13張圖！看懂美國半導(dǎo)體

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2022-03-17 09:02:39 0

美國半導(dǎo)體行業(yè)市場份額

半導(dǎo)體是在美國發(fā)明的，美國的產(chǎn)業(yè)仍然是全球市場的領(lǐng)導(dǎo)者。盡管幾十年來美國在半導(dǎo)體行業(yè)的地位多次受到挑戰(zhàn)，但由于其驚人的韌性和更為*的能力，它始終占據(jù)上風。不過，這并不意味著美國在未來不會受到挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體的重要性之高，讓大多數(shù)信息時代*在這個關(guān)鍵行業(yè)的（至少）某些方面努力保持競爭力，而一些雄心勃勃的*正在試圖趕超美國。

美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)占據(jù)全球近一半市場份額，并呈現(xiàn)穩(wěn)定的年增長

自20世紀90年代末以來，美國半導(dǎo)體行業(yè)以每年近50%的全球市場份額成為全球銷售市場份額的領(lǐng)導(dǎo)者。此外，美國半導(dǎo)體公司在研發(fā)、設(shè)計和制造工藝技術(shù)方面也保持著*地位。
全球銷售市場份額的*地位也使美國半導(dǎo)體行業(yè)受益于創(chuàng)新的良性循環(huán)；銷售領(lǐng)導(dǎo)力使美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠在研發(fā)方面投入更多資金，這反過來又有助于確保美國的銷售領(lǐng)導(dǎo)力。只要美國半導(dǎo)體行業(yè)保持全球市場份額的*地位，它將繼續(xù)受益于這種創(chuàng)新的良性循環(huán)。
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2020全球市場份額
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創(chuàng)新的良性循環(huán)

就商業(yè)模式和子產(chǎn)品而言，美國半導(dǎo)體公司在市場上處于*地位，但就某些商業(yè)模式細分市場而言，美國半導(dǎo)體行業(yè)落后于亞洲的競爭對手。

從廣義上講，美國半導(dǎo)體行業(yè)在研發(fā)最密集的領(lǐng)域保持著市場份額*地位：EDA、核心IP、芯片設(shè)計以及制造設(shè)備。資本密集度更高的原材料和制造業(yè)，包括晶圓的制造和組裝、測試以及封裝，則主要集中在亞洲。亞洲擁有全球75%的半導(dǎo)體生產(chǎn)能力，包括所有小于10納米的前沿產(chǎn)能。這種不平衡使得美國需要考慮戰(zhàn)略激勵以支持更多的國內(nèi)制造業(yè)。
同樣，在子產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)方面，美國在邏輯和分立、模擬以及光半導(dǎo)體領(lǐng)域處于*地位。然而，在存儲器方面，其他*則處于*地位。
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2019年按活動和地區(qū)劃分的半導(dǎo)體行業(yè)增長值（%）

美國的技術(shù)競爭力

美國半導(dǎo)體行業(yè)在半導(dǎo)體研發(fā)和芯片設(shè)計方面處于全球*地位。對于美國公司來說，無論是無晶圓廠半導(dǎo)體公司還是集成設(shè)備制造商（IDM），它們在全球半導(dǎo)體銷售額中的份額合計接近50%，關(guān)鍵的成功因素是獲得高技能工程人才和蓬勃發(fā)展的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，特別是來自*大學的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在研發(fā)密集型活動方面處于*地位，而亞洲在制造工藝技術(shù)方面處于*地位，這主要歸因于政府的激勵措施。而當涉及到低于10納米的前沿工藝時，美國并非如此。事實上，美國在28納米及以上的方面也遠遠落后。

美國是半導(dǎo)體設(shè)計方面的領(lǐng)導(dǎo)者

在制造半導(dǎo)體之前，必須先對其進行設(shè)計。半導(dǎo)體是在設(shè)計方面高度復(fù)雜的產(chǎn)品。參與半導(dǎo)體設(shè)計的公司開發(fā)納米級集成電路，來執(zhí)行使電子設(shè)備工作的關(guān)鍵任務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)連接、計算、存儲和電源管理。芯片設(shè)計者必須使用高度先進的電子設(shè)計自動化軟件（EDA）和可重用的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊（即IP）來完成這項任務(wù)。
設(shè)計主要是知識和技能密集型活動，占整個行業(yè)研發(fā)的65%和增長值的53%。到目前為止，在半導(dǎo)體制造的任何階段中，這些都代表著研發(fā)和附加值的最高份額。專注于半導(dǎo)體設(shè)計的公司通常會將其年銷售額的12-20% 重新投入研發(fā)?，F(xiàn)代復(fù)雜芯片的開發(fā)，比如為當今智能手機供電的“片上系統(tǒng)”（SoC）處理器，需要數(shù)百名工程師多年的工作，有時還會用到外部IP和設(shè)計支持服務(wù)。隨著芯片變得越來越復(fù)雜，開發(fā)成本也迅速上升。
雖然IDM和無晶圓廠半導(dǎo)體公司都設(shè)計半導(dǎo)體，但無晶圓廠半導(dǎo)體公司選擇專注于設(shè)計并外包制造、組裝、封裝和測試。無晶圓廠半導(dǎo)體公司通常將制造外包給純代工廠以及組裝和測試（OSAT）公司。自20世紀90年代以來，無晶圓廠模式隨著半導(dǎo)體需求的增長而增長，因為創(chuàng)新的步伐使得許多公司越來越難以兼顧制造的資本密集和設(shè)計的高水平研發(fā)支出。技術(shù)難度和前期投資隨著向小型制造節(jié)點的遷移而激增，無晶圓廠企業(yè)占半導(dǎo)體總銷售額的比例從2000年的不到10%上升到2019年的近30%。
美國半的芯片設(shè)計是半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。美國無晶圓廠公司約占全球無晶圓廠公司銷售額的60%，一些自行設(shè)計的大型IDM也是美國公司。此外，美國在全球設(shè)計勞動力中所占份額最大，這突出了美國芯片設(shè)計行業(yè)和學術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的實力。鑒于半導(dǎo)體設(shè)計在制造過程增值方面的重要性，美國半導(dǎo)體行業(yè)在這一生產(chǎn)階段擁有并保持*地位至關(guān)重要。

美國半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)支出一直居高不下，反映出美國市場份額*與持續(xù)創(chuàng)新之間的內(nèi)在聯(lián)系。

從2000年到2020年，美國半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)支出以大約7.2%的復(fù)合年增長率增長。無論年銷售周期如何，美國半導(dǎo)體公司的研發(fā)支出往往居高不下，這反映了研發(fā)投資對半導(dǎo)體生產(chǎn)的重要性。2020年，美國半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)投資總額為440億美元。
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研發(fā)支出（億美元）

半導(dǎo)體有助于解決氣候變化挑戰(zhàn)

半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用有可能對解決全球氣候變化做出重大貢獻。利用半導(dǎo)體技術(shù)在整個經(jīng)濟中應(yīng)用信息和通信技術(shù)（ICT），可以顯著提高能源效率和清潔能源的生產(chǎn)。此外，隨著我們經(jīng)濟的*數(shù)字化，半導(dǎo)體的數(shù)量繼續(xù)增長，半導(dǎo)體技術(shù)為推動幾乎所有經(jīng)濟部門（從運輸和制造到建筑、能源和農(nóng)業(yè)）的排放大幅減少提供了機會。據(jù)*經(jīng)濟論壇（World Economic Forum）稱，數(shù)字技術(shù)等半導(dǎo)體技術(shù)可以將溫室氣體排放量減少15%——幾乎是2030年所需50%減排量的三分之一。
半導(dǎo)體是ICT行業(yè)的支柱：比如電子、計算硬件、電信以及傳感器和恒溫器等連接設(shè)備。2019年，在半導(dǎo)體芯片（即物聯(lián)網(wǎng)）上運行的互聯(lián)設(shè)備數(shù)量為226億，預(yù)計到2025年將增長至750億。半導(dǎo)體也是3D打印、機器學習和人工智能（AI）等創(chuàng)新的基礎(chǔ)，這些創(chuàng)新反過來增強了醫(yī)療保健，降低了建筑成本，加強了食品供應(yīng)，推動了科學進步。

美國半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)指出占銷售額的百分比是美國所有行業(yè)中最高水平之一

就研發(fā)支出占銷售額的百分比而言，美國半導(dǎo)體行業(yè)僅次于美國制藥和生物技術(shù)行業(yè)。雖然全球競爭對手正在增加研發(fā)投資，來與美國半導(dǎo)體行業(yè)競爭，但美國公司在研發(fā)上的支出占銷售額的百分比高于任何其他*的半導(dǎo)體行業(yè)。這些高水平的研發(fā)再投資推動了美國半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)新，進而有助于保持其全球銷售市場份額的*地位，并在美國創(chuàng)造就業(yè)機會。
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美國各行業(yè)研發(fā)支出占銷售額的百分比
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按*劃分的半導(dǎo)體研發(fā)支出占銷售額的百分比

雖然美國在研發(fā)密集型活動中處于*地位，但在制造技術(shù)方面卻較為落后

政府政策在亞洲*制造技術(shù)的強勁增長中發(fā)揮了重要作用。與此同時，美國在制造技術(shù)方面落后于亞洲，尤其是在邏輯方面。事實上，根據(jù)SIA/BCG最近的一份報告，目前美國還沒有10納米以下的*制造技術(shù)，這一切都是在亞洲完成的，那里已經(jīng)實現(xiàn)了5納米加工技術(shù)，3納米技術(shù)即將問世。在內(nèi)存制造技術(shù)方面，美國已經(jīng)恢復(fù)了在DRAM和3D-NAND方面的競爭力，美國公司也完全接受EUV。美國公司在使用3D異構(gòu)集成的先進封裝技術(shù)方面也處于*地位。最后，美國半導(dǎo)體行業(yè)在許多新興制造技術(shù)方面處于*地位，如化合物半導(dǎo)體制造技術(shù)和碳化硅（SiC）。
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2019年全球邏輯處理技術(shù)地區(qū)細分（%）

美國國內(nèi)勞動力和制造業(yè)

擁有具有競爭力的國內(nèi)勞動力和制造能力對于美國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的*地位至關(guān)重要。此外，強大的國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對美國經(jīng)濟同樣至關(guān)重要。半導(dǎo)體行業(yè)在美國有相當大的經(jīng)濟影響。該行業(yè)有近27.7*，在美國49個州從事半導(dǎo)體設(shè)計、制造、測試和研發(fā)工作。有300多個下游經(jīng)濟部門（有約2600多萬美國工人）是半導(dǎo)體的消費者，半導(dǎo)體為其行業(yè)提供了支持。

半導(dǎo)體行業(yè)對美國勞動力的積極影響。

除了為美國經(jīng)濟中幾乎每一個行業(yè)提供投入外，美國半導(dǎo)體行業(yè)對美國經(jīng)濟至關(guān)重要的方面還表現(xiàn)在刺激就業(yè)和向工人支付收入。2020年，美國半導(dǎo)體行業(yè)總共提供了185萬個就業(yè)崗位。該行業(yè)在研發(fā)、設(shè)計和制造活動等方面直接雇用了277000多名從業(yè)者。此外，對于每個直接受雇于半導(dǎo)體行業(yè)的美國工人而言，在更廣泛的美國經(jīng)濟中，無論是在半導(dǎo)體行業(yè)的供應(yīng)鏈中還是通過公司本身雇傭的員工的工資支出，都可以增加5.7個工作崗位。
除了創(chuàng)造就業(yè)機會外，美國半導(dǎo)體行業(yè)對GDP和收入也有重大影響。2020年，美國半導(dǎo)體行業(yè)對GDP的貢獻為2464億美元。就收入影響而言，該行業(yè)在2020年為美國創(chuàng)造了1608億美元的收入，同時，也對其他行業(yè)產(chǎn)生了積極影響。例如，在該行業(yè)創(chuàng)造的185萬個直接和間接就業(yè)崗位中，許多都是在建筑、金融活動、休閑和酒店等不同行業(yè)創(chuàng)造的。
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美國半導(dǎo)體行業(yè)在美國創(chuàng)造了25多萬個直接就業(yè)崗位，以及近160萬個額外的間接就業(yè)崗位

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美國半導(dǎo)體行業(yè)總增加值（GVA）對GDP的貢獻
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美國半導(dǎo)體制造業(yè)分布

半導(dǎo)體是美國最大的出口產(chǎn)品之一

2020年，美國半導(dǎo)體出口總額為490億美元，在美國出口中排名第四，僅次于飛機、成品油和原油。這一持續(xù)高水平的原因是今天售出的半導(dǎo)體中有80%以上是在美國市場以外銷售的。
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2020年美國最大出口額

美國半導(dǎo)體制造商在美國的制造基地比其他任何*都多，盡管這一比例在過去8年中穩(wěn)步下降

2020年，美國半導(dǎo)體制造商約43%的前端晶圓產(chǎn)能位于美國。這一比例從2013年的57%穩(wěn)步下降。總部位于美國的前端半導(dǎo)體晶圓廠的其他產(chǎn)能*地區(qū)包括新加坡、臺灣、歐洲和日本。值得注意的是，與其他主要地區(qū)相比，中國大陸在前端制造方面吸引的美國投資則少得多。
過去十年，海外芯片制造業(yè)產(chǎn)出的平均增長速度是美國的五倍。這主要是由于各國為吸引半導(dǎo)體制造業(yè)而實施的強有力的激勵計劃。為了保持競爭力，美國必須實施類似的激勵措施。
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按區(qū)域劃分的美國半導(dǎo)體制造商晶圓產(chǎn)能百分比

美國半導(dǎo)體創(chuàng)新政策前景

美國聯(lián)邦政府是制定政策促進美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)強大和創(chuàng)新的關(guān)鍵合作伙伴

在過去的一年里，華盛頓的領(lǐng)導(dǎo)人已經(jīng)采取措施確保美國在芯片技術(shù)方面繼續(xù)保持*地位。被稱為《美國芯片法案》的兩黨立法于2020年出臺，并于2021年初在《國防授權(quán)法案》（NDAA）中頒布，該法案授權(quán)對國內(nèi)芯片制造和研究計劃進行投資。至關(guān)重要的是，這些規(guī)定必須有充足的資金。
美國在全球芯片制造業(yè)中的份額急劇下降，再加上聯(lián)邦政府在半導(dǎo)體研發(fā)方面的投資不足，削弱了美國生產(chǎn)支持經(jīng)濟復(fù)蘇所需的先進芯片、為美國軍事和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供動力、創(chuàng)造新的高薪工作崗位的長期能力、降低清潔能源技術(shù)的成本、推動未來必勝技術(shù)的創(chuàng)新。為了使美國在未來取得成功，必須在半導(dǎo)體方面*。
通過采取大膽行動應(yīng)對這些決定性挑戰(zhàn)，國會和政府可以迎來美國芯片制造業(yè)的歷史性復(fù)蘇，加強美國最關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)，并幫助確保美國在關(guān)鍵的芯片技術(shù)方面處于*地位：人工智能、量子計算、5G/6G通信，還有無數(shù)其他的領(lǐng)域。這種復(fù)蘇將決定美國未來幾十年的實力。

為了確保美國在全球半導(dǎo)體行業(yè)繼續(xù)保持*地位，美國必須采取措施來提升競爭力和鼓勵創(chuàng)新

1.投資美國半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)地位：
根據(jù)《美國芯片法案》中的半導(dǎo)體制造、研究和設(shè)計條款，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供資金。制定一項涵蓋制造業(yè)和設(shè)計業(yè)的投資稅收抵免，以刺激新的在岸先進半導(dǎo)體研究、設(shè)計和制造設(shè)施的建設(shè)，并促進國內(nèi)芯片創(chuàng)新。
2.加強美國的技術(shù)勞動力：
實施一項由適當投資支持并與教育領(lǐng)導(dǎo)人和私營部門協(xié)商的*戰(zhàn)略，以改善美國的教育體系，增加STEM領(lǐng)域畢業(yè)的美國人數(shù)量。改革美國的高技能移民制度，讓*上最優(yōu)秀、最聰明的人才能夠進入并留住他們。
3.促進自由貿(mào)易和保護知識產(chǎn)權(quán)：
批準消除市場壁壘、保護知識產(chǎn)權(quán)和實現(xiàn)公平競爭的自由貿(mào)易協(xié)定并使之現(xiàn)代化。擴大*貿(mào)易組織最成功的自由貿(mào)易協(xié)定之一——信息技術(shù)協(xié)定。
4.與志同道合的經(jīng)濟體密切合作：
認識到半導(dǎo)體行業(yè)的全球性質(zhì)，擴大與志同道合的盟友的合作，在監(jiān)管一致性、標準和出口控制等領(lǐng)域打造一個更有利于增長、創(chuàng)新和供應(yīng)鏈彈性的監(jiān)管和法律環(huán)境。

通過實施這些政策，國會和政府可以采取關(guān)鍵步驟，保護美國在半導(dǎo)體技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，贏得未來技術(shù)的全球競爭。

免責聲明：本文轉(zhuǎn)載自“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”，本文僅代表作者個人觀點，不代表薩科微及行業(yè)觀點，只為轉(zhuǎn)載與分享，支持保護知識產(chǎn)權(quán)，轉(zhuǎn)載請注明原出處及作者，如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。

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