年国内新一轮半导体产业政策周期有望酝酿开启。

这篇文章我写的异常艰难，一是因为当前形势下很多内容和观点不方便书写，二是因为对2023年的悲观预期已成共识，似乎也没什么好写。但我总认为，无论是行业周期、疫情政策还是美国遏制如何影响，都还是要对我国半导体产业保持相对乐观的态度，要尝试在碎玻璃渣子里找糖吃，在苦日子里寻得一抹阳光。

要想中国半导体成功突破低端锁定，既不可能通过速战速决抄近路的战略，也无法通过继续依附于美国主导的全球半导体供应链体系获得，只能以坚定的战略意志，借由建设涵盖体制-技术-市场多重创新的内循环体系来实现，这势必是个“持久战”。

无论是中国还是美国，始终还是要回到全球化的轨道上，这是半导体产业的基本规律。那时的全球化将会赋予中国全然不同的角色，给予中国企业更多公平竞技的机会，进入更广阔的新兴市场；同时，中国也可以将更广大的世界纳入我们自己搭建的创新和产业共同体，实现真正的国际国内双循环。

半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。现在大部分电子产品中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。

一、2019年全球半导体材料市场销售额达521.2亿美元

SEMI报告指出，2019年全球半导体材料市场销售额为521.2亿美元，小幅下降-1.1%。分区域来看，中国台湾、韩国、中国大陆、日本、北美、欧洲半导体销售额分别为113.4亿美元、88.3亿美元、86.9亿美元、77.0亿美元、56.2亿美元、38.9亿美元，分别占全球半导体材料市场份额的22%、17%、17%、15%、11%、17%。中国大陆是2019年各地区中唯一增长的半导体材料市场，销售规模位居第三。

二、2019年封装材料销售额下滑增速超过晶圆制造材料

分产品来看，2019年全球晶圆制造材料销售额328亿美元，略微下降0.4%其中工艺化学品、溅射靶材和CMP同比下降超过2%。2019年封装材料销售额192亿美元，同比下滑2.3%。

三、2019年一半以上半导体上市公司净利增长

国内上市公司中，也有不少半导体行业上市公司，不过从规模来看比较小，但是在新一轮产能扩展期，将带来新的发展机会。截至2020年1月21日，共有22家半导体企业公布2019年业绩预告，有15家企业净利润出现增长的情况，其中上海新阳、闻泰科技、北京君正、安泰科技、天龙光电、硅宝科技6家企业净利润同比增长超过100%(数据对比以下线为止，下同)，占比27.27%净利同比下降的企业有7家，分别为强力新材、航锦科技、三安光电、士兰微、鼎龙股份、台基股份、大唐电信，占比为31.82%。

四、核心芯片国产自主化迫在眉睫

未来，中国半导体的发展趋势主要表现在：第一，政策引导推动集成电路成为战略性产业。第二，新兴技术将成为集成电路产业的未来核心产品。第三，核心技术及人才资源成为集成电路产业的可持续发展力。特别需要注意，中国国内的半导体自给率水平非常低，特别是核心芯片极度缺乏，国产占有率都几乎为零，国产产品的自主化迫在眉睫。

——以上数据来源于前瞻产业研究院《半导体硅片、外延片行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》。

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