近期，為(wei) 了評估中美貿易摩擦對美國半導體(ti) 行業(ye) 的影響，美國半導體(ti) 工業(ye) 協會(hui) ，委托波士頓谘詢集團進行了一項獨立研究，並出具了一份報告。該機構將半導體(ti) 行業(ye) 分為(wei) 32個(ge) 類別，羅列了美國的優(you) 勢項目，及哪些可替代的可能性較大，並預測未來三到五年內(nei) ，美國半導體(ti) 會(hui) 出現哪些走勢，以及對中美雙方產(chan) 生何種影響。芯三板對這篇進行了翻譯，帶領讀者以一個(ge) 客觀而又全麵的視角解讀半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的未來格局。

摘要

強大的半導體(ti) 對於(yu) 國家經濟競爭(zheng) 力與(yu) 國家安全至關(guan) 重要，美國長期以來一直是全球半導體(ti) 行業(ye) 的領頭羊，擁有45%至50%的市場份額。美國的領導地位建立在一個(ge) 良性創新周期的基礎上，這一周期依賴於(yu) 進入全球市場，以實現所需的規模，為(wei) 巨額研發投資提供資金，從(cong) 而始終保持美國技術領先於(yu) 全球競爭(zheng) 對手。

除了中國工廠為(wei) 外國公司提供的製造活動外，中國公司占全球半導體(ti) 需求的23%。今天，中國本土的半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 隻滿足了14%的國內(nei) 需求。預計2025年中國的半導體(ti) 自給率將提高25%到達40%，從(cong) 而使得美國在全球的份額減少2到5個(ge) 百分點。

美國對於(yu) 中國的技術限製，可能會(hui) 顯著加深加速美國半導體(ti) 企業(ye) 市場份額的流失，從(cong) 現在來看，非美國供應商已經可以滿足中國70%的半導體(ti) 需求了，在接下來的三到五年時間裏，可能會(hui) 出現以下三種情況。

最後的結果是，韓國可能在幾年內(nei) 取代美國，成為(wei) 全球半導體(ti) 行業(ye) 的領軍(jun) 者。從(cong) 長遠來看，中國可能會(hui) 取得領導地位。通信網絡設備和其他科技行業(ye) 的經驗表明，一旦美國失去全球領導地位，這種動態就會(hui) 有效地逆轉該行業(ye) 的良性創新周期，將美國企業(ye) 推入競爭(zheng) 力迅速下降、市場份額和利潤率不斷下降的惡性循環。較低的研發投資將抑製美國半導體(ti) 行業(ye) 的增長，並最終可能迫使美國依賴外國半導體(ti) 供應商。

中美摩擦給美國半導體(ti) 企業(ye) 帶來了巨大的阻力。自“貿易戰”開始以來，美國最大的25家半導體(ti) 公司的收入同比增長中位值，從(cong) 2018年7月第一輪關(guan) 稅實施前的4個(ge) 季度的10%，大幅降至2018年底的約1%。在美國2019年5月限製向華為(wei) 出售某些技術產(chan) 品後的三個(ge) 季度裏，美國最大的半導體(ti) 公司報告營收中值下降了4%~9%，這些公司中有許多都將與(yu) 中國的貿易衝(chong) 突列為(wei) 業(ye) 績的一個(ge) 重要因素。

美國半導體(ti) 領先的秘訣——良性循環

根據Gartner的數據，美國的半導體(ti) 公司——包括集成設備製造商(IDMs)和無晶圓廠設計公司——在2018年占據了全球48%的半導體(ti) 市場。事實上，美國在32個(ge) 半導體(ti) 產(chan) 品類別中的23個(ge) 都處於(yu) 世界領先地位。

美國半導體(ti) 公司將這種市場成功轉化為(wei) 強勁的財務業(ye) 績。在過去五年裏，它們(men) 的股東(dong) 年平均回報率接近14%，比標準普爾500指數高出4個(ge) 多百分點，截至2019年11月，它們(men) 的總市值已達到約1萬(wan) 億(yi) 美元。這種持續的財務實力對該行業(ye) 在未來繼續大力投資研發至關(guan) 重要。

事實上，美國半導體(ti) 行業(ye) 的全球領導地位要歸功於(yu) 大量研發投資帶來的技術卓越和產(chan) 品創新。半導體(ti) 是由高度先進的製造工藝生產(chan) 的高度複雜的產(chan) 品。改進常常需要在多年才能實現的硬科學上取得突破。

半導體(ti) 是高度複雜的產(chan) 品，由高度先進的製造工藝生產(chan) 。改進往往需要長年累月的科學突破才能實現。在過去的十年裏，美國半導體(ti) 工業(ye) 在研發上投入了3120億(yi) 美元，僅(jin) 在2018年就投入了390億(yi) 美元——幾乎是世界其他國家半導體(ti) 研發投資總和的兩(liang) 倍。就美國政府而言，它在基礎研究上投入了大量資金，這有助於(yu) 填補學術突破和新商業(ye) 產(chan) 品之間的鴻溝。然而，與(yu) 其它國家相比，美國政府投資多年來一直持平或下降。

技術領先使美國公司建立了一個(ge) 創新的良性循環。大規模的研發工作帶來了更先進的技術和產(chan) 品，進而帶來更高的市場份額，通常也會(hui) 帶來更高的利潤率，從(cong) 而為(wei) 這種良性循環提供了動力。

這種良性循環的核心在於(yu) 兩(liang) 個(ge) 因素:研發強度和規模。從(cong) 曆史上看，美國半導體(ti) 公司在研發方麵的投資一直占其收入的17%至20%，遠遠高於(yu) 其他地區半導體(ti) 公司7%至14%的投資比例。事實上，2018年美國半導體(ti) 企業(ye) 的研發強度在美國經濟的所有行業(ye) 中排名第二，僅(jin) 次於(yu) 製藥/生物技術行業(ye) 。

規模是創新良性循環的第二支柱。2018年，美國半導體(ti) 行業(ye) 的全球產(chan) 品收入約為(wei) 2260億(yi) 美元，遠遠超過其他競爭(zheng) 地區的同行。它的規模是韓國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的兩(liang) 倍，是日本半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的5倍，是歐洲半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的6倍，是中國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的15倍。

開放國際市場是擴大規模的關(guan) 鍵要求，因為(wei) 美國國內(nei) 市場占全球半導體(ti) 需求的比例不到25%。大約80%的美國工業(ye) 收入來自對出口市場的銷售，包括占全球需求約23%的中國。根據美國國際貿易委員會(hui) (US International TradeCommission)的數據，按價(jia) 值計算，2018年半導體(ti) 是美國第四大出口產(chan) 品，僅(jin) 次於(yu) 飛機、成品油和原油。

接入全球產(chan) 業(ye) 鏈的美國半導體(ti) ，可以利用高度專(zhuan) 業(ye) 化的資源來製造日益複雜的產(chan) 品。例如，依靠台積電的晶圓製造，ASML的光刻機，日本企業(ye) 的半導體(ti) 材料，美國在各種電子材料方麵同樣依賴於(yu) 外國合作夥(huo) 伴;用於(yu) 某些工序的設備;以及用於(yu) 芯片的製造、組裝和測試。沒有任何一家公司或國家具備控製整個(ge) 供應鏈的技術能力。

全球競爭(zheng) 格局加劇

盡管美國半導體(ti) 行業(ye) 在全球處於(yu) 明顯的領先地位，但它麵臨(lin) 著相當大的競爭(zheng) 。智能手機、PC和消費電子產(chan) 品等終端市場的快速產(chan) 品周期意味著，美國半導體(ti) 公司每年都必須展開激烈競爭(zheng) ，以贏得每一代設備的供應合同。

在全球行業(ye) 分類中的32個(ge) 半導體(ti) 產(chan) 品線中，占全球需求總量61%的18條產(chan) 品線中，至少都有一家非美國公司占據10%的市場份額，這就使得這些公司能夠替代美國半導體(ti) 企業(ye) 。

此外，美國半導體(ti) 企業(ye) 正麵臨(lin) 來自韓國和中國的日益激烈的競爭(zheng) 。自2009年以來，韓國和中國的市場份額分別增長了12和3個(ge) 百分點。與(yu) 此同時，美國企業(ye) 在美國本土市場也麵臨(lin) 著日益激烈的競爭(zheng) 。歐洲和日本的領先半導體(ti) 企業(ye) 正加大投資力度，以擴大自己的投資組合和業(ye) 務，通常是通過大規模收購。

韓國

韓國市場份額的增長，在一定程度上反映了市場對存儲(chu) 產(chan) 品需求的飆升。韓國兩(liang) 家公司都是存儲(chu) 產(chan) 品領域的全球領軍(jun) 企業(ye) 。三星大力推動各種附加半導體(ti) 產(chan) 品,如顯示驅動程序,圖像傳(chuan) 感器和集成移動處理器，這些產(chan) 品除了內(nei) 部自產(chan) 自銷外，相當大一部分銷往全球，從(cong) 而提高了該國在半導體(ti) 行業(ye) 的競爭(zheng) 力，也為(wei) 韓國的發展做出了貢獻。

中國

與(yu) 此同時，自本世紀初以來，中國在半導體(ti) 設計方麵取得了穩步進展，當時它幾乎沒有任何業(ye) 務。幾十年來，發展國家半導體(ti) 產(chan) 業(ye) ，減輕對外國供應商的依賴，一直是中國政府的優(you) 先政策。根據中國半導體(ti) 工業(ye) 協會(hui) (CSIA)的數據，在中國本土的半導體(ti) 公司報告的總收入在過去5年中以每年超過20%的速度增長。2018年中國公司在全球半導體(ti) 銷售和半導體(ti) 製造中僅(jin) 占3-4%的份額。無晶圓廠設計的進步最為(wei) 顯著，近年來中國的無晶圓廠設計活動呈爆炸式增長。CSIA報告稱，中國目前有1,600多家本土企業(ye) ，占全球市場的份額總計13%，高於(yu) 2010年的5%。

在需求方麵,中國目前占全球半導體(ti) 需求的23%。這意味著國內(nei) 半導體(ti) 公司隻占中國終端設備製造商總需求的14%。

“中國製造2025”製定了一個(ge) 雄心勃勃的半導體(ti) 自給自足目標，其目標是到2025年使國內(nei) 供應商滿足全國70%的半導體(ti) 需求。為(wei) 了支持這一努力，中國正在使用各種政策手段，包括國家支持的投資基金，為(wei) 本土半導體(ti) 開發和製造提供資金。到目前為(wei) 止，中央和地方政府已經承諾為(wei) 該計劃投入約1200億(yi) 美元。中國也在積極尋求海外人才和並購機會(hui) 。

雖然中國距離實現自給自足的目標還有很長的路要走，但似乎在半導體(ti) 設計的幾個(ge) 關(guan) 鍵領域取得了重大進展:

鑒於(yu) 這些發展，分析人士預計，到2025年，中國將利用本土設計的半導體(ti) 滿足25%至40%的國內(nei) 需求——是目前水平的兩(liang) 倍多，但仍低於(yu) 其70%的目標。

貿易摩擦威脅美國半導體(ti) 領導地位

中美之間的貿易和地緣政治摩擦給美國半導體(ti) 行業(ye) 帶來了一係列新的嚴(yan) 峻挑戰。迄今為(wei) 止，中國基本上將半導體(ti) 產(chan) 品排除在關(guan) 稅之外。自2018年初以來，中國對一係列進口自美國的產(chan) 品加征關(guan) 稅，以報複美國提高關(guan) 稅。與(yu) 此同時，半導體(ti) 是其它有爭(zheng) 議問題的核心，比如美國政府對華為(wei) 和其它中國實體(ti) 實施的技術準入限製，美國政府認為(wei) 這些限製違反了美國的國家安全或外交政策利益。

美國和中國在2020年1月簽署的“第一階段”協議，包含了與(yu) 半導體(ti) 行業(ye) 相關(guan) 的幾個(ge) 領域的條款，如知識產(chan) 權保護和技術轉讓要求。然而，它沒有解決(jue) 其它複雜的問題，比如國家對國內(nei) 半導體(ti) 企業(ye) 的支持。對某些中國實體(ti) 獲得與(yu) 美國國家安全擔憂相關(guan) 的美國技術的限製依然存在。

雙邊衝(chong) 突的持續，可能危及中美半導體(ti) 企業(ye) 之間的公平競爭(zheng) ，並且使得美國半導體(ti) 設備製造商損失490億(yi) 美元(占其總收入的22%)風險收入的規模威脅到美國工業(ye) 需要維持其創新和全球領導力的良性循環。 

鑒於(yu) 目前的不確定性水平，未來將會(hui) 出現兩(liang) 種可能的情況:

情況一：維持現狀

在這種情況下，中國將不再對美國半導體(ti) 產(chan) 品征收關(guan) 稅，但在可預見的一段時間內(nei) ，美國仍將對華為(wei) 和其他幾家列入美國商務部實體(ti) 清單的中國企業(ye) ，使用美國開發的技術實施廣泛限製。未被列入實體(ti) 清單的中國企業(ye) ，將被允許從(cong) 美國供應商采購半導體(ti) ，但因其軍(jun) 事用途而受到出口管製的特定部件除外。

維持現狀的四個(ge) 主要直接影響是:

1、全球科技公司可能會(hui) 將部分供應鏈從(cong) 中國轉移出去，以便繼續服務於(yu) 美國市場，而不必對從(cong) 中國進口的產(chan) 品征收關(guan) 稅或受到其它潛在限製。

2、中國以外的消費者和企業(ye) 將不願購買(mai) 中國的科技產(chan) 品，因為(wei) 他們(men) 擔心美國的限製會(hui) 損害這些產(chan) 品的功能和質量。因此,中國科技公司在美國以及其他發達地區市場中的份額受到侵蝕。相反, 隨著買(mai) 家避開美國的產(chan) 品，美國的技術公司將失去在中國的市場份額。

3、被列入實體(ti) 清單的中國公司將使用來自中國、歐洲和亞(ya) 洲其他供應商的組件取代基於(yu) 美國技術的組件。

4、未被列入實體(ti) 清單的中國設備製造商將積極推動半導體(ti) 供應商多元化，以減少對美國技術的依賴，因為(wei) 它們(men) 預計美國的限製可能會(hui) 升級。這將加速中國幾家主要智能手機、消費電子產(chan) 品和互聯網公司已經在進行的內(nei) 部努力，以設計自己的芯片。

前兩(liang) 種效應對美國半導體(ti) 行業(ye) 的影響微乎其微。將科技供應鏈的部分轉移到其他國家，以繞過美國對中國進口產(chan) 品的限製，不會(hui) 引發半導體(ti) 供應商的變化。

另一方麵，上述最後兩(liang) 個(ge) 影響，意味著中國客戶將不再購買(mai) 美國零部件，這將對美國半導體(ti) 企業(ye) 產(chan) 生重大負麵影響。首先，目前在實體(ti) 清單上的華為(wei) 和其他中國公司購買(mai) 的所有美國半導體(ti) ，都必須轉移到非美國供應商。沒有直接替代美國半導體(ti) 方案的僅(jin) 約占實體(ti) 公司半導體(ti) 總需求的10-15％，這意味絕大多數中國企業(ye) 都能找到替代方案。例如，2019年9月，華為(wei) 發布的Mate 30旗艦機，美國製造隻占比15%，其他的都已找到替代。

對於(yu) 不在實體(ti) 清單上的中國企業(ye) 來說，取代美國供應商的努力力度可能會(hui) 有所不同，這取決(jue) 於(yu) 美國進一步限製的潛在風險，以及能否找到針對特定零部件的可行替代供應商。隻有在中國企業(ye) 看到一個(ge) 清晰、低風險的機會(hui) ，使其供應商基礎多樣化的情況下，美國供應商才會(hui) 全部或部分被替代。中國客戶2018年已經有73%的半導體(ti) 需求有了美國之外的替代供應商。

所以針對中國客戶可替代程度的不同，會(hui) 存在以下三種情況：

即使在這些適度的假設下，也表明美國公司由於(yu) 出口的綜合影響，可能會(hui) 失去其在中國目前業(ye) 務的50％以上。總體(ti) 而言，美國半導體(ti) 行業(ye) 的全球市場份額將減少8個(ge) 百分點，全球收入將下降16%，相當於(yu) 2018年的360億(yi) 美元。具體(ti) 在產(chan) 品周期較短的設備，如智能手機，個(ge) 人消費電子產(chan) 品、PC等，將會(hui) 在兩(liang) 到三年內(nei) 出現直觀體(ti) 現。

對中國和全球競爭(zheng) 對手而言，美國的損失將是收益。中國供應商將獲得美國半導體(ti) 行業(ye) 放棄的大約一半收入，使中國能夠將其全球市場份額提高到7%左右，並將其半導體(ti) 設計自給率從(cong) 14%提高到25%。這一比例仍遠低於(yu) 《中國製造2025》設定的70%的目標，但與(yu) 分析師根據中國半導體(ti) 行業(ye) 近期發展預測的區間低端相符。美國半導體(ti) 公司損失的另一半收入，將流向歐洲或亞(ya) 洲的替代供應商。

除了情況一中對收入的影響外，美國的半導體(ti) 研發支出每年將減少50億(yi) 至100億(yi) 美元，資本支出每年將減少80億(yi) 美元。這將導致美國失去逾4萬(wan) 個(ge) 就業(ye) 崗位，其中1.5萬(wan) 個(ge) 將在半導體(ti) 行業(ye) 。收入的損失將迫使美國公司每年減少50億(yi) 美元的研發投資，也就是13%，如果想要保持研發占收入的比例不變，以保持營業(ye) 利潤率不變的話。

考慮到因為(wei) 中國的影響，美國的行業(ye) 總收入可能會(hui) 因估算而停滯或下降，美國半導體(ti) 公司可能不得不削減研發支出25%（100億(yi) 美元），以實現股東(dong) 回報。這將扭轉美國半導體(ti) 業(ye) 發展的方向，降低研發投資，意味著將降低美國企業(ye) 的核心競爭(zheng) 力，導致美國無法再同中國進行競爭(zheng) 。

情況二:中美科技產(chan) 業(ye) 脫鉤升級

中美貿易緊張局勢升級，導致美國全麵禁止技術出口，這實際上會(hui) 導致兩(liang) 國科技行業(ye) 脫鉤。這將使美國半導體(ti) 企業(ye) 被擋在龐大的中國市場之外，並迫使中國設備製造商尋找替代供應來源。作為(wei) 對美國限製的回應，我們(men) 假設中國也將禁止美國的軟件和設備，如智能手機、個(ge) 人電腦和數據中心設備，進入其國內(nei) 市場。這將加速中國的外國技術替代計劃，該計劃已於(yu) 2020年在國家機構和公共機構啟動。

中國設備製造商的中斷程度因半導體(ti) 組件而異，根據供應情況有三種不同的響應.

1、已有成熟的中國供應商供應的半導體(ti) 元件。中國電子設備製造商將把采購業(ye) 務轉向國內(nei) 老牌供應商。這意味著即使沒有業(ye) 界領先的設計工具，替代供應商也能保持競爭(zheng) 力，而目前這些設計工具隻能從(cong) 美國的供應商那裏獲得。這也取決(jue) 於(yu) 他們(men) 是否有能力擴大和提升中國日益增長的國內(nei) 製造能力，或者保持與(yu) 主要亞(ya) 洲製造夥(huo) 伴的聯係。分析表明，在32個(ge) 半導體(ti) 產(chan) 品類別中隻有一個(ge) 符合這一標準——它僅(jin) 占中國半導體(ti) 需求的5%。對於(yu) 占中國需求23%的其他10種產(chan) 品，規模雖小但新興(xing) 的國內(nei) 供應商可能會(hui) 隨著時間的推移而擴大規模。

2、有成熟的非美國半導體(ti) 供應商。短期內(nei) ，中國設備製造商將把采購轉向亞(ya) 洲或歐洲其他地區的現有供應商。假設這些海外供應商繼續不受限製地使用美國開發的設計工具和製造設備，與(yu) 中國客戶做生意不受限製。從(cong) 中期到長期，中國可能會(hui) 尋求完全或部分地用國內(nei) 供應商取代第三國供應商，以實現其半導體(ti) 自給自足的既定目標。總體(ti) 而言，12個(ge) 半導體(ti) 產(chan) 品類別(占中國需求的45%)屬於(yu) 這一類。

3、沒有美國替代商可用。中國將不得不加快本土替代的開發。總體(ti) 而言，占中國需求27%的9個(ge) 半導體(ti) 產(chan) 品類別符合這一描述。在某些情況下，中國消費者可以用其它芯片替代美國最先進的處理器。例如，中國公司可以設計自己的專(zhuan) 用集成電路，來代替美國的cpu、gpu和fpga。事實上，一些領先的中國企業(ye) 已經在人工智能領域這樣做了。另一種選擇是開發基於(yu) 不受美國出口管製的架構的處理器，例如RISC-V開源架構。這種高度複雜的半導體(ti) 產(chan) 品需要先進的設計工具，而目前隻有美國的供應商可以提供這些工具，因此中國必須自行開發一套設計工具，或者從(cong) 第三國尋找能夠設計這些關(guan) 鍵替代元件的新供應商。