一份智库报告透露的秘密:美国半导体产业的下一步…

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2月18日，美国信息技术与创新基金会(ITIF)发布了《摩尔定律被打破:中国政策对全球半导体创新的影响》报告(以下简称《报告》)。该报告概述了全球半导体产业的发展；分析了半导体产业持续创新的动力和条件。讨论了中国半导体产业政策及其影响。

随后，美国总统拜登签署了关于美国供应链的行政命令，指示对半导体、医疗用品、关键矿产和高容量电池的供应链进行广泛评估。

由此可见，半导体产业对美国制造业、经济和国家安全的重要性不言而喻。

当前全球半导体产业的竞争格局

1.美国企业占全球销售额的近50%，但生产能力较弱。

2019年，总部位于美国的半导体公司占全球半导体行业销售额的47%(与2012年的51.8%相比下降约5%)，其次是韩国(19%)、日本和欧洲(各18)。

但截至2019年，美国仅占全球半导体制造市场的11%，韩国占28%，中国台湾省占22%，日本占16%，中国大陆占12%，欧洲占3%。2015 2019年，中国大陆在全球半导体制造市场的份额几乎翻了一番。到2020年底，美国只有20家半导体制造厂(fab)在运营。

2.美国、欧洲和韩国在半导体工业的不同领域都处于领先地位。

逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片和分立芯片是半导体行业的四大领域。从全球半导体行业各主要细分市场的市场份额来看，2019年，美国在逻辑芯片和模拟芯片上明显领先；韩国记忆领先(美国紧随其后)；欧洲在分立器件领域领先。中国企业在逻辑芯片领域的市场份额为9%，在分立器件领域的市场份额为5%。

就具体企业而言，英特尔是逻辑芯片的全球领导者；到2020年第一季度，德州仪器、ADI和英飞凌是模拟芯片的领导者，市场份额分别为65，438+09%、65，438+00%和7%。三星、SK海力士和美光在动态随机存储器(DRAM)领域处于领先地位，分别占全球市场份额的44%、29%和265，438+0%。

3.全球半导体产业链参与度高，各国价值优势不同。

半导体行业高度全球化，大量国家/地区在半导体生产的许多方面展开竞争，从半导体设计到制造，再到ATP(组装、测试和封装)。在半导体价值链的每个环节，来自25个国家的企业参与直接供应链，来自23个国家的企业参与支持职能。超过12个国家拥有直接从事半导体芯片设计的企业，39个国家拥有至少1个半导体制造厂，超过25个国家拥有ATP企业。

半导体生产过程中的每一个环节都创造了可观的价值。根据美国国际贸易委员会(ITC)的估算，半导体芯片90%的价值存在于设计和制造阶段，65，438+00%的价值来自于ATP。

全球半导体产业的一个关键驱动力是专业化，因为企业——甚至是国家内部的整个产业生态集群——选择专注于掌握半导体生产过程中的关键环节。比如荷兰在极紫外(EUV)光刻方面的优势；日本在化学品和生产设备方面的优势；韩国在内存芯片方面的优势；中国台湾省在铸造方面的优势；马来西亚和越南在ATP的优势。

4.美国在半导体专利申请方面领先世界。

根据美国专利商标局(USPTO)授予的半导体专利数据，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。日本的份额下降了约1/3，从33%降至23%；其次是中国、台湾省和韩国；欧盟排名第五；中国大陆排名第六，约占全球专利的6%。如果以每6543.8美元+0亿GDP的专利数量来计算，中国的滞后更为严重。6543.8+0亿美元的GDP中，美国半导体企业获得了365.438+00项专利，中国半导体企业仅获得77项专利。

5.中国在全球半导体产业附加值中的份额正在上升。

就全球半导体产业增加值的份额而言，2001 2016年，中国大陆的增长率几乎翻了两番，从8%增长到31%；美国的份额从28%下降到22%；日本的份额下降了三分之二以上，从30%降至8%；中国台湾省的份额从8%增加到15%；韩国的份额从5%增加到10%；德国和马来西亚各占2%的份额。

6.除日本和美国外，世界主要国家(地区)半导体产业出口均有所增长。

从2005年到2019年，中国大陆半导体产业出口从278亿美元增长到138亿美元；中国台湾省从359亿美元增加到111亿美元；韩国从309亿美元增加到924亿美元；EU- 27+英国从694亿美元增加到816亿美元。与此同时，美国出口基本保持不变，2005年达到5365438+亿美元，2019年达到529亿美元。日本出口额略有下降，从479亿美元降至469亿美元。

7.半导体是世界上R&D最密集的产业之一。

半导体和生物制药是世界上研究最密集的行业。2019欧盟工业R&D投资记分牌(2019欧盟工业R & amp；d投资记分牌)，排名前13的半导体公司在R&D上花费了18.4%的销售额，超过了生物制药行业。其中，前三名分别是美国的高通、中国台湾地区的联发科和美国的AMD。实际投资额方面，三星以654.38+04.8亿欧元(约654.38+07.6亿美元)领先，华为以654.38+02.7亿欧元(约654.38+05亿美元)紧随其后，英特尔以654.38+065.438+08亿美元。

截至2018，美国总部企业半导体R&D投资占销售额的比例为17.4%，欧洲为13.9%，中国和台湾省为9.9%，日本为8.8%，中国大陆为8.4%，韩国为7.3%。欧洲半导体产业的R&D强度从2010年的16.5%下降到今天的13.9%。相反，中国半导体企业的R&D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。

半导体也是资本密集型产业。2019年，美国半导体行业的全球资本支出(CapEx)总额为319亿美元，占销售额的12.5%，仅次于美国的替代能源部门。在全球资本支出方面，2019年，总部位于韩国的企业占半导体行业全球资本支出的31%，其次是美国(28%)、中国台湾省(17%)、中国大陆(10%)、日本(5%)和日本。

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纳米推至7纳米的成本增加了超过1亿美元，而将芯片设计从7纳米推至5纳米的成本可能再次翻倍，从3亿美元增至近5.5亿美元。但这只是设计芯片的成本。预计到2020年，新建一座14 16nm晶圆厂的平均成本为13亿美元；10nm晶圆厂建设成本为15亿美元；7nm晶圆厂建设成本为6543.8美元+0.8亿美元；5纳米晶圆厂的建设成本为200亿美元。

中国在全球半导体行业扮演着重要角色。

1.中国半导体实力持续增强。

从芯片设计和制造来看，中国的半导体实力正在快速增长。例如，2010年和2015年，中国集成电路设计企业数量从485家增加到715家。2005-2015年，中国半导体行业年复合增长率为18.7%，半导体消费增长率为14.3%，全球半导体市场年复合增长率仅为4.0%。

目前，全球约20%的无晶圆厂集成电路设计公司位于中国。正如德勤的一份报告所言，“在集成电路设计方面，中国大陆的能力在过去五年激增，并开始赶上中国大陆、台湾省和南韩，成为亚太地区集成电路设计的主要参与者。”

2.中国市场对美国半导体企业非常重要。

中国市场非常重要，在许多美国半导体企业的收入中占相当大的比例。比如2018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增长迅速，但净利润率较低。

截至2019年底，全球最大的136家半导体企业创造的收入总计5718亿美元。其中，中国企业占465，438+0.3亿美元，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265，438+0%(60亿美元)；OEM收入的8%(45亿美元)；它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%。于是，从2015到2019，我国企业收入占比几乎翻了一番。

虽然中国半导体行业的收入发展迅速，但其净利润率仅为英特尔、三星、台积电、SK海力士和美光的一小部分。平均来看，2019年，非中国半导体企业的净利率为19.4%，而中国半导体企业的净利率为12.1%。

智库未来应该为中国提出哪些措施？

根据该报告，中国通过重商主义政策扭曲了全球市场，阻碍了创新企业和R&D投资的发展，并破坏了半导体行业的摩尔定律。该报告从国际层面和美国国内层面提出了应对“中国挑战”(实施《芯片法》和增加联邦对R&D半导体的投资)的一些建议。其中，国际一级的建议包括:

1.扩大世贸组织关于补贴的内容

根据WTO的规定，财政援助作为补贴需要具备三个要素:1)财政出资；2)政府或公共机构给予的；3)此项捐赠的收入。

因此，美国应该与志同道合的国家和世贸组织合作，更新规则，对激进的工业补贴施加更严格的条件和惩罚。首先，澄清“公共机构”的定义，并将其扩大到包括国有企业和私营企业以及受国家影响的其他实体。同时，国有企业所需的补贴不会损害其他国家。

志同道合的国家应着眼于大幅提高全球补贴的透明度，包括坚持及时完整地通知补贴，并对未及时通知的补贴建立损害推定。各国还应举行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有关的模式和挑战。

2.盟国应在半导体出口管制方面进行合作。

对于全球半导体产业来说，中国不仅是一个重要的市场，也是一个重要的生产地。毫无疑问，支撑中国经济和军事崛起的核心技术出口管制将成为决策者认真考虑的工具。但是，正如ITIF曾经提出的，美国应该尽力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是最成功的。”如《出口管制改革法》第4811(5)条所述，“出口管制应与多边出口管制制度相协调。多边出口管制是最有效的，应该把重点放在核心技术和其他可用于对美国及其盟友构成严重国家安全威胁的物品上。”

报告称，为了实现经济或贸易政策目标，美国不断推行单边出口管制。它需要与传统的瓦森纳协议(WAC)形成新的控制模式，WAC代表特定的半导体行业(包括半导体制造设备)和更广泛的先进技术。因此，美国应避免单方面的出口管制，并寻求与德国、日本、韩国、中国、台湾省、荷兰和联合王国制定一个更雄心勃勃和有效的多边办法来实施出口管制。

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产业构成的威胁以及半导体技术的发展速度和进步达成共识。那么，这些国家应该在“瓦协”之外建立一个工作组，即“小瓦协”，定义半导体技术及相关管制物项(在现有管制物项范围之外)，并制定相同的许可政策。

3.统一外商直接投资审查程序。

2018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)建立一个正式的程序，与盟国政府共享信息，并在投资安全问题上进行协调和合作。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，并考虑扩大例外外国名单，以包括法国、德国、荷兰、意大利、日本和韩国。

4.加强信息享受，打击国外经济间谍和窃取知识产权、技术或商业秘密。

美国应该领导更多志同道合的国家建立更广泛的“五眼联盟”，致力于在国家资助的先进技术领域合作打击间谍活动。该组织可以编制一份企图窃取知识产权的企业和个人的名单，同时制定机制限制这些企业和个人在联盟市场上竞争。

5.实现半导体研发中的联盟合作。

半导体创新的广泛性和复杂性意味着有机会招募志同道合的国家参与长期和高潜力的R&D计划，如“半导体登月计划”。事实上，这是美国芯片为美国法案所期望的，该法案呼吁建立一个7.5亿美元的多边安全基金，以支持安全微电子技术的开发和采用。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议国防授权法案的重新授权时为这一条款拨款。

总结

根据宾夕法尼亚大学发布的《2020年全球智库指数报告》，ITIF在美国顶级智库中排名第39位，在全球顶级科技政策智库中排名第4位。其董事长罗布·阿特金森具有丰富的政府部门工作经验，其观点在政界有一定影响力。此前，ITIF的很多建议和倡导都被美国政府采纳。

ITIF一直对中国的科技创新政策持批评态度，主张对中国采取强硬的反制措施。报告在半导体领域的建议与拜登团结盟友、发展国内制造业、遏制中国的理念不谋而合，因此很可能被美国政府采纳。