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良性創(chuàng)新周期加強(qiáng)了美國的市場地位
這一良性循環(huán)有兩個核心因素：研發(fā)強(qiáng)度和規(guī)模。歷史上，美國半導(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年美國半導(dǎo)體公司的研發(fā)強(qiáng)度在美國經(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)超過其他競爭地區(qū)的同行。這個規(guī)模是韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的兩倍，是日本的五倍，是歐洲的六倍，是中國的15倍。
由于美國國內(nèi)市場占全球半導(dǎo)體需求的比例不到25%，因此，開放進(jìn)入國際市場是美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大規(guī)模的關(guān)鍵要求。約80%的美國工業(yè)收入來自出口市場，這個出口市場中包括了約占全球需求23%的中國。根據(jù)美國國際貿(mào)易會的數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體是美國2018年第出口產(chǎn)品，僅次于飛機(jī)、成品油和。
圖：美國在全球半導(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，使美國半導(dǎo)體行業(yè)能夠利用高度化的資源來制造日益復(fù)雜的產(chǎn)品。例如，在一家價值150億美元的晶圓制造廠中，使用高精度設(shè)備制造一個的7納米芯片，需要大約1500步。雖然美國公司在產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計和設(shè)備層可以廣泛依賴美國國內(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、組裝和測試方面也依賴外國合作伙伴。沒有任何一個公司或國家有技術(shù)能力控制整個供應(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。無論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看，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，如計算機(jī)、移動電話或是數(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)是太陽能電池運(yùn)行的基本原理?，F(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用已經(jīng)成為熱門 ，是目前世界上增長快、發(fā)展好的清潔能源市場。太陽能電池的主要制作材料是半導(dǎo)體材料，判斷太陽能電池的優(yōu)劣主要的標(biāo)準(zhǔn)是光電轉(zhuǎn)化率 ，光電轉(zhuǎn)化率越高 ，說明太陽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 ，太陽能電池分為晶體硅太陽能電池、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，工作時發(fā)熱量低、節(jié)能，產(chǎn)品壽命長、反應(yīng)速度快，而且綠色環(huán)保無污染，還能開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品 ，一經(jīng)問世 ，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)換對于電器的使用十分重要 ，是對電器的必要保護(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)用在功率密度和開關(guān)頻率高的場合，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)電裝置中國的逆變器，電氣混動汽車的能量轉(zhuǎn)化器，輕軌列車牽引動力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。由于SiC本身的優(yōu)勢以及現(xiàn)階段行業(yè)對于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體材料需要，SiC將會取代Si，成為應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。

? 有成熟的非美國供應(yīng)商的半導(dǎo)體元件。
短期內(nèi)，中國設(shè)備制造商將把采購轉(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開發(fā)的設(shè)計工具和制造設(shè)備，與中國客戶做生意也不受限制。中長期看來，中國可能會尋求完全或部分地用國應(yīng)商取代第三國供應(yīng)商，以實(shí)現(xiàn)其半導(dǎo)體自給自足的既定目標(biāo)?？傮w而言，12個半導(dǎo)體產(chǎn)品類別(國需求的45%)屬于這一類。
? 沒有非美國供應(yīng)商可替代的半導(dǎo)體元件。
國需求27%的9個半導(dǎo)體產(chǎn)品類別符合這一描述。中國將不得不加快本土替代供應(yīng)商的開發(fā)。在某些情況下，中國消費(fèi)者可以用其它芯片替代美國的處理器。例如，中國公司可以設(shè)計自己的集成電路，來代替美國的CPU、GPU和FPGA。事實(shí)上，一些的中國公司已經(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)計工具，而目前只有美國的供應(yīng)商可以提供這些工具，因此中國必須自行開發(fā)一套設(shè)計工具，或者從第三國尋找能夠設(shè)計這些關(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)使用美國供應(yīng)商的設(shè)計工具和制造設(shè)備，從某種程度上說，中國設(shè)備制造商預(yù)計受到的干擾，在中長期內(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)對需求激增的新供應(yīng)商的短期動蕩之外，中國面臨的主要挑戰(zhàn)將是為計算密集型應(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)商可以使用美國供應(yīng)商提供的設(shè)計工具。
中國已經(jīng)在這方面取得了進(jìn)展，使用了非美國的架構(gòu)來建造神威超級計算機(jī)處理器。歐洲的歐洲處理器計劃和富士通的K和Post-K超級計算機(jī)計劃表明，歐洲和國家自己也在積努力擺脫美國的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)快于僅中國制造2025計劃的預(yù)期效果。分析人士目前預(yù)測，包括IDM和無晶圓廠設(shè)計公司在內(nèi)的中國半導(dǎo)體公司的收入可能以每年10%至15%的速度增長，到2025年，其國內(nèi)需求覆蓋率將從2018年的14%提高到25%至40%。這種增長將轉(zhuǎn)化為中國半導(dǎo)體行業(yè)在全球市場份額中的增長4至7個百分點(diǎn)，這與我們在情景1和情景2模型中的預(yù)測一致。
在沒有限制美國技術(shù)來源的情況下，根據(jù)“中國制造2025”計劃更換外國半導(dǎo)體將影響美國和非美國供應(yīng)商。假設(shè)替代程度與當(dāng)前市場份額成正比，我們的市場模型預(yù)測，僅由于“中國制造2025”，美國半導(dǎo)體公司的全球份額將僅損失2至5個百分點(diǎn)。這一市場份額損失大約是我們所評估的中美摩擦兩種情況下市場份額損失的四分之一。
有兩個主要原因可以解釋中美摩擦帶來的更為的影響。先，對于國應(yīng)商可供選擇的半導(dǎo)體組件，我們預(yù)計中國設(shè)備制造商將瞄準(zhǔn)美國供應(yīng)商的替代品，并在需要時選擇將非美國供應(yīng)商作為第二來源。此外，面對美國的出口限制（甚至是美國可能在我們的情景1中對實(shí)體名單之外的公司施加此類限制的風(fēng)險），中國設(shè)備制造商還將嘗試用其他或歐洲供應(yīng)商取代美國半導(dǎo)體供應(yīng)商，即使這種替代無助于實(shí)現(xiàn)中國制造2025年的目標(biāo)。
除了財務(wù)影響外，我們的分析還揭示了一個風(fēng)險，即將美國半導(dǎo)體公司拒之門外后，中國市場可能引發(fā)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的劇烈變化，對美國經(jīng)濟(jì)競爭力和產(chǎn)生深刻、不可逆轉(zhuǎn)的影響。如果美國半導(dǎo)體公司的全球份額下滑至約30%，美國將把其長期的全球半導(dǎo)體地位拱手讓給韓國或中國。
更根本的是，美國可能面臨不得不在很大程度上依賴外國供應(yīng)商來滿足其國內(nèi)半導(dǎo)體需求的風(fēng)險。預(yù)計每年研發(fā)投資將減少30%至60%，美國工業(yè)可能無法提供滿足美國國防和系統(tǒng)未來需求所需的技術(shù)進(jìn)步。
美國半導(dǎo)體行業(yè)的下行風(fēng)險可能不止于此。一旦美國工業(yè)失去其全球地位，它將不可能重新獲得。如果我們的中長期情景2得以實(shí)現(xiàn)，中國成為全球者，美國半導(dǎo)體行業(yè)將可能面臨額外的份額侵蝕，超出我們預(yù)測的18個百分點(diǎn)。在沒有貿(mào)易壁壘的情況下，中國的競爭對手不會將自己局限于主導(dǎo)國內(nèi)市場。
在其他幾個技術(shù)領(lǐng)域，中國企業(yè)利用在國內(nèi)市場建立的規(guī)模優(yōu)勢，以搶占海外市場的市場份額，使行業(yè)利潤率降低了50%至90%。（見附件12。）
http://m.zhuangtouyiyuan.cn