美国半导体产业的短板

　　来源：科工力量 作者：铁流

　　图片/ 图虫创意 编辑/ 刘薇

　　前言

　　不久前，美国参议院正式通过了一项投入2800亿美元，旨在增强美国制造业及技术产业的庞大法案。这份法案除了美国参众两院筹划已久的527亿美元“芯片法案”，还包括投资2000亿美元加强人工智能、机器人技术、量子计算等技术领域的研究，100亿美元建设20个技术研究中心及其他数十亿美元的投资。

　　《纽约时报》27日称，这份两党联立的法案是“数十年来政府对产业政策最重大的干预”，将为“与中国的地缘政治竞争”提供长期战略支持。美国政府官员及《华盛顿邮报》等美媒在评论法案时也都强调了其为美国与中国的技术竞争、产业竞争提供动力。

　　铁流认为，美国政府此举在于补全美国在半导体产业链的短板，加强美国对全球半导体产业链的控制，以及加强美国在人工智能等新兴领域的技术水平和产业实力，使美国继续保持其在高科技领域的霸主地位，并以此为武器号令八方。

　　1/芯片制造美国半导体产业的短板

　　半导体产业大致可以分为设备、设计、原材料、制造、封装测试五个部分。

　　就半导体设备而言，美国、荷兰、日本牢牢占据统治地位，美国应用材料、荷兰艾斯摩尔、日本东京电子、美国泛林、美国科垒依次名列全球半导体设备商前五强，市场份额合计超过70%。荷兰艾斯摩尔(ASML)基本垄断了高端光刻机，刻蚀设备由美国应用材料、美国泛林半导体、日本东京电子瓜分，薄膜沉积设备则是应用材料的强势领域，物理气相沉积设备占据全球市场份额30%以上，化学气相沉积设备占据全球市场份额的50%以上。

　　就半导体原材料而言，日本、美国企业在全球半导体材料供应上占主导地位。半导体原材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。就占比最高的硅片而言，日本信越、胜高占据硅片市场半壁江山。就其他细分市场来说，日本松下、住友金属、田中贵金属、东京应化，美国陶氏化学、3M等公司占据市场优势地位。

　　就半导体设计而言，美国公司占据了绝对优势地位，美国半导体设计公司市场份额总量占比超过50%。美国英特尔、英伟达、苹果、AMD、高通、赛灵思、德州仪器、ADI、Skywoks、Qorvo、镁光、西部数据等公司在CPU、GPU、DSP、FPGA、NAND、射频，以及各类模拟芯片领域均占据统治性市场地位或优势地位。

　　就半导体制造而言，全球前五的芯片制造商分别为台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际。根据2021年的数据，台积电以59.5%的市场份额遥遥领先于三星（8.7%）、联电（7.9%）、格芯（6.9%），市场份额是中芯国际的10倍有余，中芯国际和华虹集团的市场份额分别为5.7%和3.1%。就技术水平来说，台积电的制造工艺已经超越了美国老牌公司英特尔，在制造工艺方面处于全球领先水平，是名副其实的行业霸主。

　　就封装测试而言，呈现出台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态，台湾地区日月光、美国安靠、大陆长电科技、台湾地区力成科技和矽品位列营收前五位，营收前十的企业中有5家台湾地区企业，3家大陆企业，1家美国企业，1家新加坡企业。

　　在过去几十年，西方国家高举全球化大旗，大量制造业向亚洲国家转移，与此同时，欧美逐步去工业化。即便是具有高附加值的半导体行业，美国仅在设备、设计上掌握明显优势，在原材料、制造、封装测试等方面均被超越。

　　就数据来看，美国在全球半导体制造业中的份额从1990年的37%稳步下降到现在的12%左右，美国AMD、英伟达、高通、苹果等大公司在制造上高度依赖台积电成为美国半导体供应链的巨大隐患，因为一旦台海局势有变，台积电很可能会受到波及，这会使美国IC设计公司的渠道变得非常脆弱。可以说，芯片制造已经成为美国半导体产业的阿喀琉斯之踵。

　　2/芯片法案旨在维护美国科技霸权

　　目前，全球半导体产业分工呈现“雁行”状态，美国及其欧洲盟友占据技术门槛和利润最高的半导体设备和设计环节，日本、美国、欧洲、韩国公司占据了原材料环节，台湾地区和韩国占据了制造环节，台湾地区和中国大陆占据了封装测试环节。这对于美国掌控全球半导体产业链，维护美国Fabless芯片设计公司流片渠道非常不利。

　　诚然，台积电第一大股东是美国花旗银行，持股比例为20.5%，外国人、外国机构总持股比例高达78%，“台湾行政院”持股仅6.4%。从技术上看，台积电必须遵从于美国所主导的全球半导体产业分工，在关键技术、设备、原材料方面高度依赖美国、欧洲和日本，这也是在此前的中美贸易摩擦中，台积电唯美国马首是瞻的原因所在。

　　虽然看起来美国可以高枕无忧，但问题就在于台积电的主要产能均位于台湾地区，完全处于大陆实力的辐射范围内，这必然使美国有所警惕，迫使美国必须发展美国本土的晶圆厂。美国众议院议长佩洛西表示，“众议院立法将加强我们在芯片方面的投资，加强我们的供应链并改变我们的研究能力，以及许多其他关键条款”。

　　正是因此，美国政府在最近几年一直致力于加强本土半导体产业，特别是有着较高对外依存度的半导体制造。在特朗普政府时期，美国就竭力“劝说”台积电在美国投资建厂，经过一番讨价还价，台积电决定投资120亿美元在亚利桑那州建设5纳米先进工艺晶圆厂，新工厂计划于2024年前后投产。

　　无独有偶，三星也在美国政府的“劝说”下，决定在美国得克萨斯州投资170亿美元，用来建设能生产5纳米先进制程芯片的工厂。新工厂将在2024年下半年启动生产。英特尔也宣布将投资200亿美元在俄亥俄州建设2家芯片制造工厂。未来，投资可能还会增至1000亿美元，累计建设8家芯片制造工厂。

　　从上述例子可以看出，美国政府采用招商引资+本土企业投资的模式补全自身产业链的短板，力图在2025年左右将半导体制造重新发展起来，避免在半导体制造环节因国际局势变幻而被卡脖子。

　　就本次527亿美元的芯片法案而言，很明显是为了增强美国半导体制造实力，因为这项芯片方案，主要扶持美国芯片制造产业，对芯片设计、设备等美国相对强势的产业并没有太多优惠，主要还是致力于补短板，提升美国芯片制造能力和芯片制造产能。

　　该法案的核心是要求半导体公司在中美之间二选一，一旦企业获得美国补助，在美国建立了工厂，就不能在10年内扩大对中国先进制程芯片的投资（美国大公司游说希望放宽这方面限制）。这意味着美国通过行政力量逼迫欧美日韩半导体公司必须与中国市场划清界限。美国政府的目的非常明确，就是进一步加强其在芯片制造领域的实力，并遏制西方科技公司在中国投资。

　　相较于“精准补贴”的527亿美元，另外2000多亿投资则是“大水漫灌”，涵盖人工智能、机器人技术、量子计算、电池技术、生物技术等诸多对未来竞争力至关重要的领域。这些都是前景远大的技术，极大可能会改变产业格局和人们的生活，美国此举显然是为了保持其在科技领域的霸权，使美国可以依靠科技产品的高附加值全球剪羊毛。

　　3/放弃幻想构建红色产业链

　　近些年来，我国在半导体领域的投资颇为不菲，据彭博社曾报道，我国计划投资规模达1万亿美元。 美国智库战略与国际问题研究中心高级副总裁、技术政策项目主任詹姆斯·刘易斯表示，“中国对半导体的投资可能是美国的1000倍，这样的实力对比无论如何都没法赢。 ”

　　诚然，这仅仅是外媒和学者的猜测，但国家集成电路产业投资基金一期募集资金1387亿元，二期募集资金2000亿元，加上投资撬动的社会资本，最终的总投资额是大基金募集资金的数倍。

　　正是得益于国家政策扶持，过去几年，中国企业乘着政策的东风，在设计、设备、原材料、制造、封装测试等领域都有所建树，取得了不俗的成绩，在多个细分市场逐步蚕食外商市场份额，有计划地推进国产化替代。但从总体上看，差距依然存在，而且还不小。

　　就半导体设备而言，即便是中国大陆市场，自给率也仅有5%左右，美国应用材料、泛林、科垒三家公司在全球半导体设备市场的份额就超过50%。就半导体设计而言，在商业上相对成功的企业普遍对境外技术有较高依赖，设计行业的领头羊海思公司就高度依赖ARM技术授权，因美国制裁的原因营业收入断崖式下跌。几十年磨一剑专注自主研发的芯片设计公司大多数只能在低端市场艰难求生，或者是在信创市场谋求一席之地茁壮成长，商业市场基本被外商垄断。

　　就原材料而言，虽然本土企业发展迅速，但中芯国际、华虹、长江存储等本土晶圆厂的原材料大量依然进口，其中12英寸晶圆严重依赖进口。在制造方面，中芯国际、华虹的市场份额合计仅8.8%，不足为台积电的五分之一。大陆唯一发展的比较好的是封装测试，技术上基本追平国际主流水平。

　　在过去几十年中，我国半导体产业的最大教训就是过于依赖技术引进，轻视了自主研发。直接导致大量资金被技术引进派反复空耗，大量时间和金钱被浪费到重复引进国外淘汰技术上。同时，丑闻也往往如影随形，如早期的汉芯造假事件、以及济南泉芯、武汉弘芯、贵州华芯通等一批关门或烂尾的半导体项目等。

　　另外，无论是核高基还是大基金在资金分配使用上都存在不足之处，闹出过自主研发芯片靠风投融资，技术引进芯片从核高基拿钱的怪事。大基金在投资上过度商业化，过度重视头部企业，轻视了产业的培育，忽视了一些在技术上非常扎实，但尚处于萌芽期的中小企业。加上运作过程中缺乏外部监督，很容易诱发腐败，最近多位高管接连被通报严重违纪就是证明。

　　铁流认为，困难是暂时的，未来是光明的。中国人杰地灵，市场广阔，人才、市场、资金都不缺，缺的是独立自主的决心，缺的是发展技术的时间。就这几年贸易摩擦来看，一批大量进口欧美日韩芯片，严重依赖国外技术授权的公司日子非常不好过。相比之下，一些对外技术依赖很低，高度独立自主的企业在过去几年中高速发展，得益于特朗普和拜登的神助攻，自主技术在坐冷板凳几十年后终于被重视，迎来发展机遇期。

　　总的来看，美国527亿美元芯片法案有助于提升美国在芯片制造行业中的占优比重，会吸引台积电、三星等亚洲公司在美投资，以及吸引英特尔进一步扩大产能，并继续改进其制造工艺，使其制造工艺上追赶台积电，保持在第一梯队。但对我国未必全都是坏事，因为一旦欧美日韩大公司选择站队美国，自然不可能在中国大举投资，甚至在美国政府的逼迫下不得不与中国市场划清界限，这等于是把广袤的中国市场白白让给我国企业。

　　必须说明的是，中美技术脱钩只是时间问题，与其等到美国打上门来脱钩，不如循序渐进培育红色产业链。这几年来，把国外技术包装成自主研发的事情屡见不鲜，从美国的一系列举动来看，技术脱钩是大势所趋，那些依赖国外技术授权却被包装成自主技术的芯片被美国釜底抽薪只是时间问题。

　　当下，我们最需要的是修炼好内功，补全在设计、设备、原材料、制造环节的短板。只要构建完成“红色产业链”，哪怕技术比美国落后2至3代，就能够依托本土市场实现内循环，不惧怕美国制裁。

　　铁流希望，一些企业能够及时改换车道，把资源投入真正研发不怕制裁的技术上，莫要继续在洋人地基上盖房子了。留给我们的时间已经不多了，时不我待，只争朝夕。

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