美国芯片制造水平究竟如何？能崛起吗？

半导体对于经济竞争力和国家安全至关重要。半导体技术的创新是推动全球经济数字化，人工智能（AI）和5G通信的基础。例如，在增强现实或虚拟现实体验，物联网，工业4.0系统和自动驾驶汽车这些方面，革命性的技术应用正逐渐成为商业现实。

除此之外，国防也依赖于由先进半导体组件提供动力的成熟电子系统。《2018年美国国防战略》中所列出的国防现代化重点领域就包括微电子，5G和量子科学，这些都是需要美国投资的战略领域。其他重点领域（例如网络安全，人工智能，自主系统和先进的成像设备），也极其依赖于半导体行业的发展。随着数字化连接的电子系统对于管理先进武器系统和关键基础设施变得越来越重要，能够提供兼具经济性，可靠性和组件安全性的半导体供应商，将在国家安全方面起到更加关键的作用。

引言

由于半导体对技术领先地位和国家安全的战略意义，许多国家现在更为关注其在半导体价值链中的地位。美国一直是半导体领域的全球领导者，在过去30年中，美国在全球半导体行业收入中所占份额为45％至50％。但是当前美国在半导体制造领域的份额正在下降，仅占全球装机容量的12％。

中美之间持续的地缘政治摩擦，以及COVID-19大流行造成的破坏，也引发了对美国半导体公司在全球供应链的潜在漏洞的质疑，这主要是因为制造业活动集中在东亚。

近年来，美国发起了许多与美国国防部有关的计划，例如“受信任和有保证的微电子”倡议，以确保国内供应价值链在制造业层面的安全。全球最大的半导体代工公司台积电（TSMC）于2020年5月宣布，该公司计划在亚利桑那州建立先进的晶圆厂。

这个计划是提升美国先进半导体制造能力的第一步。为了满足预期增长的半导体需求，从2020年到2030年，全球的制造能力将显著提高，这为美国吸引更多新晶圆厂提供了市场。在本报告中，我们将分析美国扩大半导体制造业历程的案例。

我们首先探讨美国半导体制造业目前的状况和趋势，以确定如果现状持续，美国在全球制造容量的份额将如何变化，以及这种状况和趋势对美国半导体产业的潜在影响。

为了了解多年来美国在全球制造业中所占份额持续下降的根本原因，我们分析了在美国与其他国家和地区建造和运营三种类型的晶圆厂的总成本差异。我们还研究了各个国家和地区所提供的政府激励措施的水平。分析结果表明，与目前在中国和中国台湾地区，新加坡以及其他在半导体制造方面具有重要影响力的国家和地区相比，美国晶圆厂成本要高出40％至70％，这与美国相对欠缺的激励措施有直接关系。

我们建立了一种分析模型，以评估美国在全球制造产能中所占份额的未来趋势。尽管本报告未提供政策建议，但我们提出，如果美国要设定目标以在未来半导体制造业产能中占据重要份额，并扭转过去30年中美国制造产能持续下滑趋势，美国政府还应该推出哪些额外的激励计划。

长远来看，我们认为这些激励计划尤为重要，因为芯片设计与制造之间需要更紧密的研发合作，以开发芯片架构和材料方面的创新。

如此一来，美国的下一代半导体芯片性能能够实现质的飞跃，而其成本可以大幅降低。这具有重要战略意义，因为技术行业和先进的国防系统都依赖于半导体行业的发展。

目前美国在半导体制造领域的地位

美国发明了集成电路，长期以来也一直是半导体的全球领导者。在半导体行业，美国公司始终占全球总销售额的45％至50％。美国在整个价值链中的强势地位促成了这一地位。美国公司在电子设计自动化工具（EDA），知识产权核心（核心IP），集成电路设计和制造设备中的综合市场份额超过50％。

相比之下，美国在半导体制造能力中所占的份额（1990年为37％）现在仅为12％。（请参见图表1）美国在分立，模拟和光电产品中的制造能力份额仍然很高（30％）。

实际上，美国仍是半导体特定领域的全球制造业领导者，例如复合半导体，射频和体声波（BAW）滤波器（尽管这种地位现在也受到亚洲新投资的挑战）。但是，美国在内存（4％）和逻辑系统（12％）方面的份额要低得多，预计增长最快的细分市场将在未来十年推动90％的容量增长。

图表1-与其他半导体价值链和其他战略性产业相比，美国制造业所占份额较低

资料来源：半导体价值链来源于Gartner，半导体工业协会（SIA），VLSI研究，SEMI和公司财务的市场数据进行的BCG分析；美国占制造业附加值的份额来源于牛津经济研究院对宏观经济数据的BCG分析。

注：DAO指离散，模拟和光电；EDA指电子设计自动化工具；ICT指信息和通信技术；OSAT指外包半导体组装和测试。

美国半导体制造业所占份额的下降与美国其他行业的制造业的总体趋势一致。美国在全球制造业增加值中所占的份额从1990年代的25％降至2018年的17％。2但是，目前美国仅占半导体制造业份额的12％，远低于美国在航空航天等其他战略性行业中的份额（美国的全球制造业占49％），医疗设备和药品（约占25％）以及石化产品（约占20％）。在依赖先进制造业的行业中，美国仅在劳动密集型行业（消费电子占3％，计算机和网络硬件占8％）的份额低于其半导体制造业。与其他几个行业不同，美国半导体行业没有经历过大规模的重组浪潮，这与美国制造工厂的关闭和迁移至国外相关。相反，在过去30年中，美国的制造能力以每年7％的累计年增长率增长。但是，同期全球产能每年以11％的速度增长。美国的装机容量增幅已经被中国台湾地区，韩国和中国大陆等亚洲国家和地区超越，因为他们一直在进行大力投资以成为制造业龙头。（参见图2。）

图表2-亚洲国家和地区超过美国装机容量的增长资料来源：VLSI研究预测；SEMI 2020年第二季度更新；BCG分析。

注：所有值均以8英寸等效值显示；不包括容量低于5 kwpm或小于8英寸的容量。

政府政策一直是亚洲半导体强劲增长的主要因素。这些国家和地区把战略重点放在半导体上，并以优惠的政府拨款，税收减免和其他政府激励措施以支持其国内制造业的发展，从而使本国的经济体更具吸引力。

（编辑：应用网_阳江站长网）

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