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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(kāi)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(méi)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。

半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。如二管就是采用半導(dǎo)體制作的器件。無(wú)論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看，半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著為密切的關(guān)聯(lián)。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、化鎵等，而硅更是各種半導(dǎo)體材料中，在商業(yè)應(yīng)用上具有影響力的一種。
半導(dǎo)體應(yīng)用
半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。
光伏應(yīng)用
半導(dǎo)體材料光生伏應(yīng)是太陽(yáng)能電池運(yùn)行的基本原理。現(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用已經(jīng)成為熱門(mén) ，是目前世界上增長(zhǎng)快、發(fā)展好的清潔能源市場(chǎng)。太陽(yáng)能電池的主要制作材料是半導(dǎo)體材料，判斷太陽(yáng)能電池的優(yōu)劣主要的標(biāo)準(zhǔn)是光電轉(zhuǎn)化率 ，光電轉(zhuǎn)化率越高 ，說(shuō)明太陽(yáng)能電池的工作效率越高。根據(jù)應(yīng)用的半導(dǎo)體材料的不同 ，太陽(yáng)能電池分為晶體硅太陽(yáng)能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。
照明應(yīng)用
LED是建立在半導(dǎo)體晶體管上的半導(dǎo)體發(fā)光二管 ，采用LED技術(shù)半導(dǎo)體光源體積小，可以實(shí)現(xiàn)平面封裝，工作時(shí)發(fā)熱量低、節(jié)能，產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快，而且綠色環(huán)保無(wú)污染，還能開(kāi)發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品 ，一經(jīng)問(wèn)世 ，就迅速普及，成為新一代的照明光源，目前已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產(chǎn)品的背光源、城市夜景美化光源、室內(nèi)照明等各個(gè)領(lǐng)域 ，都有應(yīng)用。
大功率電源轉(zhuǎn)換
交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對(duì)于電器的使用十分重要 ，是對(duì)電器的必要保護(hù)。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強(qiáng)度高 ，禁帶寬度寬，熱導(dǎo)性高，因此SiC半導(dǎo)體器件十分適合應(yīng)用在功率密度和開(kāi)關(guān)頻率高的場(chǎng)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(xiàn)使得現(xiàn)在被廣泛使用到深井鉆探，發(fā)電裝置中國(guó)的逆變器，電氣混動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)化器，輕軌列車牽引動(dòng)力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。由于SiC本身的優(yōu)勢(shì)以及現(xiàn)階段行業(yè)對(duì)于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體材料需要，SiC將會(huì)取代Si，成為應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。

? 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(kāi)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(méi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(kāi)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)。

這種影響要嚴(yán)重得多，而且發(fā)生的速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于僅中國(guó)制造2025計(jì)劃的預(yù)期效果。分析人士目前預(yù)測(cè)，包括IDM和無(wú)晶圓廠設(shè)計(jì)公司在內(nèi)的中國(guó)半導(dǎo)體公司的收入可能以每年10%至15%的速度增長(zhǎng)，到2025年，其國(guó)內(nèi)需求覆蓋率將從2018年的14%提高到25%至40%。這種增長(zhǎng)將轉(zhuǎn)化為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)在全球市場(chǎng)份額中的增長(zhǎng)4至7個(gè)百分點(diǎn)，這與我們?cè)谇榫?和情景2模型中的預(yù)測(cè)一致。
在沒(méi)有限制美國(guó)技術(shù)來(lái)源的情況下，根據(jù)“中國(guó)制造2025”計(jì)劃更換外國(guó)半導(dǎo)體將影響美國(guó)和非美國(guó)供應(yīng)商。假設(shè)替代程度與當(dāng)前市場(chǎng)份額成正比，我們的市場(chǎng)模型預(yù)測(cè)，僅由于“中國(guó)制造2025”，美國(guó)半導(dǎo)體公司的全球份額將僅損失2至5個(gè)百分點(diǎn)。這一市場(chǎng)份額損失大約是我們所評(píng)估的中美摩擦兩種情況下市場(chǎng)份額損失的四分之一。
有兩個(gè)主要原因可以解釋中美摩擦帶來(lái)的更為的影響。先，對(duì)于國(guó)應(yīng)商可供選擇的半導(dǎo)體組件，我們預(yù)計(jì)中國(guó)設(shè)備制造商將瞄準(zhǔn)美國(guó)供應(yīng)商的替代品，并在需要時(shí)選擇將非美國(guó)供應(yīng)商作為第二來(lái)源。此外，面對(duì)美國(guó)的出口限制（甚至是美國(guó)可能在我們的情景1中對(duì)實(shí)體名單之外的公司施加此類限制的風(fēng)險(xiǎn)），中國(guó)設(shè)備制造商還將嘗試用其他或歐洲供應(yīng)商取代美國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)商，即使這種替代無(wú)助于實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025年的目標(biāo)。
除了財(cái)務(wù)影響外，我們的分析還揭示了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，即將美國(guó)半導(dǎo)體公司拒之門(mén)外后，中國(guó)市場(chǎng)可能引發(fā)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的劇烈變化，對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和產(chǎn)生深刻、不可逆轉(zhuǎn)的影響。如果美國(guó)半導(dǎo)體公司的全球份額下滑至約30%，美國(guó)將把其長(zhǎng)期的全球半導(dǎo)體地位拱手讓給韓國(guó)或中國(guó)。
更根本的是，美國(guó)可能面臨不得不在很大程度上依賴外國(guó)供應(yīng)商來(lái)滿足其國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體需求的風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)計(jì)每年研發(fā)投資將減少30%至60%，美國(guó)工業(yè)可能無(wú)法提供滿足美國(guó)國(guó)防和系統(tǒng)未來(lái)需求所需的技術(shù)進(jìn)步。
美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的下行風(fēng)險(xiǎn)可能不止于此。一旦美國(guó)工業(yè)失去其全球地位，它將不可能重新獲得。如果我們的中長(zhǎng)期情景2得以實(shí)現(xiàn)，中國(guó)成為全球者，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)將可能面臨額外的份額侵蝕，超出我們預(yù)測(cè)的18個(gè)百分點(diǎn)。在沒(méi)有貿(mào)易壁壘的情況下，中國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不會(huì)將自己局限于主導(dǎo)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
在其他幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)利用在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)建立的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，以搶占海外市場(chǎng)的市場(chǎng)份額，使行業(yè)利潤(rùn)率降低了50%至90%。（見(jiàn)附件12。）
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