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半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。半導體在集成電路、消費電子、通信系統、光伏發電、照明應用、大功率電源轉換等領域應用。如二管就是采用半導體制作的器件。無論從科技或是經濟發展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品,如計算機、移動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著為密切的關聯。常見的半導體材料有硅、鍺、化鎵等,而硅更是各種半導體材料中,在商業應用上具有影響力的一種。
半導體應用
半導體在集成電路、消費電子、通信系統、光伏發電、照明應用、大功率電源轉換等領域應用。
光伏應用
半導體材料光生伏應是太陽能電池運行的基本原理。現階段半導體材料的光伏應用已經成為熱門 ,是目前世界上增長快、發展好的清潔能源市場。太陽能電池的主要制作材料是半導體材料,判斷太陽能電池的優劣主要的標準是光電轉化率 ,光電轉化率越高 ,說明太陽能電池的工作效率越高。根據應用的半導體材料的不同 ,太陽能電池分為晶體硅太陽能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。
照明應用
LED是建立在半導體晶體管上的半導體發光二管 ,采用LED技術半導體光源體積小,可以實現平面封裝,工作時發熱量低、節能,產品壽命長、反應速度快,而且綠色環保無污染,還能開發成輕薄短小的產品 ,一經問世 ,就迅速普及,成為新一代的照明光源,目前已經廣泛的運用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產品的背光源、城市夜景美化光源、室內照明等各個領域 ,都有應用。
大功率電源轉換
交流電和直流電的相互轉換對于電器的使用十分重要 ,是對電器的必要保護。這就要用到等電源轉換裝置。碳化硅擊穿電壓強度高 ,禁帶寬度寬,熱導性高,因此SiC半導體器件十分適合應用在功率密度和開關頻率高的場合,電源裝換裝置就是其中之一。碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現使得現在被廣泛使用到深井鉆探,發電裝置中國的逆變器,電氣混動汽車的能量轉化器,輕軌列車牽引動力轉換等領域。由于SiC本身的優勢以及現階段行業對于輕量化、高轉換效率的半導體材料需要,SiC將會取代Si,成為應用廣泛的半導體材料。

在過去的30年里,半導體行業一直處于技術進步的核心,這些技術進步為美國經濟、美國國防能力以及全球消費者和企業帶來了巨大的利益。這也為中國帶來了好處,中國的科技行業一直能夠利用外國半導體元件來開發越來越有競爭力的電子設備,這些設備在全球市場上的份額越來越大。半導體領域的這些進步是創新良性循環的結果,這種良性循環依賴于對知識產權的充分保護、對全球市場(包括核心技術和工具)的自由和公平準入,以及將這些創新帶給終端客戶的高度化的供應鏈。
從美國的角度來看,我們的分析表明,對美國半導體企業施加廣泛的單邊限制,阻止它們為中國客戶服務,可能會適得其反,并危及美國長期以來在半導體領域的全球地位。終,這可能導致美國嚴重依賴外國半導體供應商,以滿足美國科技行業的需求。
過去30年,美國科技行業一直是生產率提高和經濟增長的核心引擎。同樣,如果美國半導體行業規模大幅縮小,不再發揮全球的作用,就無法為研發投資提供資金,以滿足關鍵國防和能力對半導體的需求。
保持獲取技術的渠道也符合中國的利益,特別是在中國尋求加快經濟向新的增長模式轉型的過程中,這種增長模式更多地依賴于高附加值產品和以技術為基礎的生產率提高。
找到建設性的方式來解決美國表達的一些關切,例如加強知識產權保護,確保外國半導體公司享有公平的競爭環境,也可能有利于中國自身的技術發展愿望。這些措施可以進一步鼓勵外國投資在中國的研發活動,有利于中國需要的技術和人才的流入,以提升其國內產業的能力,并終創新和質量方面的健康競爭。
一個強大的美國半導體行業,充分融入全球技術供應鏈,對于繼續提供技術至關重要,這些技術將使數字轉型和人工智能的新時代成為可能。與移動革命一樣,此類突破的巨大利益將惠及所有國家的消費者和企業,而不僅僅是美國。因此,美國和中國迫切需要找到一種新的平衡,即在維護各自利益的同時,允許美國半導體公司繼續大舉投資于研發,并向全球各地的創新設備制造商廣泛提供其*產品。
為了避免這些后果,政策制定者必須設計出同時解決美國問題和保護美國半導體公司全球市場準入的解決方案。

良性創新周期加強了美國的市場地位
這一良性循環有兩個核心因素:研發強度和規模。歷史上,美國半導體公司一直將收入的17%至20%投資于研發,遠遠高于其他地區的半導體公司14%的投資比例。事實上,2018年美國半導體公司的研發強度在美國經濟所有行業中排名第二,僅次于制藥/生物技術行業。
規模是創新良性循環的第二支柱。2018年,美國半導體行業的全球產品收入約為2260億美元,遠遠超過其他競爭地區的同行。這個規模是韓國半導體產業的兩倍,是日本的五倍,是歐洲的六倍,是中國的15倍。
由于美國國內市場占全球半導體需求的比例不到25%,因此,開放進入國際市場是美國半導體產業擴大規模的關鍵要求。約80%的美國工業收入來自出口市場,這個出口市場中包括了約占全球需求23%的中國。根據美國國際貿易會的數據,半導體是美國2018年第出口產品,僅次于飛機、成品油和。
圖:美國在全球半導體產業鏈的關鍵層面處于地位
得以進入全球市場,使美國半導體行業能夠利用高度化的資源來制造日益復雜的產品。例如,在一家價值150億美元的晶圓制造廠中,使用高精度設備制造一個的7納米芯片,需要大約1500步。雖然美國公司在產業鏈的設計和設備層可以廣泛依賴美國國內的半導體生態系統,但在材料、設備及芯片的制造、組裝和測試方面也依賴外國合作伙伴。沒有任何一個公司或國家有技術能力控制整個供應鏈。

BCG報告核心要點:
1、美國半導體產業能夠保持,主要有賴于產業的良性循環。
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。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。
2、美國限制對華貿易,以后不論維持現狀還是徹底技術脫鉤,其影響都不容小覷。
在這份報告中,BCG評估了在兩種情況下,正在持續的中美摩擦對半導體行業的影響。種假設是“美國維持現有的對華出口限制和技術管制”,第二種假設是“徹底終止雙邊技術貿易、技術領域對華脫鉤”。
無論是維持現有對華出口限制還是技術領域徹底對華“脫鉤”,都將在未來幾年導致美國半導體企業的全球市場份額和營收大幅下降。
3、若貿易摩擦升級,美國的全球半導體地位將岌岌可危。
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