解析全球半導(dǎo)體行業(yè)的競爭格局

美國總統(tǒng)拜登簽署美國供應(yīng)鏈行政令（Executive Order on America’s Supply Chains），指示對從半導(dǎo)體到醫(yī)療用品、關(guān)鍵礦產(chǎn)及高容量電池的供應(yīng)鏈進(jìn)行廣泛評估。由此可見，半導(dǎo)體行業(yè)對美國制造業(yè)、經(jīng)濟(jì)和國家安全的重要性不可言喻。

美國信息技術(shù)和創(chuàng)新基金會(huì)（ITIF）發(fā)布《摩爾定律被破壞：中國政策對全球半導(dǎo)體創(chuàng)新的影響》報(bào)告（以下簡稱“報(bào)告”）。報(bào)告概述了全球半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展情況；分析了半導(dǎo)體行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新的動(dòng)力和條件；探討了中國的半導(dǎo)體行業(yè)政策及其影響。

當(dāng)前全球半導(dǎo)體行業(yè)的競爭格局

1. 美國企業(yè)銷售額占全球近50%，但生產(chǎn)能力較弱

2019年，總部位于美國的半導(dǎo)體企業(yè)在全球半導(dǎo)體行業(yè)的銷售額中占據(jù)了47%的市場份額（與2012年的51.8%相比下降了約5%），緊隨其后的是韓國（19%）、日本和歐洲（各占10%）、中國臺灣（6%）及中國大陸（5%）。

然而，截至2019年，美國僅占全球半導(dǎo)體制造市場的11％，而韓國該比例為28％，中國臺灣為22％ ，日本為16％，中國大陸為12％，歐洲為3％。2015～2019年，中國大陸在全球半導(dǎo)體制造市場的占比幾乎翻了一番。直到2020年底，美國只有20家半導(dǎo)體制造廠（FAB）在運(yùn)營。

2. 美、歐、韓在半導(dǎo)體行業(yè)的不同領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位

邏輯芯片（logic chips）、存儲器（memory chips）、模擬芯片（analog chips）和分立器件（discrete chips）是半導(dǎo)體行業(yè)的四大領(lǐng)域。從全球半導(dǎo)體行業(yè)每個(gè)主要細(xì)分領(lǐng)域的市場份額來看，2019年，美國在邏輯芯片和模擬芯片方面明顯領(lǐng)先；韓國在存儲器方面領(lǐng)先（美國緊隨其后）；歐洲在分立器件方面領(lǐng)先?？偛课挥谥袊钠髽I(yè)在邏輯芯片市場的占有率為9%，在分立器件市場的占有率為5%。

就具體企業(yè)而言，英特爾是全球邏輯芯片的領(lǐng)導(dǎo)者；截至2020年第一季度，德州儀器（Texas Instruments）、ADI和英飛凌（Infineon）是模擬芯片的領(lǐng)導(dǎo)者，其市場份額分別為19%、10%和7%；三星（Samsung）、SK海力士（SK Hynix）和美光（Micron）在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM）領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，分別占全球市場份額的44%、29%和21%。

3. 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈參與程度高，各國均有不同的價(jià)值優(yōu)勢

半導(dǎo)體行業(yè)高度全球化，大量國家/地區(qū)的企業(yè)在半導(dǎo)體生產(chǎn)的多個(gè)方面展開競爭，從半導(dǎo)體設(shè)計(jì)到制造，再到ATP（組裝、測試和封裝）。在半導(dǎo)體價(jià)值鏈（value chain）的每個(gè)環(huán)節(jié)上，平均有來自25個(gè)國家的企業(yè)參與直接供應(yīng)鏈（direct supply chain），23個(gè)國家的企業(yè)參與支撐工作（support function）。超過12個(gè)國家擁有直接從事半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)的企業(yè)，39個(gè)國家至少擁有1家半導(dǎo)體制造工廠，超過25個(gè)國家擁有從事ATP的企業(yè)。

半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都創(chuàng)造了相當(dāng)大的價(jià)值。據(jù)美國國際貿(mào)易委員會(huì)（ITC）的估計(jì)，半導(dǎo)體芯片90%的價(jià)值存在于設(shè)計(jì)和制造階段，10%的價(jià)值來自ATP。

全球半導(dǎo)體行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力是專業(yè)化，因?yàn)槠髽I(yè)——甚至國家內(nèi)部的整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)集群——都選擇將精力集中在掌握半導(dǎo)體生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上。例如，荷蘭在極紫外（EUV）光刻方面的優(yōu)勢；日本在化學(xué)品和生產(chǎn)設(shè)備方面的優(yōu)勢；韓國在存儲芯片方面的優(yōu)勢；中國臺灣在代工廠上的優(yōu)勢；馬來西亞和越南在ATP方面的優(yōu)勢。

4. 美國半導(dǎo)體專利申請全球領(lǐng)先

根據(jù)美國專利商標(biāo)局（USPTO）追蹤其授予的半導(dǎo)體專利數(shù)據(jù)可知，雖然美國在全球半導(dǎo)體專利中的份額從1998年的43%下降到2018年的29%，但仍然領(lǐng)先；日本的份額下降了大約1/3，從33%下降到23%；隨后是中國臺灣和韓國；歐盟排在第五位；中國大陸排名第六，約占全球?qū)＠?%。如果計(jì)算每10億美元GDP中的專利數(shù)，中國的滯后就更為嚴(yán)重。每10億美元的GDP中，有310項(xiàng)專利授予美國半導(dǎo)體企業(yè)，僅有77項(xiàng)專利授予中國半導(dǎo)體企業(yè)。

5. 中國占全球半導(dǎo)體行業(yè)增加值的份額不斷攀升

就全球半導(dǎo)體行業(yè)增加值的份額而言，2001～2016年，中國大陸的增長率幾乎增長了四倍，從8％增長到31％；美國的份額從28%下降到22%；日本的份額下降了2/3以上，從30%下降到8%；中國臺灣的份額從8%增長到15%；韓國的份額從5%增長到10%；德國和馬來西亞各占2%的份額。

6. 除日本和美國外，全球主要國家（地區(qū)）半導(dǎo)體行業(yè)出口均有所增長

2005～2019年，中國大陸半導(dǎo)體行業(yè)出口從278億美元增長到1380億美元；中國臺灣從359億美元增長到1110億美元；韓國從309億美元增長到924億美元；歐盟27國+英國從694億美元增長到816億美元。與此同時(shí)，美國的出口大致保持不變，2005年為531億美元，2019年為529億美元；日本的出口略有下降，從479億美元降至469億美元。

7. 半導(dǎo)體是全球研發(fā)最密集的行業(yè)之一

半導(dǎo)體與生物制藥是全球研發(fā)最密集的行業(yè)。在2019年歐盟工業(yè)研發(fā)投資記分牌（2019 EU Industrial R&D Investment Scoreboard）上，排名前13位的半導(dǎo)體企業(yè)在研發(fā)方面的投入占銷售額的18.4%，超過了生物制藥行業(yè)。其中，前三名分別是美國的高通、中國臺灣的聯(lián)發(fā)科和美國的AMD。而在實(shí)際投入（actual investment）方面，三星以148億歐元（約合176億美元）領(lǐng)先，華為以127億歐元（約合150億美元）緊隨其后，英特爾（Intel）以118億歐元（約合137億美元）排名第三。

截至2018年，總部位于美國企業(yè)的半導(dǎo)體研發(fā)投入占銷售額的比重為17.4%，歐洲為13.9%，中國臺灣為9.9%，日本為8.8%，中國大陸為8.4%，韓國為7.3%。歐洲半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)強(qiáng)度已從2010年的16.5%下降到如今的13.9%。相反，中國半導(dǎo)體企業(yè)的研發(fā)強(qiáng)度從2012年的6.3%上升到2018年的8.4%。

8. 半導(dǎo)體行業(yè)資本投入高

半導(dǎo)體也屬于資本密集型行業(yè)。2019年，美國半導(dǎo)體行業(yè)的全球資本支出（CapEx）總計(jì)319億美元，占銷售額的比例達(dá)到12.5%，僅次于美國的替代能源行業(yè)（alternative-energy sector）。在全球資本支出方面，2019年，總部位于韓國的企業(yè)對半導(dǎo)體行業(yè)的資本支出占全球該行業(yè)資本支出的31%，其次是美國（28%）、中國臺灣（17%）、中國大陸（10%）、日本（5%）和歐洲（4%）。

開發(fā)新的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)或建立新的半導(dǎo)體晶圓廠所需的專業(yè)知識、資金和規(guī)模非常高，而且還在不斷增加。例如，將芯片設(shè)計(jì)從10 nm推進(jìn)到7nm的成本增加了1億美元以上，而從7 nm推進(jìn)到5 nm的成本可能又翻了一番，從3億美元增加到近5.5億美元。但這僅是設(shè)計(jì)芯片的成本。據(jù)估計(jì)，截至2020年，新建14～16nm晶圓廠的平均成本為130億美元；10nm晶圓廠的建造成本為150億美元；7nm晶圓廠的建造成本為180億美元；5nm晶圓廠的建造成本為200億美元。

中國在全球半導(dǎo)體行業(yè)中舉足輕重

1. 中國半導(dǎo)體實(shí)力不斷增強(qiáng)

無論從芯片設(shè)計(jì)還是制造的角度來看，中國的半導(dǎo)體實(shí)力都在迅速增長。例如，2010～2015年，中國IC設(shè)計(jì)企業(yè)的數(shù)量就從485家增加到715家。2005～2015年，中國半導(dǎo)體行業(yè)復(fù)合年增長率為18.7%，半導(dǎo)體消費(fèi)增長率為14.3%，全球半導(dǎo)體市場復(fù)合年增長率僅為4.0%。

目前，全球約有20％的無晶圓廠IC設(shè)計(jì)公司位于中國。正如德勤（Deloitte）的一份報(bào)告所述，“在集成電路設(shè)計(jì)方面，中國大陸的能力在過去5年里激增，并開始趕上中國臺灣和韓國，成為亞太地區(qū)IC設(shè)計(jì)的主要參與者?！?/p>

2. 中國市場對美國半導(dǎo)體企業(yè)而言十分重要

中國市場相當(dāng)重要，在許多美國半導(dǎo)體企業(yè)的收入中占據(jù)了相當(dāng)大的比例。例如，2018年前四個(gè)月，中國市場占高通收入的60%以上，美光的50%以上，博通的45%左右，德州儀器的40%以上。2018年，美國半導(dǎo)體企業(yè)約36%的收入，即750億美元，來自對中國的銷售。

3. 中國半導(dǎo)體行業(yè)收入快速增長，但凈利潤率低

截至2019年底，全球136家最大的半導(dǎo)體企業(yè)創(chuàng)造的收入總計(jì)5718億美元。其中，總部位于中國的企業(yè)為413億美元，占全球收入的7.2%以上。中國企業(yè)占全球封裝測試服務(wù)（OSAT）收入的21%（60億美元）；占代工收入的8%（45億美元）；占芯片設(shè)計(jì)和制造收入的7%（296億美元）。2015年，中國企業(yè)占全球半導(dǎo)體行業(yè)收入的4%。由此可見，2015～2019年，中國企業(yè)的收入占比幾乎翻了一番。

盡管中國半導(dǎo)體行業(yè)的收入發(fā)展迅速，但其凈利潤率只有英特爾（Intel）、三星（Samsung）、臺積電（TSMC）、SK海力士（SK Hynix）和美光（Micron）等企業(yè)的一小部分。平均而言，2019年，非中國半導(dǎo)體企業(yè)的凈利潤率為19.4%，而中國半導(dǎo)體企業(yè)的凈利潤率為12.1%。

智庫提議未來應(yīng)采取哪些針對中國的措施

報(bào)告稱，中國通過“重商主義”政策扭曲全球市場，阻礙創(chuàng)新型企業(yè)發(fā)展和研發(fā)投入，破壞半導(dǎo)體行業(yè)的“摩爾定律”。報(bào)告為應(yīng)對“中國挑戰(zhàn)”提出了國際層面和美國國內(nèi)層面（落實(shí)《為芯片生產(chǎn)創(chuàng)造有益的激勵(lì)措施法案》（CHIPS）、增加半導(dǎo)體研發(fā)的聯(lián)邦投資）的建議。其中，國際層面的建議包括：

1. 擴(kuò)大世貿(mào)組織有關(guān)補(bǔ)貼的內(nèi)容

根據(jù)世貿(mào)組織的規(guī)定，將財(cái)政援助確定為補(bǔ)貼需要具備三個(gè)要素：1）財(cái)政捐款；2）由政府或公共機(jī)構(gòu)給予；3）給予這種捐助的收益。

因此，美國應(yīng)與志同道合的國家和世貿(mào)組織合作，更新其規(guī)則，對激進(jìn)的工業(yè)補(bǔ)貼施加更嚴(yán)厲的條件和懲罰。首先澄清“公共機(jī)構(gòu)”的定義，將其擴(kuò)大到包括國有企業(yè)和私營企業(yè)等受國家影響的實(shí)體。同時(shí)，要求給予國有企業(yè)的補(bǔ)貼不會(huì)對其他國家造成傷害。

志同道合的國家應(yīng)專注于大幅提高全球補(bǔ)貼的透明度，包括堅(jiān)持及時(shí)、完整地通告補(bǔ)貼行為，并對未及時(shí)通報(bào)的補(bǔ)貼建立損害推定。各國還應(yīng)召開世貿(mào)組織成員和世貿(mào)組織上訴機(jī)構(gòu)之間的年度會(huì)議，討論與過度使用補(bǔ)貼相關(guān)的模式和挑戰(zhàn)。

2. 盟國應(yīng)在半導(dǎo)體出口管制方面進(jìn)行合作

對于全球半導(dǎo)體行業(yè)，中國既是一個(gè)重要的市場，也是一個(gè)重要的生產(chǎn)地。對支撐中國經(jīng)濟(jì)和軍事崛起的核心技術(shù)的出口管制無疑將成為政策制定者認(rèn)真考慮的工具。然而，正如ITIF曾經(jīng)提出的，美國應(yīng)盡最大可能與志同道合的國家合作，協(xié)調(diào)出口管制措施，“因?yàn)槌隹诠苤浦贫仍趪H協(xié)調(diào)的情況下最為成功?！闭纭冻隹诠苤聘母锓ò浮罚‥xport Control Reform Act）第4811（5）條所述，“出口管制應(yīng)與多邊出口管制制度相協(xié)調(diào)。多邊的出口管制是最有效的，應(yīng)該將重點(diǎn)放在那些能夠用來對美國及其盟友構(gòu)成嚴(yán)重國家安全威脅的核心技術(shù)和其他物項(xiàng)上?！?/p>

報(bào)告提出，之前美國為了尋求實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)或貿(mào)易政策目標(biāo)，不斷推行單邊出口管制。其與代表特定半導(dǎo)體（包括半導(dǎo)體制造設(shè)備）行業(yè)和更廣泛先進(jìn)技術(shù)的傳統(tǒng)瓦森納協(xié)定（瓦協(xié)）之間需要形成一種新的管制方式。因此，美國應(yīng)避免實(shí)施單邊出口管制，并尋求制定更雄心勃勃和更有效的諸邊（plurilateral）辦法，與德國、日本、韓國、中國臺灣、荷蘭和英國等具有本土半導(dǎo)體產(chǎn)能的國家（地區(qū)）共同實(shí)施出口管制。

這些國家應(yīng)共同努力，就非市場經(jīng)濟(jì)國家的企業(yè)對全球半導(dǎo)體行業(yè)構(gòu)成的威脅以及半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展速度和進(jìn)展達(dá)成共識。然后，這些國家應(yīng)在“瓦協(xié)”之外建立工作組，即“小瓦協(xié)”，對半導(dǎo)體技術(shù)和相關(guān)管制物項(xiàng)（現(xiàn)有管制物項(xiàng)范圍之外）進(jìn)行定義，并制定共同的許可政策。

3. 統(tǒng)一外商直接投資審查程序

《2018年外國投資風(fēng)險(xiǎn)審查現(xiàn)代化法案》（FIRRMA）指示美國海外投資委員會(huì)（CFIUS）建立一個(gè)正式程序，與盟國政府分享信息，并在投資安全問題上進(jìn)行協(xié)調(diào)與合作。因此，美國應(yīng)繼續(xù)與志同道合的國家合作，協(xié)調(diào)投資審查程序，并考慮擴(kuò)大其例外國（excepted foreign states）名單，將法國、德國、荷蘭、意大利、日本和韓國等國包括在內(nèi)。

4. 加強(qiáng)信息共享，打擊對外經(jīng)濟(jì)間諜活動(dòng)以及知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)或商業(yè)秘密盜竊

美國應(yīng)該帶領(lǐng)更多志同道合的國家建立一個(gè)更廣泛的“五眼聯(lián)盟”，專門致力于合作打擊由國家資助的先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域中的間諜活動(dòng)。該組織可以編制一份企圖進(jìn)行知識產(chǎn)權(quán)盜竊的企業(yè)及個(gè)人名單，同時(shí)制定機(jī)制，限制這些企業(yè)和個(gè)人在盟國市場上競爭。

5. 在半導(dǎo)體研發(fā)中實(shí)現(xiàn)盟國間合作

半導(dǎo)體創(chuàng)新的廣泛性和復(fù)雜性意味著有機(jī)會(huì)招募來自志同道合的國家參與長期、高潛力的研發(fā)計(jì)劃，如“semiconductor moon shots”（半導(dǎo)體登月計(jì)劃）。這實(shí)際上是美國兩黨《芯片法案》（CHIPS for America Act）所預(yù)期的，它呼吁設(shè)立一個(gè)7.5億美元的多邊安全基金，以支持安全微電子技術(shù)的發(fā)展和采用。在這方面，確保微電子供應(yīng)鏈的安全將是第一步，國會(huì)將在今年秋天審查《國防授權(quán)法案》（National Defense Authorization Act）的重新授權(quán)時(shí)，為這一條款撥出資金。

注：根據(jù)賓夕法尼亞大學(xué)發(fā)布的2020年《全球智庫指數(shù)報(bào)告》，ITIF排在當(dāng)年美國頂級智庫（Top Think Tanks）第39位，全球頂級科技政策智庫（Top Science and Technology Policy Think Tanks）第4位。其主席阿特金森（Rob Atkinson）具有豐富的政府部門工作經(jīng)歷，其觀點(diǎn)在政界具有一定的影響力。此前，ITIF的很多建議和倡導(dǎo)均被美國政府采納。

ITIF一直對我國的科技創(chuàng)新政策持批評態(tài)度，并主張對我國采取強(qiáng)硬的反制措施。此份報(bào)告在半導(dǎo)體領(lǐng)域的建議與拜登政府聯(lián)合盟國，發(fā)展國內(nèi)制造業(yè)，遏制中國的思路不謀而合，因此很有可能被美國政府采納。
責(zé)任編輯:tzh