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美國目前是全球半導體行業的
美國半導體公司將這一市場地位成功轉化為強勁的財務業績。在過去五年中,它們的年平均股東回報率接近14%,比標準普爾500指數高出4個百分點以上,截至2019年11月,它們的總市值已達到約1萬億美元。這種持續的財務實力對于該行業在未來繼續大力投資研發至關重要。
事實上,美國半導體行業之所以在全球處于地位,主要有賴于大量研發投資所帶來的技術進步和產品創新。半導體是由高度的制造工藝生產的高度復雜的產品,其改進往往需要在硬科學上取得突破,這往往需要多年才能實現。
在過去的十年里,美國半導體產業在研發上投入了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投資總和的兩倍。美國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產品之間的鴻溝。然而與其它國家相比,美國投資多年來一直持平或下降。
技術使美國企業建立了創新的良性循環,從大規模的研發工作中產生了的技術和產品,進而帶來更高的市場份額,通常也會帶來更高的利潤率,這將繼續為良性循環提供動力。

若營收大幅下降,美國企業的研發投資將大幅削減——如果它們保持目前的研發強度,至少會削減120億美元,即30%。如果美國半導體公司的目標是獲得與該行業資本成本估計相等的股東總回報(盡管收入大幅縮水),那么研發支出的削減幅度可能必須達到60%。除了研發支出削減,資本支出還將減少130億美元,導致美國損失12.4萬個就業崗位,其中3.7萬個在半導體行業。
假以時日,美國半導體企業可能會失去相對于全球競爭對手的技術和產品優勢,從而不可避免地導致市場份額進一步下降。據估計,從中長期來看,美國半導體公司的全球份額將從48%下降到30%左右。美國還將失去其在該行業長期以來的全球地位。
哪些競爭對手能從美國半導體公司放棄的中國客戶那里獲得收入,將取決于中國開發替代國應商的能力。這種能力因產品和時間的不同而不同。
考慮到中國半導體行業的發展現狀,短期內大部分收入將流向第三國。中國的半導體公司將積發展,以滿足國內40%的需求——幾乎是目前自給自足水平的3倍,并且達到分析師對2025年的預測上限。此外,我們的模型顯示,由于韓國在內存、顯示器、圖像處理和移動處理器等關鍵產品方面的強大能力,以及它擴大生產能力的能力,韓國可能會取代美國,成為全球半導體行業的。
從中期到長期來看,在第二種情景下,中國可能會成功地發展出一個有競爭力的國內半導體設計行業,能夠滿足大部分國內需求。然而,這需要時間,也需要持續的高水平投資。盡管中國在太陽能電池板、液晶顯示器和智能手機等科技產品上僅用了5到7年的時間就迎頭趕上,但它是在獲得外國技術和零部件的情況下做到這一點的。就半導體而言,技術壁壘要高得多。舉例來說,韓國和閩臺分別花了大約15到20年的時間,才成為全球記憶體和晶圓制造的。
此外,正如我們先前所指出的,半導體的技術復雜性是如此之高,以至于沒有一個國家有一個完全自主的生產過程,并在整個價值鏈上完全自給自足。中國可能仍需要依賴外國設計公司來制造高度復雜的芯片,這些芯片需要美國供應商提供的設計工具,同時還需要其它地區的芯片代工廠來制造一些本土設計的芯片,尤其是那些需要制造節點的芯片。
即使中國不得不進口替代高性能處理器來取代基于美國技術的CPU、GPU和FPGA,隨著時間的推移,中國的半導體公司可能終能夠滿足國內對幾乎所有其他半導體產品的需求。這樣做將使中國的自給自足率達到約85%。在這種情況下,中國半導體行業的全球份額將從3%增長到30%以上,取代美國成為全球者。
美國半導體行業下行風險不容小覷

貼片機國產化的難點與瓶頸
貼片機應用領域廣,技術含量高,并能帶動精密機械制造、高精密傳感、高性能馬達制造、圖像處理、X-Y伺服控制系統、軟件等相關基礎產業。從上世紀90年代初開始,國內先后有原電子部二所、715廠二所、43所、4506廠、熊貓電子、風華高科、上海現代、上海微電子、羊城科技等數十家企事業單位嘗試過貼片機的國產化工作,但至今未有一款國產貼片機進入市場。
比如,1994年,上海無線電設備廠又與日本合資組裝過貼片機,后因日方變更而終止;2002年上海微電子裝備公司與上海交大合作制成一臺貼片機樣機,未有商品化的后續消息;近年,華南理工大學與肇慶新寶華電子有限公司也對貼片機進行合作開發。
通過調研,NEPCON展會上SMT設備,主要原因歸納起來有以下幾點:
一是貼片機結構復雜、技術含量高,國內基礎工業積累不足。
貼片機是機電光等多學科一體化的高技術精密設備,僅元器件就有1到2萬個,國外貼片機企業一般采購其中的70%,另外30%進行公司定制,而恰恰是這30%元器件國內企業由于缺乏基礎技術人才,無法進行生產。
二是貼片機研制費用高、投資風險大,民營企業無法保證持續的資金投入。
目前,貼片機生產并未得到的足夠重視。以往國有企業開發貼片機,通常是撥專款立項攻關,企業搞出樣機組織鑒定,然后項目隨之結束,缺乏持續創新的動力。
民營企業創新活力強,是目前研制貼片機的主要力量(國內從事SMT設備制造的廠家有幾百家,幾乎都是民營企業),但規模小、實力有限,缺乏生產樣機后進一步研制與提升的資金投入。
同時,國內企業一旦新品研制成功,國外企業便立馬降價打壓國內企業,導致國內企業研發資金鏈斷裂,無法在性能日新月異的貼片機市場競爭中存活。
三是SMT產業標準體系不完善。
標準體系是整合供應鏈的關鍵。SMT技術、新材料和新工藝的快速變化,以及成本和環保的雙重壓力,迫使產品規格標準頻繁變化,對SMT標準制定提出新的要求。長期以來,我國SMT產業過度依賴國外IPC標準,未根據中國SMT產業實際情況制定完備的標準體系。國內雖然制定了GB19247、GB3131、QJ165等標準,但存在標準繁雜、不成體系等問題。
此外,國內SMT積發起制定的國際標準也得不到強有力的支持和保護。比如,IPC-9853個由中國SMT企業發起,歷時4年制定的IPC標準,但在2013年7月被IPC撤銷,并未作任何說明和解釋,傷害了中國SMT企業的競爭力。
四是SMT技能人才缺乏。
SMT設備涉及機械、電子、光學、材料、化工、計算機、自動控制等多學科。目前,國內僅有少數高校將重點放在工藝設備開發或微組裝/封裝領域,與SMT配套的學科、和教學體系建設剛起步,很難滿足SMT行業發展需求,同時行業對電子制造技術研發和人才培養的牽動也不足,制約了SMT制造競爭力的提升。

中國的“中國制造2025”計劃設定了半導體自給自足的宏偉目標。目標是到2025年使國應商滿足全國70%的半導體需求。為了支持這一目標,中國正在利用各種政策手段,包括國家支持的投資基金,為國產半導體開發和制造業提供資金。到目前為止,和地方已經為該計劃承諾了1200億美元。中國也在積尋求海外人才和并購機會。
盡管現在中國還遠未實現自給自足的目標,但它似乎在半導體設計的幾個關鍵領域取得了重大進展:
2004年成立的華為全資半導體子公司海思(HiSilicon)設計的芯片,正在為華為大部分智能手機和越來越多的5G基站供貨。2018年2月,海思推出了5G芯片組——巴龍5G01,并宣稱這是全球符合5G標準的商用芯片組。近,在2019年10月,華為宣布已經開始生產沒有美國組件的5G基站。
自2018年年中以來,至少有9家中國大型消費電子公司追隨華為的腳步,宣布計劃在內部開發芯片,為其數據中心、智能手機或物聯網設備供貨。
數家中國公司正在生產基于替代體系結構的服務器,這是中國開發替代本土數據中心生態系統作出的嘗試和努力。
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