近期，為了評估中美貿(mào)易摩擦對美國半導體行業(yè)的影響，美國半導體工業(yè)協(xié)會，委托波士頓咨詢集團進行了一項獨立研究，并出具了一份報告。該機構將半導體行業(yè)分為32個類別，羅列了美國的優(yōu)勢項目，及哪些可替代的可能性較大，并預測未來三到五年內(nèi)，美國半導體會出現(xiàn)哪些走勢，以及對中美雙方產(chǎn)生何種影響。芯三板對這篇進行了翻譯，帶領讀者以一個客觀而又全面的視角解讀半導體產(chǎn)業(yè)的未來格局。

摘要

強大的半導體對于國家經(jīng)濟競爭力與國家安全至關重要，美國長期以來一直是全球半導體行業(yè)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良性創(chuàng)新周期的基礎上，這一周期依賴于進入全球市場，以實現(xiàn)所需的規(guī)模，為巨額研發(fā)投資提供資金，從而始終保持美國技術領先于全球競爭對手。

除了中國工廠為外國公司提供的制造活動外，中國公司占全球半導體需求的23%。今天，中國本土的半導體產(chǎn)業(yè)只滿足了14%的國內(nèi)需求。預計2025年中國的半導體自給率將提高25%到達40%，從而使得美國在全球的份額減少2到5個百分點。

美國對于中國的技術限制，可能會顯著加深加速美國半導體企業(yè)市場份額的流失，從現(xiàn)在來看，非美國供應商已經(jīng)可以滿足中國70%的半導體需求了，在接下來的三到五年時間里，可能會出現(xiàn)以下三種情況。

最后的結果是，韓國可能在幾年內(nèi)取代美國，成為全球半導體行業(yè)的領軍者。從長遠來看，中國可能會取得領導地位。通信網(wǎng)絡設備和其他科技行業(yè)的經(jīng)驗表明，一旦美國失去全球領導地位，這種動態(tài)就會有效地逆轉(zhuǎn)該行業(yè)的良性創(chuàng)新周期，將美國企業(yè)推入競爭力迅速下降、市場份額和利潤率不斷下降的惡性循環(huán)。較低的研發(fā)投資將抑制美國半導體行業(yè)的增長，并最終可能迫使美國依賴外國半導體供應商。

中美摩擦給美國半導體企業(yè)帶來了巨大的阻力。自“貿(mào)易戰(zhàn)”開始以來，美國最大的25家半導體公司的收入同比增長中位值，從2018年7月第一輪關稅實施前的4個季度的10%，大幅降至2018年底的約1%。在美國2019年5月限制向華為出售某些技術產(chǎn)品后的三個季度里，美國最大的半導體公司報告營收中值下降了4%~9%，這些公司中有許多都將與中國的貿(mào)易沖突列為業(yè)績的一個重要因素。

美國半導體領先的秘訣——良性循環(huán)

根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，美國的半導體公司——包括集成設備制造商(IDMs)和無晶圓廠設計公司——在2018年占據(jù)了全球48%的半導體市場。事實上，美國在32個半導體產(chǎn)品類別中的23個都處于世界領先地位。

美國半導體公司將這種市場成功轉(zhuǎn)化為強勁的財務業(yè)績。在過去五年里，它們的股東年平均回報率接近14%，比標準普爾500指數(shù)高出4個多百分點，截至2019年11月，它們的總市值已達到約1萬億美元。這種持續(xù)的財務實力對該行業(yè)在未來繼續(xù)大力投資研發(fā)至關重要。

事實上，美國半導體行業(yè)的全球領導地位要歸功于大量研發(fā)投資帶來的技術卓越和產(chǎn)品創(chuàng)新。半導體是由高度先進的制造工藝生產(chǎn)的高度復雜的產(chǎn)品。改進常常需要在多年才能實現(xiàn)的硬科學上取得突破。

半導體是高度復雜的產(chǎn)品，由高度先進的制造工藝生產(chǎn)。改進往往需要長年累月的科學突破才能實現(xiàn)。在過去的十年里，美國半導體工業(yè)在研發(fā)上投入了3120億美元，僅在2018年就投入了390億美元——幾乎是世界其他國家半導體研發(fā)投資總和的兩倍。就美國政府而言，它在基礎研究上投入了大量資金，這有助于填補學術突破和新商業(yè)產(chǎn)品之間的鴻溝。然而，與其它國家相比，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創(chuàng)新的良性循環(huán)。大規(guī)模的研發(fā)工作帶來了更先進的技術和產(chǎn)品，進而帶來更高的市場份額，通常也會帶來更高的利潤率，從而為這種良性循環(huán)提供了動力。

這種良性循環(huán)的核心在于兩個因素:研發(fā)強度和規(guī)模。從歷史上看，美國半導體公司在研發(fā)方面的投資一直占其收入的17%至20%，遠遠高于其他地區(qū)半導體公司7%至14%的投資比例。事實上，2018年美國半導體企業(yè)的研發(fā)強度在美國經(jīng)濟的所有行業(yè)中排名第二，僅次于制藥/生物技術行業(yè)。

規(guī)模是創(chuàng)新良性循環(huán)的第二支柱。2018年，美國半導體行業(yè)的全球產(chǎn)品收入約為2260億美元，遠遠超過其他競爭地區(qū)的同行。它的規(guī)模是韓國半導體產(chǎn)業(yè)的兩倍，是日本半導體產(chǎn)業(yè)的5倍，是歐洲半導體產(chǎn)業(yè)的6倍，是中國半導體產(chǎn)業(yè)的15倍。

開放國際市場是擴大規(guī)模的關鍵要求，因為美國國內(nèi)市場占全球半導體需求的比例不到25%。大約80%的美國工業(yè)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(jù)美國國際貿(mào)易委員會(US International TradeCommission)的數(shù)據(jù)，按價值計算，2018年半導體是美國第四大出口產(chǎn)品，僅次于飛機、成品油和原油。

接入全球產(chǎn)業(yè)鏈的美國半導體，可以利用高度專業(yè)化的資源來制造日益復雜的產(chǎn)品。例如，依靠臺積電的晶圓制造，ASML的光刻機，日本企業(yè)的半導體材料，美國在各種電子材料方面同樣依賴于外國合作伙伴;用于某些工序的設備;以及用于芯片的制造、組裝和測試。沒有任何一家公司或國家具備控制整個供應鏈的技術能力。

全球競爭格局加劇

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

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

此外，美國半導體企業(yè)正面臨來自韓國和中國的日益激烈的競爭。自2009年以來，韓國和中國的市場份額分別增長了12和3個百分點。與此同時，美國企業(yè)在美國本土市場也面臨著日益激烈的競爭。歐洲和日本的領先半導體企業(yè)正加大投資力度，以擴大自己的投資組合和業(yè)務，通常是通過大規(guī)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產(chǎn)品需求的飆升。韓國兩家公司都是存儲產(chǎn)品領域的全球領軍企業(yè)。三星大力推動各種附加半導體產(chǎn)品,如顯示驅(qū)動程序,圖像傳感器和集成移動處理器，這些產(chǎn)品除了內(nèi)部自產(chǎn)自銷外，相當大一部分銷往全球，從而提高了該國在半導體行業(yè)的競爭力，也為韓國的發(fā)展做出了貢獻。

中國

與此同時，自本世紀初以來，中國在半導體設計方面取得了穩(wěn)步進展，當時它幾乎沒有任何業(yè)務。幾十年來，發(fā)展國家半導體產(chǎn)業(yè)，減輕對外國供應商的依賴，一直是中國政府的優(yōu)先政策。根據(jù)中國半導體工業(yè)協(xié)會(CSIA)的數(shù)據(jù)，在中國本土的半導體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銷售和半導體制造中僅占3-4%的份額。無晶圓廠設計的進步最為顯著，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(yè)，占全球市場的份額總計13%，高于2010年的5%。

在需求方面,中國目前占全球半導體需求的23%。這意味著國內(nèi)半導體公司只占中國終端設備制造商總需求的14%。

“中國制造2025”制定了一個雄心勃勃的半導體自給自足目標，其目標是到2025年使國內(nèi)供應商滿足全國70%的半導體需求。為了支持這一努力，中國正在使用各種政策手段，包括國家支持的投資基金，為本土半導體開發(fā)和制造提供資金。到目前為止，中央和地方政府已經(jīng)承諾為該計劃投入約1200億美元。中國也在積極尋求海外人才和并購機會。

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

鑒于這些發(fā)展，分析人士預計，到2025年，中國將利用本土設計的半導體滿足25%至40%的國內(nèi)需求——是目前水平的兩倍多，但仍低于其70%的目標。

貿(mào)易摩擦威脅美國半導體領導地位

中美之間的貿(mào)易和地緣政治摩擦給美國半導體行業(yè)帶來了一系列新的嚴峻挑戰(zhàn)。迄今為止，中國基本上將半導體產(chǎn)品排除在關稅之外。自2018年初以來，中國對一系列進口自美國的產(chǎn)品加征關稅，以報復美國提高關稅。與此同時，半導體是其它有爭議問題的核心，比如美國政府對華為和其它中國實體實施的技術準入限制，美國政府認為這些限制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(xié)議，包含了與半導體行業(yè)相關的幾個領域的條款，如知識產(chǎn)權保護和技術轉(zhuǎn)讓要求。然而，它沒有解決其它復雜的問題，比如國家對國內(nèi)半導體企業(yè)的支持。對某些中國實體獲得與美國國家安全擔憂相關的美國技術的限制依然存在。

雙邊沖突的持續(xù)，可能危及中美半導體企業(yè)之間的公平競爭，并且使得美國半導體設備制造商損失490億美元(占其總收入的22%)風險收入的規(guī)模威脅到美國工業(yè)需要維持其創(chuàng)新和全球領導力的良性循環(huán)。 

鑒于目前的不確定性水平，未來將會出現(xiàn)兩種可能的情況:

情況一：維持現(xiàn)狀

在這種情況下，中國將不再對美國半導體產(chǎn)品征收關稅，但在可預見的一段時間內(nèi)，美國仍將對華為和其他幾家列入美國商務部實體清單的中國企業(yè)，使用美國開發(fā)的技術實施廣泛限制。未被列入實體清單的中國企業(yè)，將被允許從美國供應商采購半導體，但因其軍事用途而受到出口管制的特定部件除外。

維持現(xiàn)狀的四個主要直接影響是:

1、全球科技公司可能會將部分供應鏈從中國轉(zhuǎn)移出去，以便繼續(xù)服務于美國市場，而不必對從中國進口的產(chǎn)品征收關稅或受到其它潛在限制。

2、中國以外的消費者和企業(yè)將不愿購買中國的科技產(chǎn)品，因為他們擔心美國的限制會損害這些產(chǎn)品的功能和質(zhì)量。因此,中國科技公司在美國以及其他發(fā)達地區(qū)市場中的份額受到侵蝕。相反, 隨著買家避開美國的產(chǎn)品，美國的技術公司將失去在中國的市場份額。

3、被列入實體清單的中國公司將使用來自中國、歐洲和亞洲其他供應商的組件取代基于美國技術的組件。

4、未被列入實體清單的中國設備制造商將積極推動半導體供應商多元化，以減少對美國技術的依賴，因為它們預計美國的限制可能會升級。這將加速中國幾家主要智能手機、消費電子產(chǎn)品和互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)在進行的內(nèi)部努力，以設計自己的芯片。

前兩種效應對美國半導體行業(yè)的影響微乎其微。將科技供應鏈的部分轉(zhuǎn)移到其他國家，以繞過美國對中國進口產(chǎn)品的限制，不會引發(fā)半導體供應商的變化。

另一方面，上述最后兩個影響，意味著中國客戶將不再購買美國零部件，這將對美國半導體企業(yè)產(chǎn)生重大負面影響。首先，目前在實體清單上的華為和其他中國公司購買的所有美國半導體，都必須轉(zhuǎn)移到非美國供應商。沒有直接替代美國半導體方案的僅約占實體公司半導體總需求的10-15％，這意味絕大多數(shù)中國企業(yè)都能找到替代方案。例如，2019年9月，華為發(fā)布的Mate 30旗艦機，美國制造只占比15%，其他的都已找到替代。

對于不在實體清單上的中國企業(yè)來說，取代美國供應商的努力力度可能會有所不同，這取決于美國進一步限制的潛在風險，以及能否找到針對特定零部件的可行替代供應商。只有在中國企業(yè)看到一個清晰、低風險的機會，使其供應商基礎多樣化的情況下，美國供應商才會全部或部分被替代。中國客戶2018年已經(jīng)有73%的半導體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，也表明美國公司由于出口的綜合影響，可能會失去其在中國目前業(yè)務的50％以上?？傮w而言，美國半導體行業(yè)的全球市場份額將減少8個百分點，全球收入將下降16%，相當于2018年的360億美元。具體在產(chǎn)品周期較短的設備，如智能手機，個人消費電子產(chǎn)品、PC等，將會在兩到三年內(nèi)出現(xiàn)直觀體現(xiàn)。

對中國和全球競爭對手而言，美國的損失將是收益。中國供應商將獲得美國半導體行業(yè)放棄的大約一半收入，使中國能夠?qū)⑵淙蚴袌龇蓊~提高到7%左右，并將其半導體設計自給率從14%提高到25%。這一比例仍遠低于《中國制造2025》設定的70%的目標，但與分析師根據(jù)中國半導體行業(yè)近期發(fā)展預測的區(qū)間低端相符。美國半導體公司損失的另一半收入，將流向歐洲或亞洲的替代供應商。

除了情況一中對收入的影響外，美國的半導體研發(fā)支出每年將減少50億至100億美元，資本支出每年將減少80億美元。這將導致美國失去逾4萬個就業(yè)崗位，其中1.5萬個將在半導體行業(yè)。收入的損失將迫使美國公司每年減少50億美元的研發(fā)投資，也就是13%，如果想要保持研發(fā)占收入的比例不變，以保持營業(yè)利潤率不變的話。

考慮到因為中國的影響，美國的行業(yè)總收入可能會因估算而停滯或下降，美國半導體公司可能不得不削減研發(fā)支出25%（100億美元），以實現(xiàn)股東回報。這將扭轉(zhuǎn)美國半導體業(yè)發(fā)展的方向，降低研發(fā)投資，意味著將降低美國企業(yè)的核心競爭力，導致美國無法再同中國進行競爭。

情況二:中美科技產(chǎn)業(yè)脫鉤升級

中美貿(mào)易緊張局勢升級，導致美國全面禁止技術出口，這實際上會導致兩國科技行業(yè)脫鉤。這將使美國半導體企業(yè)被擋在龐大的中國市場之外，并迫使中國設備制造商尋找替代供應來源。作為對美國限制的回應，我們假設中國也將禁止美國的軟件和設備，如智能手機、個人電腦和數(shù)據(jù)中心設備，進入其國內(nèi)市場。這將加速中國的外國技術替代計劃，該計劃已于2020年在國家機構和公共機構啟動。

中國設備制造商的中斷程度因半導體組件而異，根據(jù)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元件。中國電子設備制造商將把采購業(yè)務轉(zhuǎn)向國內(nèi)老牌供應商。這意味著即使沒有業(yè)界領先的設計工具，替代供應商也能保持競爭力，而目前這些設計工具只能從美國的供應商那里獲得。這也取決于他們是否有能力擴大和提升中國日益增長的國內(nèi)制造能力，或者保持與主要亞洲制造伙伴的聯(lián)系。分析表明，在32個半導體產(chǎn)品類別中只有一個符合這一標準——它僅占中國半導體需求的5%。對于占中國需求23%的其他10種產(chǎn)品，規(guī)模雖小但新興的國內(nèi)供應商可能會隨著時間的推移而擴大規(guī)模。

2、有成熟的非美國半導體供應商。短期內(nèi)，中國設備制造商將把采購轉(zhuǎn)向亞洲或歐洲其他地區(qū)的現(xiàn)有供應商。假設這些海外供應商繼續(xù)不受限制地使用美國開發(fā)的設計工具和制造設備，與中國客戶做生意不受限制。從中期到長期，中國可能會尋求完全或部分地用國內(nèi)供應商取代第三國供應商，以實現(xiàn)其半導體自給自足的既定目標?？傮w而言，12個半導體產(chǎn)品類別(占中國需求的45%)屬于這一類。

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(fā)?？傮w而言，占中國需求27%的9個半導體產(chǎn)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(yè)已經(jīng)在人工智能領域這樣做了。另一種選擇是開發(fā)基于不受美國出口管制的架構的處理器，例如RISC-V開源架構。這種高度復雜的半導體產(chǎn)品需要先進的設計工具，而目前只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(fā)一套設計工具，或者從第三國尋找能夠設計這些關鍵替代元件的新供應商。