美国芯片制造水平究竟如何？能崛起吗？

与此同时，半导体行业见证了“无晶圆厂”模式的兴起。许多美国公司采用了这种商业模式，使他们能够专注于半导体设计和商业化，同时又依赖于国外制造合作伙伴（也称为专用或纯“代工厂”）。这些合作伙伴在其他国家/地区可以获得较低的成本和更具吸引力的政府激励措施。他们还能够降低广泛的全球客户在大规模资本投资方面的风险。专用晶圆厂占全球制造能力的38％，其中仅7％位于美国。

相比之下，美国在全球集成设备制造商（IDM）拥有的能力中所占的份额要高得多（占14％），后者在自己的工厂中设计和制造其产品，因此可以通过将两个流程都放在同一地点来实现协同效应。美国在全球制造能力中的份额预计将进一步下降。

有关计划中的晶圆厂建设最新数据表明，美国已经开发的新产能仅占总计划的6％，并且在未来五年内开始运营的新产能将位于美国。这大大低于美国目前在全球已安装容量中所占的份额（12％）以及美国从2010年到2020年在全球新增容量中所占的比例（10％）。

我们估计，如果不采取任何行动，到2030年，美国在制造业中的份额将减少到10％。相比之下，中国大陆计划增加全球新增产能的40％，并有可能成为已安装半导体的全球领导者。

到2030年，其制造能力将达到全球总产能的24％，大约相当于中国大陆设备制造商对半导体的全球需求份额。

尽管在2030年之前，中国在制造工艺技术上可能仍落后一到两代，但其庞大的制造基地可能会加速其学习曲线从而缩小差距。

此外，在现有产业集群中发展新的半导体制造能力方面，协同作用尤为重要。实际上，半导体公司将其视为在选择新晶圆厂位置时要考虑的最重要因素之一。

3这种协同作用产生了一种自我增强的动力。随着时间的推移，美国制造业份额将进一步下降，并且中国大陆以及亚洲其他已经建立晶圆厂的国家的份额会进一步扩大。最终，如果在当前条件下没有重大变化，美国将越来越难以在半导体制造领域留存任何强大的制造能力。

与美国相反，长期以来，半导体制造一直是中国的当务之急，中国近年来也一直在加快实现目标。如下图所示，中国在全球半导体制造能力中所占份额的快速增长。

资料来源：来自SEMI，IC Insights和VLSI Research的中国市场数据；经合组织;BCG分析。

为什么半导体制造如此重要

制造业占全球增加值的45％，约占全球半导体产业总研发投资的20％至25％。制造业是半导体行业不断发展的中心。（参见图3）。在过去的五十年中，通过工艺节点规模化（通常称为摩尔定律）的半导体制造不断进步，半导体性能和降低成本取得了惊人的进步：每个晶片的晶体管数量增长了将近1000万倍，这使得处理器速度提高了100,000倍，并且在性能相当的情况下，每年的成本降低了45％以上。

这项技术进步的飞速发展，促使其从1980年代的大型机过渡到2010年代的智能手机，这是生产力和经济增长的驱动力。

图表3-半导体制造的进步推动了芯片性能和成本的显着提高资料来源：英特尔；Singularity.com;维基百科;BCG分析。

既有研究表明，在产品设计和制造流程紧密相关的行业中，制造业与研发的隔离会对行业发展产生负面影响。在半导体领域，无晶圆厂业务模式的成功需要设计公司与其代工合作伙伴之间的合作，但是地理位置相近并不是必要条件。

但是，半导体行业正在寻求芯片架构和材料方面的新突破，以维持性能提高的步伐以及使诸如AI或量子计算等新的关键技术得到应用的成本。这些新领域的进展取决于设计与制造之间不断加强的研发合作。

鉴于美国半导体行业在基础科学，集成电路设计和生产设备方面的领先地位，增强其制造能力可能会它引领着这些创新领域的发展，为未来创造了新的技术范式。美国领先地位的保持为定义半导体制造的时间，标准和商业模式提供了重要的战略优势，从而推动了从制造设备和工具到设计的整个价值链的创新步伐。保持强大的国内制造能力对于确保美国半导体行业具有高度弹性的供应链也至关重要。

全球约有75％的半导体生产能力集中在东亚，在强大的集群效应的推动下，这一数字有望继续增长。预计到2030年，仅中国大陆就将占据全球总制造能力的25％。中国台湾地区目前占领先和高级节点（10纳米或以下）的全球容量的47％，这些节点用于高级逻辑系统设备，例如为智能手机或数据中心供电的高性能处理器。

在内存方面，韩国约占半导体总需求的30％，而韩国则占全球容量的40％以上。正如COVID-19危机所表明的那样，一个国家或地区的高度集中使全球供应链易受自然灾害，疫情或地缘政治冲突等破坏的影响。

考虑到半导体产业对美国经济和国家安全的战略性，通过地理多元化来增强供应链的弹性势在必行。

在美国拥有更大的半导体制造空间还可以为美国经济带来更多好处：

1、发展当地高科技集群，创造高质量的就业机会和经济繁荣。一个新的标准规模的晶圆厂需要3,000至6,000名员工，人员具体数量取决于具体的产品和技术。

这种直接创造就业机会通常会为当地经济产生倍数效应，随着时间的流逝，它还可以帮助吸引价值链中的其他公司，这些公司希望从集群效应中受益，例如半导体生态系统中更紧密的协作，进入本地人才库，已建立的支持基础架构等。美国已经拥有一批充满活力的半导体制造集群，例如达拉斯和奥斯汀（都在德克萨斯州），波特兰（俄勒冈州）和菲尼克斯（亚利桑那州）周围的城市。

2、改善美国商品贸易平衡。美国在半导体方面的贸易顺差非常大，2019年将超过80亿美元。在美国拥有更多的晶圆厂可以通过增加在美国设计和制造的半导体产品的出口来扩大这一顺差，无论是面向最终客户还是海外设施出口外包半导体组装和测试（OSAT）供应商，从而通过封装和测试最终确定生产过程。

在价值链上实现集群效应并增强其全球供应链的弹性对于美国半导体产业的持续竞争力至关重要。这并不是说美国应该为实现广泛意义上的“自给自足”目标而盲目地恢复半导体制造能力。半导体行业本质上是全球性的，因为国家和地区在整个价值链中针对不同活动具有明显的比较优势。这种特性使美国和外国公司能够以最低的经济成本获得最佳能力，从而可以推动该行业技术突破背后的创新“良性循环”。6此外，正如东亚制造业高度集中导致美国半导体的供应链漏洞，美国境内用来满足国内市场需求的产能也会导致类似的情况。

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（编辑：应用网_阳江站长网）

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