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中韓崛起，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇
盡管美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)在全球擁有的地位，但它仍面臨著相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)。終端市場(chǎng)（如智能手機(jī)、個(gè)人電腦和消費(fèi)電子產(chǎn)品）的快速產(chǎn)品周期占半導(dǎo)體總需求的一半以上，這意味著美國(guó)半導(dǎo)體公司必須每年展開激烈競(jìng)爭(zhēng)，以贏得每一代新設(shè)備的供應(yīng)合同。
全球行業(yè)分類共有32條半導(dǎo)體產(chǎn)品線，在占全球總需求的61%的其中18條產(chǎn)品線中，每條產(chǎn)品線都至少有一家非美國(guó)公司的全球市場(chǎng)份額達(dá)到或超過(guò)10%，這些企業(yè)將有可能替代美國(guó)供應(yīng)商。
目前，在處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）等產(chǎn)品領(lǐng)域，美國(guó)公司的總市場(chǎng)份額超過(guò)90%，但即便如此，美國(guó)也并不能在這些領(lǐng)域高枕無(wú)憂。因?yàn)槿虼罂蛻粼絹?lái)越多地為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)自己的定制芯片，他們?nèi)找鎯A向于優(yōu)化被稱為應(yīng)用集成電路（asic）的芯片，以便在自己的大型硬件設(shè)備中使用。
此外，美國(guó)半導(dǎo)體公司面臨著來(lái)自韓國(guó)和中國(guó)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)。自2009年以來(lái)，韓國(guó)和中國(guó)的市場(chǎng)份額分別增長(zhǎng)了12%和3%。與此同時(shí)，美國(guó)公司在美國(guó)本土市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也在加劇，歐洲和日本的主要半導(dǎo)體公司正在加大投資力度，通過(guò)重大收購(gòu)擴(kuò)大投資組合和業(yè)務(wù)。
韓國(guó)市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)，在一定程度上反映了市場(chǎng)對(duì)存儲(chǔ)產(chǎn)品需求的飆升。韓國(guó)兩家公司都是存儲(chǔ)產(chǎn)品領(lǐng)域的全球企業(yè)。三星在顯示驅(qū)動(dòng)、圖像傳感器和集成移動(dòng)處理器等一系列半導(dǎo)體產(chǎn)品領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)擴(kuò)張，它既是公司不斷擴(kuò)大的消費(fèi)電子和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件產(chǎn)品組合的內(nèi)部供應(yīng)商，也是其他設(shè)備制造商的商業(yè)供應(yīng)商，這對(duì)韓國(guó)市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)做出了貢獻(xiàn)。2019年3月，文在寅指示采取措施，提高該國(guó)在全球半導(dǎo)體行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，追趕存儲(chǔ)市場(chǎng)。
自本世紀(jì)初以來(lái)，中國(guó)從初幾乎沒有任何半導(dǎo)體產(chǎn)品，到現(xiàn)在已經(jīng)在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)方面取得了穩(wěn)步進(jìn)展。幾十年來(lái)，發(fā)展國(guó)家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，減輕對(duì)外國(guó)供應(yīng)商的依賴，一直是中國(guó)的政策重點(diǎn)。根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)(CSIA)的數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去五年中，中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)報(bào)告的總營(yíng)收以每年20%以上的速度增長(zhǎng)。除去外國(guó)半導(dǎo)體公司在中國(guó)的活動(dòng)，2018年中國(guó)企業(yè)在全球半導(dǎo)體銷售和半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的整體份額僅為3-4%。無(wú)晶圓廠設(shè)計(jì)的進(jìn)步為顯著，近年來(lái)，中國(guó)的無(wú)晶圓廠設(shè)計(jì)企業(yè)呈爆炸式增長(zhǎng)。CSIA報(bào)告稱，中國(guó)目前有1600多家本土企業(yè)，占全球市場(chǎng)的份額總計(jì)13%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2010年的5%。
在需求方面，盡管行業(yè)報(bào)告和媒體經(jīng)常采用各種更高的數(shù)字來(lái)衡量中國(guó)市場(chǎng)的規(guī)模，我們相信，中國(guó)原始設(shè)備制造商（oem）生產(chǎn)的器件中所包含的半導(dǎo)體元件的價(jià)值，是衡量全球半導(dǎo)體需求中真正由中國(guó)驅(qū)動(dòng)部分的佳指標(biāo)。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)目前占全球半導(dǎo)體需求的23%。這意味著，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)僅國(guó)終端設(shè)備制造商總需求的14%。

良性創(chuàng)新周期加強(qiáng)了美國(guó)的市場(chǎng)地位
這一良性循環(huán)有兩個(gè)核心因素：研發(fā)強(qiáng)度和規(guī)模。歷史上，美國(guó)半導(dǎo)體公司一直將收入的17%至20%投資于研發(fā)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)的半導(dǎo)體公司14%的投資比例。事實(shí)上，2018年美國(guó)半導(dǎo)體公司的研發(fā)強(qiáng)度在美國(guó)經(jīng)濟(jì)所有行業(yè)中排名第二，僅次于制藥/生物技術(shù)行業(yè)。
規(guī)模是創(chuàng)新良性循環(huán)的第二支柱。2018年，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的全球產(chǎn)品收入約為2260億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他競(jìng)爭(zhēng)地區(qū)的同行。這個(gè)規(guī)模是韓國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的兩倍，是日本的五倍，是歐洲的六倍，是中國(guó)的15倍。
由于美國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占全球半導(dǎo)體需求的比例不到25%，因此，開放進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)是美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大規(guī)模的關(guān)鍵要求。約80%的美國(guó)工業(yè)收入來(lái)自出口市場(chǎng)，這個(gè)出口市場(chǎng)中包括了約占全球需求23%的中國(guó)。根據(jù)美國(guó)國(guó)際貿(mào)易會(huì)的數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體是美國(guó)2018年第出口產(chǎn)品，僅次于飛機(jī)、成品油和。
圖：美國(guó)在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵層面處于地位
得以進(jìn)入全球市場(chǎng)，使美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)能夠利用高度化的資源來(lái)制造日益復(fù)雜的產(chǎn)品。例如，在一家價(jià)值150億美元的晶圓制造廠中，使用高精度設(shè)備制造一個(gè)的7納米芯片，需要大約1500步。雖然美國(guó)公司在產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)和設(shè)備層可以廣泛依賴美國(guó)國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，但在材料、設(shè)備及芯片的制造、組裝和測(cè)試方面也依賴外國(guó)合作伙伴。沒有任何一個(gè)公司或國(guó)家有技術(shù)能力控制整個(gè)供應(yīng)鏈。

? 有成熟的非美國(guó)供應(yīng)商的半導(dǎo)體元件。
短期內(nèi)，中國(guó)設(shè)備制造商將把采購(gòu)轉(zhuǎn)向或歐洲其他地區(qū)的現(xiàn)有供應(yīng)商。當(dāng)然前提是假設(shè)這些海外供應(yīng)商繼續(xù)不受限制地使用美國(guó)開發(fā)的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備，與中國(guó)客戶做生意也不受限制。中長(zhǎng)期看來(lái)，中國(guó)可能會(huì)尋求完全或部分地用國(guó)應(yīng)商取代第三國(guó)供應(yīng)商，以實(shí)現(xiàn)其半導(dǎo)體自給自足的既定目標(biāo)。總體而言，12個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類別(國(guó)需求的45%)屬于這一類。
? 沒有非美國(guó)供應(yīng)商可替代的半導(dǎo)體元件。
國(guó)需求27%的9個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類別符合這一描述。中國(guó)將不得不加快本土替代供應(yīng)商的開發(fā)。在某些情況下，中國(guó)消費(fèi)者可以用其它芯片替代美國(guó)的處理器。例如，中國(guó)公司可以設(shè)計(jì)自己的集成電路，來(lái)代替美國(guó)的CPU、GPU和FPGA。事實(shí)上，一些的中國(guó)公司已經(jīng)在人工智能領(lǐng)域這樣做了。另一種選擇是開發(fā)基于不受美國(guó)出口管制的架構(gòu)的處理器，例如RISC-V開源架構(gòu)。這種高度復(fù)雜的半導(dǎo)體產(chǎn)品需要的設(shè)計(jì)工具，而目前只有美國(guó)的供應(yīng)商可以提供這些工具，因此中國(guó)必須自行開發(fā)一套設(shè)計(jì)工具，或者從第三國(guó)尋找能夠設(shè)計(jì)這些關(guān)鍵替代元件的新供應(yīng)商。
在技術(shù)脫鉤的情況下，中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈將呈現(xiàn)出截然不同的面貌。(見表9)中國(guó)可以繼續(xù)接觸和歐洲的半導(dǎo)體供應(yīng)商和代工廠，這些供應(yīng)商和代工廠將繼續(xù)使用美國(guó)供應(yīng)商的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備，從某種程度上說(shuō)，中國(guó)設(shè)備制造商預(yù)計(jì)受到的干擾，在中長(zhǎng)期內(nèi)將在一定程度上受到限制。
除了轉(zhuǎn)換到需要快速提高產(chǎn)能以應(yīng)對(duì)需求激增的新供應(yīng)商的短期動(dòng)蕩之外，中國(guó)面臨的主要挑戰(zhàn)將是為計(jì)算密集型應(yīng)用開發(fā)可行的替代高性能處理器，與或歐洲其他地區(qū)的新供應(yīng)商密切合作，這些供應(yīng)商可以使用美國(guó)供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)工具。
中國(guó)已經(jīng)在這方面取得了進(jìn)展，使用了非美國(guó)的架構(gòu)來(lái)建造神威超級(jí)計(jì)算機(jī)處理器。歐洲的歐洲處理器計(jì)劃和富士通的K和Post-K超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)劃表明，歐洲和國(guó)家自己也在積努力擺脫美國(guó)的CPU供應(yīng)商和架構(gòu)。

貼片機(jī)國(guó)產(chǎn)化的難點(diǎn)與瓶頸
貼片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣，技術(shù)含量高，并能帶動(dòng)精密機(jī)械制造、高精密傳感、高性能馬達(dá)制造、圖像處理、X-Y伺服控制系統(tǒng)、軟件等相關(guān)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。從上世紀(jì)90年代初開始，國(guó)內(nèi)先后有原電子部二所、715廠二所、43所、4506廠、熊貓電子、風(fēng)華高科、上海現(xiàn)代、上海微電子、羊城科技等數(shù)十家企事業(yè)單位嘗試過(guò)貼片機(jī)的國(guó)產(chǎn)化工作，但至今未有一款國(guó)產(chǎn)貼片機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)。
比如，1994年，上海無(wú)線電設(shè)備廠又與日本合資組裝過(guò)貼片機(jī)，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(tái)貼片機(jī)樣機(jī)，未有商品化的后續(xù)消息；近年，華南理工大學(xué)與肇慶新寶華電子有限公司也對(duì)貼片機(jī)進(jìn)行合作開發(fā)。
通過(guò)調(diào)研，NEPCON展會(huì)上SMT設(shè)備，主要原因歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn)：
一是貼片機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高，國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)積累不足。
貼片機(jī)是機(jī)電光等多學(xué)科一體化的高技術(shù)精密設(shè)備，僅元器件就有1到2萬(wàn)個(gè)，國(guó)外貼片機(jī)企業(yè)一般采購(gòu)其中的70%，另外30%進(jìn)行公司定制，而恰恰是這30%元器件國(guó)內(nèi)企業(yè)由于缺乏基礎(chǔ)技術(shù)人才，無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)。
二是貼片機(jī)研制費(fèi)用高、投資風(fēng)險(xiǎn)大，民營(yíng)企業(yè)無(wú)法保證持續(xù)的資金投入。
目前，貼片機(jī)生產(chǎn)并未得到的足夠重視。以往國(guó)有企業(yè)開發(fā)貼片機(jī)，通常是撥專款立項(xiàng)攻關(guān)，企業(yè)搞出樣機(jī)組織鑒定，然后項(xiàng)目隨之結(jié)束，缺乏持續(xù)創(chuàng)新的動(dòng)力。
民營(yíng)企業(yè)創(chuàng)新活力強(qiáng)，是目前研制貼片機(jī)的主要力量（國(guó)內(nèi)從事SMT設(shè)備制造的廠家有幾百家，幾乎都是民營(yíng)企業(yè)），但規(guī)模小、實(shí)力有限，缺乏生產(chǎn)樣機(jī)后進(jìn)一步研制與提升的資金投入。
同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)一旦新品研制成功，國(guó)外企業(yè)便立馬降價(jià)打壓國(guó)內(nèi)企業(yè)，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)資金鏈斷裂，無(wú)法在性能日新月異的貼片機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中存活。
三是SMT產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。
標(biāo)準(zhǔn)體系是整合供應(yīng)鏈的關(guān)鍵。SMT技術(shù)、新材料和新工藝的快速變化，以及成本和環(huán)保的雙重壓力，迫使產(chǎn)品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)頻繁變化，對(duì)SMT標(biāo)準(zhǔn)制定提出新的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)SMT產(chǎn)業(yè)過(guò)度依賴國(guó)外IPC標(biāo)準(zhǔn)，未根據(jù)中國(guó)SMT產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況制定完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。國(guó)內(nèi)雖然制定了GB19247、GB3131、QJ165等標(biāo)準(zhǔn)，但存在標(biāo)準(zhǔn)繁雜、不成體系等問題。
此外，國(guó)內(nèi)SMT積發(fā)起制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也得不到強(qiáng)有力的支持和保護(hù)。比如，IPC-9853個(gè)由中國(guó)SMT企業(yè)發(fā)起，歷時(shí)4年制定的IPC標(biāo)準(zhǔn)，但在2013年7月被IPC撤銷，并未作任何說(shuō)明和解釋，傷害了中國(guó)SMT企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
四是SMT技能人才缺乏。
SMT設(shè)備涉及機(jī)械、電子、光學(xué)、材料、化工、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等多學(xué)科。目前，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)高校將重點(diǎn)放在工藝設(shè)備開發(fā)或微組裝/封裝領(lǐng)域，與SMT配套的學(xué)科、和教學(xué)體系建設(shè)剛起步，很難滿足SMT行業(yè)發(fā)展需求，同時(shí)行業(yè)對(duì)電子制造技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)的牽動(dòng)也不足，制約了SMT制造競(jìng)爭(zhēng)力的提升。
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