【深度觀察】美國(guó)，如何主導(dǎo)全球芯片產(chǎn)業(yè)？

【芯查查】徐曉穎|其他專家|Other experts|

2022-06-09 19:47:18 33

作為芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地，美國(guó)長(zhǎng)久以來憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)成為該領(lǐng)域的先驅(qū)者，通過技術(shù)、市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)鏈等方面引領(lǐng)主導(dǎo)著全球芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

隨著全球芯片制造產(chǎn)能持續(xù)向亞洲轉(zhuǎn)移，以及在新冠疫情導(dǎo)致供應(yīng)鏈?zhǔn)艿經(jīng)_擊下，美國(guó)的制造環(huán)節(jié)短板暴露，芯片產(chǎn)業(yè)領(lǐng)頭羊優(yōu)勢(shì)被削弱。

看著其他*的芯片“大樓”越建越高，這令美國(guó)有些焦慮，并采取一系列政策、市場(chǎng)手段介入追趕，以期重回*半導(dǎo)體霸主地位。

技術(shù)和產(chǎn)業(yè)先發(fā)優(yōu)勢(shì)

得益于在計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)兩方面的提早布局，*半導(dǎo)體工業(yè)最先在美國(guó)萌芽并逐步完成積累，成為其技術(shù)優(yōu)勢(shì)之一。

作為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地，美國(guó)一度領(lǐng)導(dǎo)全球半導(dǎo)體與集成電路的發(fā)展。

上世紀(jì)80年代中期前，美國(guó)一直穩(wěn)坐*半導(dǎo)體老大的位置，并占據(jù)*半導(dǎo)體市場(chǎng)50%以上的份額。后來，日本以DRAM存儲(chǔ)產(chǎn)品為突破點(diǎn)，憑借當(dāng)時(shí)汽車產(chǎn)業(yè)和全球大型計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的東風(fēng)得以迅速崛起，在微電子、半導(dǎo)體、存儲(chǔ)器等領(lǐng)域超越了美國(guó)，使美國(guó)在*半導(dǎo)體市場(chǎng)所占份額降低到37%。

為了重奪半導(dǎo)體市場(chǎng)，美國(guó)政府以反傾銷名義令日本政府調(diào)整產(chǎn)業(yè)政策。在技術(shù)層面上，美國(guó)政府還在1987年聯(lián)合14家企業(yè)建立了半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟（即Sematech）主攻IC制造工藝及其設(shè)備，以對(duì)抗日本在存儲(chǔ)方面的先進(jìn)技術(shù)。1990年代中期以來，通過該聯(lián)盟已經(jīng)獲得成效。1996年聯(lián)盟董事會(huì)決定中止財(cái)政補(bǔ)貼后，開始將工作重點(diǎn)從美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到更大的國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。通過這些方式的布局，美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)重新回到**的地位。

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1990年Gartner所統(tǒng)計(jì)的全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)。圖片來源：維基百科

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1996年Gartner所統(tǒng)計(jì)的全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)。圖片來源：維基百科

美國(guó)早期芯片行業(yè)的發(fā)展同國(guó)防*密不可分，美國(guó)政府利用產(chǎn)業(yè)政策和科學(xué)政策培育了芯片公司的多元化生態(tài)體系。20世紀(jì)60年代，美國(guó)軍用芯片市場(chǎng)占比超過了80%。1999 —2001年全球共有近千億美元風(fēng)險(xiǎn)投資涌入“新經(jīng)濟(jì)”創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域，其中80%投向美國(guó)。借助“信息高速公路”戰(zhàn)略和科技股的創(chuàng)富效應(yīng)，美國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)走在了*各國(guó)的前面，并延續(xù)至今。

2021年，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，全球半導(dǎo)體銷售額達(dá)到5560億美元，美國(guó)半導(dǎo)體公司的銷售額總計(jì)2580億美元，占全球市場(chǎng)的46%，為全球最高。韓國(guó)為銷售額全球占比為21%，歐洲和日本為9%，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)為8%，中國(guó)大陸為7%。

IC Insights 2022年最新報(bào)告顯示，在IDM銷售額47%份額和無晶圓廠銷售額68%份額的推動(dòng)下，美國(guó)公司在2021年占據(jù)了全球IC市場(chǎng)總量的54%。

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圖片來源：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

盡管幾十年來美國(guó)半導(dǎo)體地位多次受到挑戰(zhàn)，但由于美國(guó)市場(chǎng)具有較強(qiáng)的韌性和“跑得更快”的能力，美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍是全球市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。美國(guó)半導(dǎo)體公司在研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造工藝技術(shù)方面保持著*或*競(jìng)爭(zhēng)力的地位。

完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系

得益于美國(guó)*的大學(xué)、技術(shù)移民政策和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，美國(guó)構(gòu)建了全球最完善的芯片產(chǎn)業(yè)鏈。

美國(guó)西海岸聚集了蘋果、臉書、亞馬遜、谷歌、微軟和特斯拉全球六大科技巨頭，盡管這些企業(yè)不直接生產(chǎn)芯片，但卻為美國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)提供了龐大的市場(chǎng)。20世紀(jì)的個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)代，確立了以英特爾和超威半導(dǎo)體處理器為主的江湖地位；21世紀(jì)智能手機(jī)的興起，又催生了高通和博通這樣的通信芯片設(shè)計(jì)巨頭；而在人工智能時(shí)代，又崛起了英偉達(dá)這樣的后起之秀。近年來，美國(guó)企業(yè)在全球芯片產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額超過50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)*于排名第二的韓國(guó)（約為20%）。

在芯片設(shè)計(jì)、晶圓代工、芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)一體化、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）、設(shè)備和封測(cè)領(lǐng)域，美國(guó)均有全球*的企業(yè)。

芯片設(shè)計(jì)前十名的美國(guó)公司合計(jì)占據(jù)了超過55%的全球市場(chǎng)份額。英特爾和超威半導(dǎo)體是全球最大的兩家計(jì)算機(jī)處理器芯片公司，合計(jì)占有90%以上市場(chǎng)份額。全球五大芯片設(shè)備公司，有三家是美國(guó)企業(yè)。全球晶圓代工排名第三的格芯占有約9%的全球市場(chǎng)份額。美光是全球第三大動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器存儲(chǔ)芯片廠商，同時(shí)也名列全球六大閃存廠商。德州儀器和亞德諾半導(dǎo)體（ADI）是全球最大的兩家模擬芯片企業(yè)。安靠科技是全球第二大封測(cè)代工廠。泰瑞達(dá)是全球第二大測(cè)試設(shè)備公司。

目前，其他*都不具備美國(guó)這樣完整的芯片生態(tài)體系，也缺乏相應(yīng)的人才和科研資源。美國(guó)政府將芯片視為戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性的產(chǎn)業(yè)，制定了關(guān)鍵的技術(shù)路線圖，明確不以短期盈利能力為目標(biāo)。美國(guó)政府正在人才、投資、稅收、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面創(chuàng)造一個(gè)*的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，來確保美國(guó)保持其在技術(shù)前沿的*地位。

美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在半導(dǎo)體研發(fā)和芯片設(shè)計(jì)方面處于全球*地位。對(duì)于美國(guó)公司而言，無晶圓廠企業(yè)和集成設(shè)備制造商（IDMs）合計(jì)占全球半導(dǎo)體銷售份額的近50%，主要是因?yàn)槊绹?guó)能及時(shí)獲得高技能工程人才以及蓬勃發(fā)展的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，尤其是來自*大學(xué)的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。

美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)能力全球*。半導(dǎo)體設(shè)計(jì)是知識(shí)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，占整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研發(fā)的65%和附加值的53%。專注于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的公司通常會(huì)將其年銷售額的12%～20%投入研發(fā)。現(xiàn)代復(fù)雜芯片的開發(fā)，需要數(shù)百名工程師的多年努力，有時(shí)還需要利用外部IP和設(shè)計(jì)支持服務(wù)。隨著芯片變得越來越復(fù)雜，開發(fā)成本迅速上升。目前，美國(guó)無晶圓廠公司約占全球無晶圓廠公司總銷售額的60%，一些擁有設(shè)計(jì)能力的大的IDM公司也都是美國(guó)公司。

美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的研發(fā)支出一直處于高位。2021年，包括fabless公司在內(nèi)的美國(guó)半導(dǎo)體公司的研發(fā)和資本支出總額為906億美元。其中研發(fā)方面的投資總額為502億美元，過去二十年，復(fù)合年增長(zhǎng)率約為5.9%。平攤到每名員工的總投資（以研發(fā)、新廠房和設(shè)備總投資衡量）增長(zhǎng)到創(chuàng)紀(jì)錄的206000美元。就研發(fā)支出占銷售額的百分比（18%）而言，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)僅次于制藥和生物技術(shù)行業(yè)，這遙遙*中國(guó)大陸的7.6%，也*于中國(guó)臺(tái)灣的11%。

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圖片來源：鳳凰網(wǎng)

美國(guó)主導(dǎo)下的全球化產(chǎn)業(yè)鏈分工，是一個(gè)三元結(jié)構(gòu)的體系：分別由消費(fèi)國(guó)、生產(chǎn)國(guó)、資源國(guó)構(gòu)成。消費(fèi)國(guó)為美國(guó)、南歐的歐洲各國(guó)，生產(chǎn)國(guó)是中國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)，資源國(guó)則是俄羅斯、中東石油國(guó)、巴西、澳大利亞、委內(nèi)瑞拉等國(guó)。

美國(guó)作為全球化分工體系的最頂端，不僅負(fù)責(zé)向全球提供輸出需求，還輸出流動(dòng)性和制度與技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，負(fù)責(zé)全球化的全局統(tǒng)籌與組織。在這一體系下，美國(guó)在芯片領(lǐng)域也成為了游戲的設(shè)計(jì)者與規(guī)則制定者，決定著設(shè)計(jì)框架的國(guó)際使用。

深究美國(guó)半導(dǎo)體龍頭地位無可撼動(dòng)的背后，光是上市公司的規(guī)模就達(dá)90多家，涵蓋設(shè)備、材料、設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)全產(chǎn)業(yè)鏈。

國(guó)際知名市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner公布的2021年全球前十半導(dǎo)體企業(yè)名單中，來自美國(guó)的半導(dǎo)體公司就占據(jù)七席，分別是英特爾、美光科技、高通、博通、德州儀器（TI）、英偉達(dá)、AMD，可見實(shí)力的雄厚。七家企業(yè)總計(jì)占到33.2%的市場(chǎng)份額，這顯示了美國(guó)在電腦及手機(jī)CPU芯片，存儲(chǔ)芯片，汽車電子芯片，AI智能芯片等多個(gè)半導(dǎo)體領(lǐng)域的強(qiáng)大掌控力，美國(guó)仍是半導(dǎo)體領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。

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圖片來源：Gartner

伴隨著5G、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)開始有針對(duì)性地進(jìn)行布局，他們所煽動(dòng)的蝴蝶翅膀，也影響了接下來全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的變革。特別是在產(chǎn)能短缺的問題持續(xù)影響著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況下，使得美國(guó)開始重提半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的重要性。

制造領(lǐng)域介入追趕

邁入全球化時(shí)代后，*迎來了產(chǎn)業(yè)與貿(mào)易分工體系的重組，服務(wù)外包浪潮的興起讓美國(guó)將傳統(tǒng)的制造業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)大規(guī)模外遷。然而長(zhǎng)期向海外轉(zhuǎn)移卻讓美國(guó)制造業(yè)開始萎縮，芯片制造產(chǎn)業(yè)亦是如此。

當(dāng)前，美國(guó)企業(yè)雖然在EDA、核心IP、集成電路設(shè)計(jì)、制造、設(shè)備等領(lǐng)域的市場(chǎng)份額仍超50%，依舊保持著*地位，但晶圓制造份額卻在這幾十年里持續(xù)下跌。

根據(jù)SIA《在不確定的時(shí)代加強(qiáng)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈》的數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)在全球的份額從1990年37%跌落到2020年的12%，遠(yuǎn)低于美國(guó)在其他行業(yè)的份額。SIA警告，如果不采取行動(dòng)，到2030年，美國(guó)在制造業(yè)中的份額將降至10%。這使得美國(guó)推出一系列支持半導(dǎo)體行業(yè)的相關(guān)政策，希望重獲領(lǐng)導(dǎo)地位，并確保供應(yīng)鏈安全。

美國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)市場(chǎng)份額不斷縮減

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圖片來源：SIA

隨著電子產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)的發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)生遷移，韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣在這個(gè)期間成長(zhǎng)了起來。當(dāng)前，摩爾定律開始出現(xiàn)瓶頸，新技術(shù)開始在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)當(dāng)中迸發(fā)，這不僅為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了新的生機(jī)，也讓新興半導(dǎo)體*乘勢(shì)而起。

在全球缺芯潮持續(xù)洶涌的情況下，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能及電動(dòng)汽車等產(chǎn)業(yè)方興未艾，半導(dǎo)體芯片在科技產(chǎn)業(yè)中的作用進(jìn)一步凸顯。可以說，芯片的地位或?qū)⒈纫酝魏螘r(shí)候重要，誰掌握了芯片話語權(quán)，誰就能未來的政治經(jīng)濟(jì)地緣上勝出或占據(jù)有利地位。因此，全球半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)已達(dá)到前所未有的白熱化。

在這種情況下，美國(guó)開始重新重視半導(dǎo)體技術(shù)方面的提升。2017年，美國(guó)國(guó)防*研究計(jì)劃局（DARPA）提出了“電子復(fù)興計(jì)劃”，并在隨后五年內(nèi)投資約15億美元，計(jì)劃旨在解決摩爾定律延續(xù)面臨的障礙以及電子技術(shù)快速發(fā)展50年來面臨的挑戰(zhàn)。為了解決芯片短缺問題制定了一項(xiàng)又一項(xiàng)的法案，還試圖通過“錢海戰(zhàn)術(shù)”挽回自己的霸主地位。

臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀曾在公開活動(dòng)上，直接對(duì)美國(guó)政府花錢招攬半導(dǎo)體公司本土設(shè)廠的政策給出了否定的看法，他直言：“美國(guó)供應(yīng)鏈不完整，且生產(chǎn)成本高，美國(guó)半導(dǎo)體在本地制造不可能會(huì)成功。”

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圖片來源：觀察者網(wǎng)

美國(guó)深諳自己在全球政治、科技領(lǐng)域的地位，不斷通過“芯片聯(lián)盟”、“高技術(shù)壁壘”、“向全球勒索芯片數(shù)據(jù)”、“半導(dǎo)體斷供”來手段維系自身產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位，以及遏制新興半導(dǎo)體*的發(fā)展。于是，盡管以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為核心的高科技產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展，已形成了高度全球化的大格局，但美國(guó)卻開動(dòng)歷史倒車，利用自身的政治等方面力量介入，逆全球化半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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圖片來源：SIAC官網(wǎng)

這也勢(shì)必將倒逼新興半導(dǎo)體*破釜沉舟，走上自主創(chuàng)新之路。一方面以當(dāng)前*現(xiàn)有科技成果為基礎(chǔ)和目標(biāo)，借助全球化擺脫在很多關(guān)鍵領(lǐng)域的資源不足和技術(shù)短板，同時(shí)靈活運(yùn)用自身在全球產(chǎn)業(yè)鏈上優(yōu)勢(shì)，向產(chǎn)業(yè)界提供互惠互利的對(duì)策并繼續(xù)強(qiáng)化優(yōu)勢(shì)項(xiàng)，進(jìn)而切實(shí)“加強(qiáng)長(zhǎng)板，補(bǔ)足短板”。

寫在最后

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為全球化最徹底的產(chǎn)業(yè)，由多個(gè)*和地區(qū)共同串成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈：位于美國(guó)、歐洲、日本的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，位于中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣、新加坡、韓國(guó)的晶圓制造領(lǐng)域，被日本掌控的芯片高端材料和設(shè)備領(lǐng)域，荷蘭ASML一家獨(dú)大的EUV光刻機(jī)等。

目前，沒有任何一個(gè)*或地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)完全的自給自足，美國(guó)想要憑借其自身意愿進(jìn)而約束整個(gè)產(chǎn)業(yè)是相當(dāng)困難的。

正如法國(guó)哲學(xué)家圣西門所說：“對(duì)全人類來說，只有一種共同利益，那就是科學(xué)的進(jìn)步。”

美國(guó)曾經(jīng)在主導(dǎo)全球芯片產(chǎn)業(yè)過程中，為*的科技進(jìn)步做過貢獻(xiàn)，但如今卻用過時(shí)的冷戰(zhàn)思維，將科技問題政治化、工具化、意識(shí)形態(tài)化，不但無法阻止其他*科技發(fā)展的腳步，還會(huì)逆時(shí)代潮流而行，有悖于全球科技進(jìn)步的規(guī)律，無益于全人類的福祉。

免責(zé)聲明：本文原創(chuàng)作者徐曉穎，本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表薩科微及行業(yè)觀點(diǎn)，只為轉(zhuǎn)載與分享，支持保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明原出處及作者，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。

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