始于2020年底的半导体缺少缺少现状，突显出这些专用组件在当今经济中是多么不可或缺。半导体被用来为一系列电子设备供应动力，从智能手机、云服务器到现代轿车、工业主动化、要害根底设备和国防体系，包罗万象。

  半导体供应链的全球结构是在曩昔三十年中开展起来的，它使半导体职业在本钱节省和功用前进方面完结了持续的腾跃，终究使信息技能和数字服务的爆破式开展成为或许。可是，在曩昔几年中呈现了几个新要素，或许危及这一全球方法的成功接连。处理这些软弱性需求决策者精心规划的举动组合，包括有针对性的鼓舞方法，以鼓舞国内出产，以处理战略缺口。

  半导体是规划和制作进程都十分杂乱的产品。没有其他任何一个职业能在研制(占电子设备制作商年半导体出售额的22%)和本钱开销(26%)两方面都有如此高的出资水平。

  对深沉的技能窍门和规划的需求导致了高度专业化的全球供应链，各区域依据其相对优势在供应链中发挥不同的效果。（见图表1）美国具有国际一流的大学，在研制密布型活动中处于抢先方位，包括电子规划主动化（EDA）、中心知识产权（IP）、芯片规划和先进制作设备，巨大的工程人才库和商场驱动的立异生态体系。东亚在晶圆制作方面处于前沿，这需求政府鼓舞方法支撑的大规划本钱出资，以及强壮的根底设备和娴熟的劳动力。我国在拼装、封装和测验范畴处于抢先方位，而这些范畴的技能和本钱密布度相对较低，我国正活跃出资，以在整个价值链中扩张。

  在这个一体化的全球供应链中，一切国家和区域都是彼此依存的，依托自由买卖将国际各地的资料、设备、知识产权和产品搬运到履行每项活动的最佳地址。实际上，半导体是国际上买卖量第四大的产品，仅次于原油、制品油和轿车。

  这一全球结构带来了巨大的价值。一个假定的代替方案，即在每个区域树立平行的、彻底“自给自足”的本地供应链，以满意其其时的半导体消费水平，这至少需求1万亿美元的前期增量出资，然后导致半导体价格全体上涨35%至65%终究前进了终端用户的电子设备本钱。

  未来十年，半导体职业将需求在全球价值链的研制和本钱开销上出资约3万亿美元，以满意日益添加的半导体需求。职业参加者和政府有必要协作，持续促进全球商场、技能、本钱和人才的进入，并使供应链更具弹性。

  虽然地舆专业化为该职业供应了杰出的服务，但它也发生了缺点，每个区域都需求依据本身的经济和安全考虑以特定的方法评价这些缺点。整个供应链上有超越50个点，其间一个区域占全球商场份额的65%以上，虽然每个区域的危险水平各不相同。谈到全球半导体供应链的弹性，制作业成为一个首要焦点。大约75%的半导体出产才干以及许多要害资料(如硅片、光刻胶和其他特别化学品)的供应商都会集在我国和东亚区域，此外，国际上一切最先进的半导体制作才干(节点在10纳米以下)现在都在韩国(8%)和我国台湾(92%)。这些当地或许会被自然灾害、根底设备封闭或国际抵触所损坏，并或许导致芯片供应的严峻中止。

  除了会集在某些地舆方位所带来的危险外，地缘政治严峻局势还或许导致出口操控，影响到会集在某些国家的要害技能、东西和产品供应商的运用。此类操控还或许约束重要终端商场的进入，或许导致规划大幅下降，危害该职业坚持现在研制和本钱密布度水平的才干。

  处理这些应战的方法不是经过大规划的国家工业方针来寻求彻底自给自足，这种方针的本钱惊人，履行的可行性也值得置疑。相反，半导体职业需求有针对性的方针，加强供应链弹性，扩展开放买卖，一同平衡国家安全需求。

  为了应对全球供应中止的危险，各国政府应拟定商场驱动的鼓舞方案，以完结更多样化的供应，这应该包括在美国树立额定的制作才干，以及扩展一些要害资料的出产地址和供应来历。在咱们之前的陈述“政府鼓舞和美国半导体制作业的竞赛力”中，咱们发现500亿美元的鼓舞方案将使美国成为一个有招引力的半导体制作业地址。咱们的剖析标明，假如不采纳任何举动，这样一个方案可以在未来10年内建成19个先进的逻辑、内存和模仿半导体代工厂，使预期数量翻倍。

  这种新的产能将有助于处理供应链中的严峻缝隙。例如，它将使美国在抢先节点坚持最低可行的制作才干，以满意国内对用于国家安全体系、航空航天和要害根底设备的先进逻辑芯片的需求。比较之下，咱们估量，要完结制作业彻底自给自足的方针——即试图用本乡产能掩盖美国的半导体消费总量——需求政府供应逾4000亿美元的鼓舞，并在10年内花费逾1万亿美元。

  在拟定方针以促进供应链弹性时，各国政府有必要保证为国内外企业供应一个公正的全球竞赛环境，并大力维护知识产权。它们还有必要采纳方法，进一步促进全球买卖以及研制和技能规范方面的国际协作。与此一同，方针拟定者需求加大尽力，影响根底研讨，处理或许约束该职业坚持立异脚步的人才缺少问题。为此，需求在科学和工程教育方面进一步公共出资，以及使抢先的全球半导体集群招引国际级人才的移民方针。

  此外，有严峻国家安全关心的政府应树立清晰和安稳的结构，对半导体买卖进行有针对性的操控，防止对技能和供应商进行广泛的单边约束。

  这种经过杰出调整的方针干涉方法将在当今全球供应链结构中坚持规划和专业化的优点。这将保证该职业可以扩展其才干，在半导体功用和本钱方面完结持续改善，这将使AI、5G、物联网和主动电动轿车等革新性技能的许诺在本十年成为实践。

  今日的移动电话商或许不会花太多心思在研讨、开发、规划和制作方面的杂乱的跨界协作上，由于这些协作来自数百家公司，这使他们可以经过高速无线网络拜访他们喜爱的内容。可是，顾客从整个深度和杂乱的电子职业的全球和谐中获益，其方法是加快立异周期，以更低的价格供应新技能功用。半导体供应链是全球一体化数字经济的支柱。

  在曩昔的三十年里，半导体职业阅历了快速添加，并发生了巨大的经济影响。从1990年到2020年，半导体商场以7.5%的复合年添加率添加，超越了同期全球GDP 5%的添加快度。半导体职业在功用和本钱方面的改善，使得上世纪90时代从大型机到个人电脑的开展成为或许，21世纪初支撑网络和在线服务的客户机-服务器架构，以及到21世纪10时代智能手机成为人人囊中之物的时代成为或许。

  这些立异发明了巨大的经济添加:据估量，从1995年到2015年，全球GDP中新增的3万亿美元与半导体立异直接相关，并发生了11万亿美元的直接影响。展望未来，半导体技能的进一步前进将是推进新一波革新技能的要害，包括人工智能(AI)、5G、主动电动轿车或很多智能衔接设备大规划布置的物联网(IoT)处理方案。

  这种经济影响是由于半导体技能不断加快改善而发生的。自1958年集成电路发明以来，逻辑芯片的每个晶圆上的晶体管数量添加了大约1000万个，然后使处理器速度前进了10万倍，与之比较，本钱每年削减45%以上。跟着先进的封装和资料技能等工程立异的呈现，这使得电子设备制作商可以以越来越小的方法制作出核算才干指数更高的设备。举例来说，今日的智能手机具有比1969年美国宇航局(NASA)将阿波罗11号(Apollo 11)送上月球时运用的大型核算机更强壮的核算机才干。现在的智能手机在2010年的存储容量也超越了数据中心服务器。在接连几代蜂窝技能的推进下，模仿半导体技能的前进也使无线通讯的质量和速度有了极大的前进，然后导致了最近推出的5G。

  半导体是用十分先进的制作工艺制作的十分杂乱的产品。改善往往需求在硬科学上取得打破，而这些打破需求很多年才干完结。半导体职业的快速立异是巨大出资、杂乱的全球价值链和散布在国际各地的高度专业化的公司和安排整合的研讨根底设备的效果。

  整个供应链的专业化使得立异所需的深度重视成为或许，常常会推进科学的鸿沟。半导体产品品种超越30种，每一种都针对电子子体系的特定功用进行了优化。开发现代芯片需求在硬件和软件方面的深沉技能特长，并依托于先进的规划东西和专业公司供应的知识产权(IP)。然后，制作一般需求多达300种不同的输入，包括原资料晶圆、产品化学品、特别化学品和散装气体。这些输入由50多个等级的高度工程精细设备处理。大多数这种设备，如光刻和计量东西，包括了数百个技能子体系，如模块、激光、机电一体化、操控芯片和光学。参加半导体规划和制作的高度专业化的供应商一般坐落不同的国家。然后芯片在全球之旅中弯曲地穿越国际。

  本陈述旨在供应对杂乱的全球半导体供应链的了解，它怎么支撑职业的持续技能立异，以及它怎么终究经过更好的技能以更低的价格使咱们的经济获益。咱们还承认了一些或许影响职业持续供应指数级功用和本钱改善的才干的危险，并评论了处理这些危险的方法。

  半导体是高度专业化的组件，为电子设备供应处理，存储和传输数据的根本功用。当今的大多数半导体都是集成电路，也称为“芯片”。芯片是一组微型电子电路，由有源分立器材（晶体管，二极管），无源器材（电容器，电阻器）以及它们之间的互连组成，它们堆叠在半导体资料（一般为硅）的薄晶圆上。现代芯片很小，仅在几平方毫米的面积内就封装了数十亿个电子组件。虽然职业分类法一般描绘了30多种产品类别，但半导体可以分为三大类：

  这些是在二进制代码（0和1）上起效果的集成电路，它们是核算的根本组成部分或“大脑”：

  微处理器是比如中央处理器（CPU）、图形处理单元（GPU）和运用处理器（AP）等逻辑产品，它们处理存储在内存设备上的固定指令以履行杂乱的核算操作。运用程序包括移动电话、个人电脑、服务器、人工智能体系和超级核算机的处理器。

  通用逻辑产品，如现场可编程门阵列（FPGA）不包括任何预先固定的指令，答运用户编程自界说逻辑操作。

  微操控器（MCU）是单芯片上的小型核算机。微操控器包括一个或多个处理器中心以及存储器和可编程输入/输出外围设备。MCU在轿车、工业主动化设备或家用电器等很多电子产品中履行根本的核算使命。

  衔接产品，如蜂窝调制解调器、WiFi或蓝牙芯片或以太网操控器，答应电子设备衔接到无线或有线网络以传输或接纳数据。

  这些半导体用于存储履行任何核算所需的信息。核算机处理存储在内存中的信息，内存由各种数据存储或存储设备组成。现在最常用的两种半导体存储器是动态随机存取存储器（DRAM）和NAND存储器：

  DRAM用于存储核算机处理器运转所需的数据或程序代码。它一般存在于个人电脑（PC）和服务器中。智能手机也在不断添加所需的DRAM内容，高档驾驭辅佐体系（ADAS）等轿车电子运用对DRAM的需求也在不断添加。

  NAND是最常见的闪存类型。与DRAM不同的是，它不需求电源来保存数据，所以它被用于永久存储。典型运用包括用作笔记本电脑硬盘驱动器的固态驱动器（SSD）或用于便携式设备的安全数字（SD）卡。

  这些是半导体，用于传输，接纳和转化触及接连参数（例如温度和电压）的信息：

  模仿产品包括电压调节器和数据转化器，可将来自语音等源的模仿信号转化为数字信号。这一类还包括任何类型的电子设备中的电源办理集成电路，以及使智能手机可以接纳和处理来自蜂窝网络基站的无线电信号的射频（RF）半导体。

  其他产品还包括光电产品，例如用于感知相机中光线的光学传感器，以及各式各样的物联网设备中可以找到的各种非光学传感器和履行器。

  半导体被用于跨过经济首要范畴的多种运用的一切类型的电子设备中（图2）。这些运用商场中的每一个都需求上述三种首要类别的半导体。例如，移动电话的DAO内容（关于比如蜂窝衔接性，摄像头和功耗办理等功用必不可少）实践上与逻辑内容（包括微处理器）相同多。在新一代手机中供应更高的核算才干）和内存（用于在设备上存储数字内容）。全球半导体收入的大约65％来自用于多个运用程序的通用组件。

  对半导体的需求高度全球化。来自每个区域的全球半导体需求份额不同，具体取决于需求起点的界说。虽然半导体一般由电子设备制作商收购以制作其产品，但终究半导体需求是由购买这些设备的终究用户驱动的。这便是为什么从地舆视点动身，参阅全球电子供应链中的代替要害，可以选用三种不同的方法来衡量半导体需求的来历：

  A.电子设备制作商总部的方位。这些公司是芯片公司的客户，他们购买用于其设备的半导体。电子设备制作商一般被称为原始设备制作商（OEM），一般规划其产品并决议从哪个供应商运用哪些组件。例如，选用这种方法，即便产品或许在另一个国家实践制作，进入美国总部设在美国的公司开发的智能手机中的半导体也将依据美国的需求进行核算。

  B.设备制作/拼装地址：原始设备制作商一般不在其总部地址国或规划设备的工程团队地址国制作设备。相反，这些设备一般由坐落不同国家或许多不同国家的制作厂拼装，一般由称为原始设备制作商（ODM）或电子制作服务（EMS）的其他公司拼装。这是制品半导体需求实践运送到的地址。例如，选用这种方法，一家美国公司规划的智能手机中的芯片，实践上是一家台湾承包商在我国大陆的工厂制作的，将被核算为我国的需求。

  C.购买电子设备的终究用户的方位。考虑到半导体是元件，半导体需求终究是由向终究用户（包括顾客和企业）出售电子设备驱动的。在咱们的比如中，由一家美国公司规划但在我国拼装的智能手机所含芯片的价值将散布在全球一切这些智能手机出售给顾客的国家。

  图表3显现了全球半导体需求的地舆散布，运用了这三种不同的视角：不同国家或区域的份额因规范不同而有很大差异。但这三种或许的方法都不被以为是“正确”的答案——它们只是反映了国家/区域在更广泛的电子职业中扮演的不同人物。

  考虑到电子设备制作商的方位（图中的规范A），美国依然驱动着全球半导体总需求的33％，在一切区域的参加率最高。

  2019年，美国公司在大型个人电脑和信息通讯根底设备（包括数据中心和网络设备）运用商场的商场份额算计约为45%，在智能手机和工业设备商场的商场份额为30%。在曩昔10年里，我国的参加度添加了两倍，现在现已成为第二个显着的区域。我国作为半导体需求的一个巨大来历地的兴起，是由我国本乡企业在智能手机、个人电脑和消费电子产品范畴的实力推进的：华为、联想、小米和Oppo/Vivo等公司不仅在我国国内商场出售产品，并且是其他商场的首要竞赛对手。

  依据终端电子设备制作/安装方位规范（图中的B），我国是排名榜首的区域，反映了我国在电子制作业，特别是智能手机和消费电子产品方面的实力。作为全球首要的制作业中心，我国是2019年全球芯片出售总额的35%左右的意图地。但许多经过这一中心进程进入我国的芯片终究并不是作为我国终究用户购买的产品消费，而是作为“我国制作”设备的零部件再运往海外，出口到其他国家。

  集合于设备有用出售给终究用户的当地（图中的C）显现了半导体需求终究来自何处。依据不同运用类型的可用商场数据，咱们估量我国顾客和企业购买的设备中包括的半导体含量价值约占2019年全球半导体收入的24%，简直与美国相等（25%），比欧洲高出几个百分点(20%). 可是，我国在全球半导体消费中所占的份额估量在未来5年内将持续添加，由于剖析师猜测，在大多数电子设备类别中，我国国内商场的添加将超越国际其他区域均匀4-5个百分点。

  任何半导体的发明和出产所触及的工业价值链都是极点杂乱和全球化的。在高层次上，它由四大进程组成，由资料、设备和软件规划东西以及中心知识产权供应商的专业生态体系支撑（图表4）：

  预研讨的意图是承认根底资料和化学工艺，以在规划架构和制作技能方面进行立异，然后完结核算才干和功率的下一次商业腾跃。它一般是科学和工程范畴的根底研讨，其效果一般在科学界广泛宣告和共享，差异于专利研讨和工业开发、规划和出产。竞赛前根底研讨与职业研制在性质上是不同的：这两品种型是互补的，而不是剩余的。实际上，人们发现，竞赛前研讨可以影响和招引职业研制。

  从一种新的技能方法在研评论文中被引进到大规划商业制作的均匀时刻估量约为10-15年，但这或许比完结其时前沿技能的科学打破要长得多。例如，极点紫外线（EUV）技能是最先进的半导体制作节点的根底，从前期的概念演示到在晶圆厂的商业化施行，简直用了40年时刻。

  虽然没有半导体职业的可用数据，但在大多数抢先国家，根底研讨一般占全体研制出资的15-20%。例如，在美国，根底研讨一向安稳在研制总量的16-19%。根底研讨由来自私营公司、大学、政府赞助的国家实验室和其他独立研讨安排的科学家组成的全球网络进行，这些安排在联合研讨作业中进行协作

  特别是，政府在推进根底研讨方面发挥着十分重要的效果。半导体工业协会（SIA）从前对联邦研制的一项研讨承认了8项严峻的半导体技能打破，这些打破来自政府赞助的研讨项目。例如，砷化镓（GaAs）晶体管使智能手机可以树立到蜂窝塔的无线时代末国防部的微波和毫米波集成电路（MIMIC）方案中发明的。

  对美国一切职业的研制总出资进行剖析，可以对竞赛前研讨的规划和一同特征供应一些见地。依据美国国家科学基金会（National Science Foundation）搜集的数据，美国联邦政府是根底研讨的首要贡献者，2018年的出资占42%。别的30%的资金来自州政府、大学和其他非盈利研讨安排，其他28%来自公司。比较之下，私营企业在运用研讨和开发范畴的份额挨近80%，而运用研讨和开发一般是在根底研讨取得打破之后进行的

  美国对半导体根底研讨的赞助好像远远落后于运用研制的添加。SIA的研讨发现，2018年，美国联邦政府对半导体相关研制（包括根底研讨、运用研制）的全体出资仅占美国半导体研制总量的13%。这一份额大大低于联邦政府资金在美国一切部分研制开销总额中所占的22%。实际上，在曩昔40年中，虽然美国私家对半导体研制的出资占GDP的份额添加了近10倍，但联邦政府的出资却一向相等。鉴于美国现在在整个半导体价值链研制密布型活动中所起的主导效果，根底研讨经费缺口的影响或许超出美国企业的相对竞赛力，并为整个职业坚持其立异前史脚步的才干带来危险。

  相反，我国为制作强壮的国内半导体工业而投入很多资金进行竞赛前研讨。在曩昔的20年中，我国一向在缩小与美国在全体研制开销上的距离。依据经济协作与开展安排（OECD）的数据，按肯定值核算，2018年我国是国际第二大研制开销国：按购买力平价核算，我国的研制总出资仅比美国低5％。可是，现在只需约5-6％的我国R＆D开销用于根底研讨，远低于其他在R＆D方面投入高的国家。

  我国3月份宣告的新的2021-25年五年方案清晰将推进根底研讨列为一个要害的优先事项。到2021年，中央政府的根底研讨开销将添加11%，远远高于全体研制出资方案的7%和GDP添加6%的方针。半导体已被指定为七个在资金和资源方面将优先考虑的范畴之一。

  参加规划的公司开发纳米级集成电路，履行使电子设备作业的要害使命，如核算、存储、网络衔接和电源办理。规划依托于高度先进的电子规划主动化（EDA）软件和可重用的体系结构构建块（“IP中心”），在某些状况下，还外包了专门技能供应商供应的芯片规划服务。

  规划活动在很大程度上是知识型和技能型的：它占整个职业研制的65%和附加值的53%。实际上，半导体规划范畴的公司一般会将其年收入的12%至20%出资于现代杂乱芯片的研制，例如为当今智能手机供应动力的“芯片上体系”（SoC）处理器，需求数百名工程师组成的巨大团队数年的尽力，有时运用外部IP和规划支撑服务。跟着芯片变得越来越杂乱，开发本钱敏捷上升。为一款旗舰智能手机规划的最新片上体系的总开发本钱，包括处理音频、视频或供应高速无线衔接所需的专用模块，或许远远超越10亿美元。重复运用从前规划的恰当一部分的衍出产品，或许可以在老练节点上制作的新的更简略的芯片，开发本钱仅为2000万到2亿美元。

  高度专业化的半导体制作设备，一般被称为“晶圆厂”，将纳米级集成电路从芯片规划印刷到硅片上。每个晶圆包括多个相同规划的芯片。每个晶圆的实践芯片数量取决于特定芯片的巨细:它可以是一百个为核算机或智能手机供应动力的大型杂乱处理器，也可以是数十万个用于履行简略功用的小型芯片。

  制作进程错综杂乱，需求高度专业化的投入和设备才干以微型规划完结所需的精度。集成电路在洁净室中制作，以坚持无菌环境，防止空气中的微粒污染，这些微粒会改动构成电子电路的资料的特性。比较之下，在一个典型的城市区域，室外空气中每立方米含有3500万个直径为0.5微米或更大的颗粒，而半导体制作的无尘室中，这种尺度的颗粒是肯定不答应的。

  依据具体产品的不同，半导体晶圆的整个制作进程有400到1400个进程。制作制品半导体晶圆的均匀时刻，也便是所谓的周期时刻，约为12周，但假如选用先进工艺，则需求14-20周才干完结。它运用了数百种不同的输入,包括原始晶片,产品化学品,专用化学品以及许多不同类型的加工和检测设备和东西,在多个阶段(表6)。这些进程一般重复数百次,取决于所需的电子电路的杂乱性。

  制作工艺技能的前进一般用“节点”来描绘。术语“节点”指的是电子电路中晶体管栅极的纳米巨细，但跟着时刻的推移，它现已失去了其开端的意义，并成为一个包括性术语，既指较小的特征，也指不同的电路结构和制作技能。一般来说，节点尺度越小，芯片的功用就越强壮，由于在相同尺度的区域可以放置更多的晶体管。这便是“摩尔定律”(Moore’s Law)背面的原理。“摩尔定律”是半导体职业的一个重要查询和投影，即逻辑芯片上的晶体管数量每18至24个月就会翻一番。自1965年以来，摩尔定律一向在支撑处理器功用和本钱一同不断前进的脚步。现在，智能手机、电脑、游戏机和数据中心服务器上的先进处理器都是在5到10纳米节点上制作的。运用3纳米工艺技能的商用芯片出产估量将于2023年左右开端。

  虽然逻辑和内存芯片用于数字运用程序大大获益于晶体管的巨细份额与较小的节点,但其他类型的半导体——尤其是上文所述的DAO组中的半导体——经过迁移到更小的节点，或许只是运用在更小的规划下无法作业的不同类型的电路或架构，并不能到达相同程度的功用和本钱效益。因而，今日的晶圆制作依然在广泛的节点上进行，从用于高档逻辑的5纳米的其时“抢先节点”到用于离散、光电子、传感器和模仿半导体的180纳米以上的传统节点。实际上，现在只需2%的全球产能是在10纳米以下的节点上出产的(表7)。

  由于出产半导体所需的规划和杂乱设备，前端制作是高度本钱密布的。一个具有规范产能的最先进半导体工厂需求大约50亿美元(用于先进的模仿晶圆厂)到200亿美元(用于先进的逻辑和内存晶圆厂)的本钱开销，包括土地、修建和设备。这远远高于下一代航空母舰(130亿美元)或新核电站(40亿至80亿美元)的估量本钱。专心于半导体制作的公司的本钱开销一般占其年收入的30 - 40%。因而,晶圆占大约65%的总职业的本钱开销和25%的增值。它首要会集在东亚(我国台湾、韩国和日本)和我国大陆。

  这一阶段包括将晶圆厂出产的硅片转化成制品芯片，预备拼装成电子设备。在此阶段参加的公司首先将硅晶片切成单个芯片。然后将芯片包装到维护结构中，并装入树脂外壳中。芯片在运往电子设备制作商之前，会经过更严厉的测验。

  供应链的后端阶段依然需求对专用设备进行很多出资。专门从事拼装，封装和测验的公司一般将其年收入的15％以上出资于设备和设备。虽然与前端制作阶段比较，它的本钱密布度相对较低，并且招聘了更多的劳动力，但高档封装中的新立异正在改动这种局势。全体而言，这个职业占2019年职业本钱开销总额的13％，占该职业总添加值的6％。它首要会集在台湾和我国大陆，最近还在东南亚兴建了新设备（马来西亚，越南和菲律宾）。

  在规划阶段，电子规划主动化(EDA)公司供应杂乱的软件和服务来支撑半导体规划，包括专业运用专用集成电路(asic)的外包规划。由于单片芯片包括数十亿个晶体管，最先进的EDA东西是规划具有竞赛力的现代半导体所不可或缺的。

  中心IP供应商许可可重用的组件规划——一般称为“IP块”或“IPs”——具有界说好的接口和功用，以便规划公司将其整合到芯片布局中。这些还包括与每个制作进程节点相关联的根底物理ip，以及许多接口ip。EDA和中心知识产权供应商在研制上投入巨资，约占其收入的30 - 40%，2019年约占职业添加值的4%。

  半导体制作在制作进程的每一步都运用50多种不同类型的精细晶圆加工和测验设备，这些设备由专业供应商供应。(图8)。

  光刻东西是制作厂商最大的本钱开销之一，它决议了晶圆厂能出产多先进的芯片。先进的光刻设备，特别是那些运用极点紫外线纳米及以下的芯片。一台EUV设备的本钱为1.5亿美元。

  计量和检测设备对半导体制作进程的办理也是至关重要的。由于这个进程触及到一到两个月的数百个进程，假如在进程的前期呈现任何缺点，一切在随后耗时的进程中进行的作业都将被糟蹋掉。因而，在半导体制作进程的要害环节树立了严厉的计量和检测流程，运用专门的设备，以保证必定的制品率可以得到承认和坚持。

  现代工厂还具有先进的主动化和进程操控体系，用于直接设备操控、主动化物料运送和实时批量调度，许多最新的设备简直彻底主动化。

  半导体制作设备也包括许多具有特定功用的子体系和组件，如光学或真空子体系、气体和流体办理、热办理或晶圆处理。这些子体系由数百家专业供应商供应。

  开发和制作这样先进的、高精度的制作设备也需求很多的研制出资。半导体制作设备公司一般将其收入的10 - 15%出资于研制。2019年，半导体设备制作商供应商占职业研制总量的9%，占职业添加值的11%。

  终究，参加半导体制作的公司也依托于专业的资料供应商。半导体制作业运用多达300种不同的投入，其间许多也需求先进的出产技能。例如，用于制作硅锭的多晶硅，随后被切成晶片，其纯度要求是太阳能电池板的1000倍，首要由四家公司供应，其全球商场份额加起来超越90%。图9显现了2019年用于前端和后端制作的要害系列半导体制作资料的全球出售细分。

  半导体是规划和制作十分杂乱的产品。因而，半导体工业呈现出高研制和高本钱密布度的两层特色。总的来说，咱们估量2019年全球工业在价值链一切活动上的研制出资约为900亿美元，本钱开销约为1100亿美元。这两个数字加起来简直占同年全球半导体出售额4190亿美元的50%。

  如上图4所示，虽然65%的工业研制出资(不包括竞赛前的研讨)是在价值链的规划层进行的，但在EDA和中心IP、半导体设备和晶圆制作等范畴也有显着的研制活动。相同，65%的职业本钱开销用于晶圆制作，但拼装和测验、资料乃至规划也需求很多出资于先进的设备和设备。

  考虑到企业在整个全球价值链上的出资，没有其他职业在研制(占终究芯片年收入的22%，抢先于制药)和本钱开销(占终究芯片收入的26%，抢先于公用事业)两方面都有如此高的强度。(见图10。)这种极高的出资强度发生了对大规划全球规划和专业化的需求。

  后端资料包括引线结构，有机基板，陶瓷封装，封装树脂，粘接线和模接资料。与上述晶圆制作资料比较，它们一般具有相对较低的技能出产壁垒。

  这些高度专业化的资料的出产是在大型工厂完结的，这也需求高出资。全球抢先的硅片、光敏电阻或气体供应商的年度本钱开销一般占其收入的13 - 20%。全体而言，资料供应商在2019年的本钱开销总额中占6%，占职业添加值的5%。

  自半导体工业在20世纪60时代诞生以来，其结构已从开端的笔直整合企业方法开展到现在的一切出产阶段。技能杂乱性的急剧添加，以及对大规划出资的需求，以坚持规划(以研制的方法)和制作(以本钱开销的方法)立异的脚步，有利于专业化参加者的呈现。

  今日的半导体公司或许会专心于供应链的一层，或许跨几层进行笔直整合。没有一家公司乃至整个国家是笔直整合的。现在有四品种型的半导体公司，这首要取决于他们的集成水平缓商业方法(图11):集成器材制作商(IDMs)，无晶圆厂规划公司，代工厂和外包拼装和测验公司(OSATs)。

  IDM被笔直整合到价值链的多个部分，进行规划；制作；内部的拼装，封装和测验活动。实践上，一些IDM具有混合的“ fab-lite”模型，在那里他们将一些出产和拼装外包。在该职业的前期几十年，IDM方法占主导方位，但敏捷添加的研制和本钱开销的规划发明了规划和专业化的一同需求，这导致了晶圆厂-代工方法的呈现。现在，IDM在专心于内存和DAO产品的公司中更为常见，这些产品首要是通用组件，微缩需求更强。2019年，IDM占全球半导体出售的约70%。

  无晶圆厂挑选专心于规划，并将芯片制作，安装、封装和测验外包。无晶圆厂企业一般将制作外包给纯晶圆厂和OSATs。自20世纪90时代以来，无晶圆厂方法跟着半导体需求的添加而开展，由于立异的脚步使得许多公司越来越难以一同办理制作的本钱密布度和规划的高水平研制开销。跟着向更小的制作节点搬运，技能难度和前期出资飙升，无晶圆厂企业占半导体总销量的份额从2000年的不到10%上升到2019年的近30%。

  逻辑芯片根本上是无晶圆厂企业的范畴，英特尔和三星是破例。这种动态是由于商场的脚步要求改善的功率和功用才干，以支撑智能手机的快速周期和新式的前沿运用程序的人工智能和高功用核算。

  代工厂处理了无晶圆厂和IDM的制作需求，由于大多数IDM内部没有满意的差能来满意他们的一切需求。这种商业方法使代工厂可以涣散与制作现代晶圆厂所需的大笔前期本钱开销相关的危险，这些资金需求跨过规划公司和IDM的更大客户脚印。大多数晶圆代工厂只专心于为第三方制作，虽然一些具有强壮制作才干的IDM除了自己的芯片外，也或许挑选为他人制作芯片。

  放下内存不说，在曩昔的五年中，晶圆代工厂为DAO和逻辑产品添加了60%的增量产能。现在，代工厂占整个职业出产才干的35%，假如不考虑内存，则占50%。在先进(14纳米或以下)和后续节点(20到60纳米)运用更先进的12 /300mm晶圆尺度时，他们的份额上升到78%。此外，现在仅有两家公司可以在抢先的5纳米节点上进行出产，这两家公司是代工厂。

  OSATs为IDMs和无晶圆厂公司供应拼装、封装和测验服务。这部分供应链最早是在上世纪60时代由一些美国IDM搬运到海外的，由于这部分供应链的本钱密布度较低，且需求低技能劳动力。无晶圆厂代工方法也导致了专门的OSAT公司的呈现。

  以上所述的经济要素，再加上出产半导体所需的杂乱技能方面的深沉专业知识，在供应链的中心活动中形成了进入的天然妨碍，导致每个工业链中的供应商根底相对会集。

  在制作业，制作新产能所需的前期出资规划巨大，是一个首要妨碍。举例来说，2015年至2019年，五大晶圆代工厂的年本钱开销总计约为750亿美元，或均匀每家公司每年30亿美元，恰当于其年收入的35%以上。

  虽然半导体规划不需求很多的本钱开销，但其高研制强度也发明了显着的规划优势，并成为进入壁垒。例如，在2015年至2019年的5年中，排名前5位的无晶圆厂企业在研制上的出资为680亿美元，均匀每家企业每年出资28亿美元，恰当于其收入的22%。

  只需规划十分大的公司才有或许从这些大规划出资中取得令人满意的报答。这便是为什么在半导体供应链的不同工业链条中，全球排名前三的企业一般占各自部分收入的50%至90%。

  半导体供应链真实全球化:六大区域(美国、韩国、日本、我国大陆、我国台湾和欧洲)在2019年半导体工业添加值中各占8%以上。如图表12所示，半导体的典型行程触及规划和制作进程中不同阶段的大多数（假如不是悉数）地舆区域。

  在某种程度上，半导体供应链的这种高度散布式结构遵从半导体工业和电子职业的全球地舆散布。挨近开发这些设备的抢先公司关于半导体规划公司或许很重要，具体表现为：

  美国是电子设备规划的全球领导者。如图2所示，美国消费电子，信息技能，轿车和工业公司运用了国际上35％区域的半导体产品，包括用于PC和数据中心的高档芯片。

  大中华区（包括我国台湾）是全球最大的电子设备集散地。当地的原始设备制作商（OEM）和合同制作商，由其他公司规划和拼装的设备占国际消费电子产品的60％以上。

  欧洲企业是轿车和工业主动化设备的全球领导者；日本在这两个范畴和消费电子产品范畴都很强壮；韩国是智能手机和其他消费电子产品的重要力气。

  虽然挨近客户是半导体供应链全球彼此依存结构的重要要素，但还有三种额定的要害要素：全球研制网络、区域专业化和买卖自由化。接下来，咱们更具体地剖析一下这三个要素：

  半导体是一个需求在研制方面进行高投入的职业，且需求在商业运用之前投入多年。研制主题一般为大学和政府赞助的先进科学实验室、半导体公司和科研安排，它们分摊研讨本钱，并防止重复投入和资源糟蹋。

  曩昔10年内，在全球范围内提交的与半导体相关的科学出书物数量，我国和美国排在前两位。咱们对科学出书物的剖析标明，半导体研讨往往触及跨境的协作：

  我国安排出书的半导体科学出书物中，有36％是与其他国家的安排一同编撰的，实际上，美国是我国安排最大的研讨同伴。

  在来自美国安排的出书物中，有60％与其他国家的安排一同编撰，我国是最大的协作者，随后是德国和韩国。

  从实际上卡，半导体技能的一些最要害的前进是全球参加者几十年来研制协作的效果。例如虽然美国创始了FinFET技能，并且具有48％的相关专利，但其它国家也极大地促进了使该技能完结商业化的研制。具体来说，我国台湾区域的几家抢先的晶圆代工厂，贡献了20％的Finfet专利。

  在EUV范畴，该技能是制作7和5纳米以及更先进制程节点芯片的要害半导体设备，其开发在20世纪80时代开端于美国和日本， 1986年榜首次展现了该技能。在20世纪90时代和2000时代初，日本NTT在贝尔实验室和劳伦斯国家实验室进一步推进了这项技能的研讨。继NTT之后，荷兰公司ASML寻求进一步开展和商业化EUV，并与IMEC等安排和企业协作推进，后者包括英特尔（总部坐落美国），三星（韩国）和台积电（我国台湾）协作。

  ASML及其全球协作同伴在技能商业化之前的阶段供应赞助研制，在曩昔这些年傍边，ASML投入了80亿美元，并在2018年开端在现代工厂完结该技能的商业化规划量产。

  除了在潜在技能的开展中的全球协作之外，EUV还依托于全球供应链：如图13所示，ASML开发的EUV光刻设备包括约5,000多个供应商供应的大约100,000个零件。

  如上所述，六个首要区域掌控着全球半导体职业的产能。但每个区域在全球半导体供应链中发挥着不同的效果：广泛地说，美国在研制方面抢先：傍边包括EDA和中心IP，芯片规划和制作设备。而原资料和制作（晶圆制作以及拼装，封装和测验），这些都是本钱密布型的，在很大程度上会集在亚洲（见图14）。

  虽然在曩昔几十年中，美国政府对根底研讨的支撑滞后，但美国依然是半导体研制的全球领导者。它是国际上一些最杰出的技能大学和半导体公司集群的地址地，这带来了良性的教育，研讨，创业和本钱循环，促进了立异。虽然我国一向在活跃出资半导体研制，且是现在最大的半导体学术研评论文和专利总数持有者，但美国依然是业界最首要的立异来历：他们与欧洲一同，具有最高的专利转化率（一般被视为与全球商业潜力直接相关），这在半导体职业里一般是高质量立异的标志，美国的专利均匀转化率高于任何其他国家，且遍及高出3到6倍（见图15）。

  在芯片规划范畴，包括无晶圆厂和IDM在内的美国公司具有挨近50％的全球半导体出售份额，其要害的成功要素是取得了高技能的工程人才和蓬勃开展的立异生态体系，特别是抢先的大学。而在前20名的半导体公司中（（包括Fabless和IDM）），有10个总部坐落美国。2019年收入前5的EDA和中心IP公司中，有4家总部坐落美国。依据财务报表，在2019年，美国参加半导体规划的公司在研制上花费了当年收入的18％。

  假如去查询职工地址区域，咱们得出的效果也杰出了美国在半导体规划中的领导方位：

  数据显现，大约50％的触及规划的全球半导体公司招聘的工程师坐落美国。这个数字包括来自美国和非美国公司的工程师。规划公司越来越依托于全球工程人才池，特别是在印度，咱们估量国际上20％的半导体规划工程师来自这儿。

  外国人才对美国在半导体立异方面的领导方位发挥了重要效果。回顾前史，一些最根本的半导体技能依然在大多数现代半导体中运用 ，例如金属氧化物半导体场效应（MOSFET）晶体管和互补金属氧化物半导体（CMOS）制作工艺都是由移民的科学家到美国后拟定的。现在，美国大约有40％的高技能半导体工人在国外出世。这与美国大学招引了来自全球的技能人才有关。相关数据显现，国际学生在电气工程和核算机科学研讨生中占三分之二，并且在完结学位后，有80％以上留在该国。

  来到半导体制作范畴，这是高度本钱密布型工业，需求有招引力的出资（特别是政府的鼓舞），并取得强壮的根底设备支撑（电力和供水，运送和物流），一同还需求具竞赛力的娴熟制作工人。如咱们从前的陈述所述，专心于半导体制作经济学，政府鼓舞或许占新的最先进的FAB的10年全体一切权总额（TCO）的30-40％，估量为先进的模仿FAB供应100到150亿美元，其间高档逻辑或内存的投入为300到400亿美元。

  现在，东亚区域（包括日本，韩国和我国台湾）和我国大陆会集了全球半导体制作才干的75％，傍边包括一切7纳米产能。依据其时商场条件，估量其份额将在未来十年内持续上升。依据咱们在图16中汇总的剖析，新FAB的TCO方面，美国大约比亚洲高出25-50％，40-70％的差异归因于政府鼓舞方法。

  特别需求留意的是，我国台湾自1974年以来一向在开展半导体制作业，其时政府挑选半导体作为一个要害的焦点职业，以拓宽农业以外的经济开展动力。政府方针包括直接支撑，拟定研制实验室和工业园区并供应鼓舞方法，大方的税收抵免，以及新工厂的制作，可以包括其本钱开支的35％和13％的设备购买，还有直接鼓舞方法，如金融部分和本钱商场的革新，以促进取得资金。

  虽然2009 - 2010年后，这些鼓舞方案削减了，但咱们估量我国台湾在近10年期间，依然为新的工厂供应了占总全体本钱25-30％的奖赏。其他亚洲区域，如韩国和新加坡，现在的相关投入远低于我国大陆。比较之下，美国和欧洲现在可用的新FAB修建的鼓舞方法估量占总本钱的10-15％。

  在20世纪80时代后期，我国台湾公司创始了晶圆代工商业模型，专门从事出产其他区域公司规划的芯片。今日，台湾区域具有全球5个最大晶圆代工厂中的2个，占全球芯片总产能的20％。与英特尔（美国）和三星（韩国）一同，TSMC是可以在高档节点（10纳米及以下）中出产逻辑芯片的三个公司之一，这是数据中心/AI服务器等核算密布型设备所必需的。实际上，简直一切国际上抢先的节点（5和7纳米）的产能都坐落台湾区域（见图17）。

  比较之下，安装，封装和测验的本钱密布度不高。虽然晶圆代工厂的年本钱开销一般约为他们收入的35％，但关于专门从事外包半导体封装和测验的抢先公司（Osats）本钱开销一般不到晶圆代工厂的一半，大约占Osats收入的15％。鉴于本钱强度较低，劳动力本钱是Osat公司的要害竞赛要素。

  相关数据显现，我国大陆，我国台湾和东南亚娴熟劳动力的均匀制作薪酬均低于美国80％。10大Osats公司中的9家总部坐落我国大陆、我国台湾和新加坡。我国大陆和台湾区域占国际封装和测验产能的60％以上。最近，Osats公司还开端使自己的全球脚印多样化，树立其他当地的新产能，如在马来西亚等劳动力本钱低的区域建厂。可是，跟着先进封装范畴的技能立异水平的添加，劳动力本钱或许变得越来越低。

  上述区域专业化意味着专心于半导体供应链的特定层的公司需求与一般坐落其他国家/区域的工业链中下流的其他公司进行协作。此外，考虑到半导体在一切类型的电子产品中运用，终究需求将半导体部件运送到终究器材的制作地。

  例如，如本陈述所述，虽然咱们估量依据美国的电子设备制作商担任征收全球半导体需求的33％，但在许多状况下，他们的设备实践上是在美国以外制作的。例如我国是全球抢先的电子设备制作商的约35％的半导体出货量的意图地，他们的产品在那里拼装。

  买卖协定已成为半导体产品的关税和买卖壁垒，并加强了知识产权的维护。集成电路是全球买卖中最低关税的产品之一。特别是在国际买卖安排的信息技能协议（ITA）自1997年以来收效，并在2015年进一步扩展之后。咱们的剖析标明，1997 ITA原文中包括的半导体相关产品的买卖添加了10.5％，超越了20年期内的CAGR，超越了该协议中未包括的半导体产品的其他部分，以3个年度添加状况来看，全球半导体相关买卖价值添加了20％。

  实践上，供应链的全球性质和各国之间的彼此依存功用够经过半导体买卖的起伏和组成来阐明（见图18）。2019年，全球半导体买卖到达1.7万亿美元。这是2019年全球半导体出售价值的四倍以上，这标明半导体开发和制作中触及的跨境买卖的巨大程度。实际上，半导体是国际第四大买卖产品，前三位是原油，机动车及配件和精制油。

  依据咱们的剖析，超越120个国家（超越60％的国家）触及半导体产品的出口或进口。虽然我国的半导体规划和制作的份额依然相对较低，但该国在制作和拼装电子产品中的重要方位，使得该国成为半导体买卖的中心地带。

  半导体供应链的全球结构、专业化，意味着各公司需求在彼此依托的联系中跨过鸿沟互动和协作。例如，虽然美国是供应链中的全球领导者（EDA、中心IP、规划和制作设备），并以高研制强度为特征，且全球半导体出售（45-50％）份额高于其终究用户全球电子设备消费的份额（25％），它依然依托于其他国家的许多活动，这首要会集在半导体制作范畴。例如资料，晶圆制作，安装，封装和测验服务，乃至在抢先的制程节点芯片制作的一些首要先进设备方面，美国也需求依托他人。如荷兰的EUV光刻机。

  依据比较优势的专业化发生的这种彼此依托性为半导体职业带来了巨大的优点，终究为电子设备的制作商依托半导体的功用和本钱依托于持续改善，以推进数字服务的前进。

  作为来自这种全球结构的优点的阐明，咱们考虑了一个假定的场景，美国半导体公司有必要具有全球制作的一切产品。由于美国公司于2019年占全球半导体出售额的49％，这意味着在这个假定的场景中，美国将具有全球半导体制作才干的49％，而不是现在的12％。

  假如没有满意的政府鼓舞方法，那些坐落美国的工厂将以相对较高的运营本钱（劳动力，电力，由于较高前期本钱开销而导致的年度折旧，包括各区域政府鼓舞方法的差异）运作，其竞赛力不如韩国，我国台湾或我国大陆。

  引证咱们2020年9月的陈述中运用的Fab经济学模型，在这一假定方案中，美国半导体公司的出产本钱将添加约15％。反过来，这将损坏美国半导体公司的竞赛力，并下降他们坚持其时研制的才干的出资水平。鉴于美国公司在芯片规划中的全球领导方位，它终究或许会减缓立异，并终究导致全球电子设备制作商的本钱升高。

  在曩昔三十年的进程中，半导体供应链的全球结构服务于该职业，它在支撑立异和终究用户选用信息技能方面发挥了重要效果，使得顾客和企业十分获益。可是，在曩昔的几年中，呈现了几个新要素，带来了新的危险。在曩昔三十年中，依据比较优势的地舆专业化的优点导致呈现更会集和彼此依存的全球半导体供应链。虽然没有翔实无遗，但咱们的剖析标明，整个供应链中有超越50个点，单个区域占全球总供应总额的65％或更多。

  虽然会集化能很好地服务于该职业，但从过往发生的某些事看到，高度的会集也给半导体职业带来两大危险：

  制作业的过度地舆会集使工业面对巨大的危险，包括自然灾害、根底设备毛病、网络进犯乃至地缘政治抵触都能给全球的供应带来新应战。

  1993年，日本住友的影响经常被用来阐明这种会集状况带来的危险的模范。由于这件事影响了全球60%的环氧树脂供应，这导致美国商场DRAM存储芯片的现货价格从均匀30美元/兆字节飙升到大约80美元/兆字节。

  1999年9月，我国台湾中部发生激烈地震，台湾新竹科学园因停电而罢工六天。效果，内存芯片价格上涨了两倍，全球电子产品公司的股票也大幅下挫，IBM、惠普、英特尔和施乐等企业的市值在地震发生一个月后丢失了18%到40%。

  2011年，日本发生了一场大地震，接着是海啸和核电站消融。这影响了全球25%的硅片出产和75%的全球过氧化氢供应。有几个工厂嗨封闭了几个月。

  2019年，日本和韩国之间的地缘政治严峻局势急剧上升。日本对韩国的半导体资料施行出口操控，这影响了每个月大约70亿美元的半导体出口。

  2020年12月，坐落台湾的内存工厂仅停电一小时，就影响了全球DRAM供应的10%。

  2020年10月和2021年2月，台湾的一个封装基板工厂发生的两起火灾加重了全球拼装才干的缺少。

  今年年初，德克萨斯州大学引发的大面积停电和日本Renesas工厂发生的火灾，进一步加重了全球芯片供应缺少，特别是在轿车商场。

  由此可见，制作才干显然是全球半导体供应链的一个首要重视点。现在，全球近75%的芯片出产容量会集在东亚（日本、韩国和台湾）和我国大陆，这是一个严峻露出于高地震活动和地缘政治严峻的区域，危险也是可想而至的。假如核算这个区域的先进技能占比，那么这个数值更高，由于从现在看来，全球抢先的7纳米和5纳米节点100%都在以上区域出产。

  值得一提的是，如表17所示，台湾具有国际逻辑芯片产能的40%，并在10纳米或以下的最先进节点中取得遥遥抢先的方位，这让他们制作了大部用于智能手机、PC、数据中心服务器和主动驾驭所需的运用处理器、CPU、GPU和FPGA芯片，咱们做一个极点假定的假定，假如台湾晶圆厂停摆一年，那么台湾晶圆职业将丢失420亿美元。

  在这种状况下，全球不同运用商场的电子设备制作商的收入会锐减4900 亿美元。换而研制便是带来了12倍以上的负面影响。到时全球电子供应链将会中止，形成严峻的全球经济紊乱。假如这种假定的彻底损坏成为永久性的实际，那么职业至少需求三年时刻，并投入3500亿美元资金，才干将工业拉回到曾经的方位。这将是一项史无前例的使命。

  此外，如硅片、光刻胶、化合品资料、封装基板和特种气体也都具有高度会集的特性。虽然每种特别资料只占该职业总添加值的很小一部分，但没有他们，就不能制作半导体。由此可见保证其供应可持续性的重要性。

  举个比如，，C4F6是一种用于制作3D NAND闪存和先进逻辑芯片的要害工艺气体，在芯片蚀刻的进程中，这是必不可少的。在2019年，C4F6的出售额约为25亿美元。检查这个产品的供应，前三位供应商别离坐落日本、俄罗斯和韩国，占了全球供应的40%、25%和23%。假如这三家最大的出产商中的任何一家遭到严峻搅扰，6000万至1亿美元的C4F6供应丢失或许会导致在半导体链下流的NAND企业收入丢践约100亿至180亿美元，这简直是直接影响的175倍。假如C4F6部分供应的中止不可逆，那么NAND的出产水平或许会被约束2-3年，直到代替地址可以引进新的产能，为大规划出产做好预备。

  虽然芯片的缺少并没有使该职业的制作面对马上暂停的危险，但抢先的全球供应商的会集，以及以公司总部方位作为技能实践开发地址的核算方法，也给半导体供应带来巨大的危险（见上文表19）。从现在看来，这是半导体职业的既定实际：

  在半导体制作设备方面，美国公司在5个首要制作工艺设备类别（堆积东西、干/湿蚀刻和清洗、掺杂设备、制程操控和测验)中占有50%以上的全球商场份额）。相同，日本具有90%以上的光刻胶商场份额，这是光刻工艺的要害设备。此外，荷兰公司ASML具有7nm以下芯片出产有必要的EUV光刻机100%的全球商场份额。

  总部设在美国的公司在先进的逻辑产品(如CPU、GPU或FPGA)中占了90%以上的份额，这些产品为PC、数据中心 服务器、AI剖析和轿车ADAS体系供应动力。虽然这些产品是首要是在亚洲的晶圆代工厂出产的。

  相同，三家总部坐落美国的公司（其间一家现在具有一家坐落欧洲母公司）在规划半导体所必需的EDA软件东西中具有85%的全球份额。

  在中心IP层，总部设在英国的Arm公司给简直每一部手机上运转的SoC供应了授权，他们也在嵌入式核算体系的架构和处理器中心等商场发力。

  在正常的商场条件下，这或许不会当即呈现供应问题。可是在某些状况，他们也或许遭到买卖或地缘政治抵触情形的搅扰，这些状况约束了潜在客户运用来自某些国家的供应商或技能。

  全体而言，地缘政治严峻局势在曩昔10年中一向在全球范围内上升：衡量全球地缘政治危险的指数已回到1990-1991年海湾战争的水平。要害的半导体买卖地缘政治局势将会中美之间持续发酵，并持续严峻。为此咱们可以说，职业供应链面对着越来越大的危险。

  在或许遭到日本出口操控的1,000多种产品中，韩国特别重视半导体制作的三种要害化学品：氟化氢（日本供应商占全球供应的70%）、氟化聚酰亚胺和光刻胶(日本供应商垄断了这两者90%以上的全球供应)。虽然韩国从日本进口这三种产品的价值相对较小，每年仅为4亿美元，但韩国每年出口800亿美元依托这些化学品出产的半导体，这带来的收入丢失扩大了250倍

  考虑到韩国在全球半导体供应链中的杰出方位，是国际上第二大半导体制作商，并在全球内存商场占有44%的份额，这就让他们在这场抵触中带来的影响超出了半导体职业，并损坏了整个全球电子供应链的下流。

  虽然在2020年期间，两边的严峻局势好像有所平缓，并且日本一向在同意这三种化学品的出口许可证请求，但状况依然恰当灵敏。只需潜在的两边问题仍未处理，全球半导体供应链的危险就会持续存在。

  美国和我国持续存在的严峻联系给两边的半导体协作带来了很大的不承认性。自2018年以来，这一严峻联系现已显着晋级。虽然半导体在很大程度上被扫除在两国对从另一方进口的一系列产品征收的关税之外，但在2019年和2020年，美国政府对华为和其他我国实体施行了一系列出口操控，约束他们取得含有美国技能的半导体。依照他们的说法，这些半导体违反了美国的国家安全或外交方针利益。

  到2021年3月，其间一些出口操控包括整个半导体供应链，傍边包括EDA和包括美国开发的技能的制作设备。鉴于美国公司现在是EDA和要害设备的仅有可行供应商（见表17），这些操控方法严峻地影响了我国实体收购美国的半导体产品，乃至影响了他们从非美国供应商那里收购半导体。

  在这些规矩的压榨下，我国正在开发和寻求代替方案， 虽然这或许需求一些时刻，但削减对美国半导体供应商的依托和供应链本乡化的主意正在我国成为实践。

  正如上一节所述，我国消费了全球半导体的24%(表3中的“规范C”)，这使得它成为国际上第二大商场，简直与美国相等。由于他们是国际上最大的电子设备制作中心，因而我国也成为制品芯片出口的首选意图地。此外，我国正在活跃出资半导体制作业：在2020年，我国制作的芯片占了全球总产量的15%。依据猜测，他们将在未来十年将产能前进至40%。

  这些两边严峻局势的持续或许会对美国和依托美国技能的半导体企业和职业发生深远的负面影响，他们或许会被阻挠向一些重要的我国客户出售，假如他们无法向任何我国公司出售，这个带来的影响更是不敢幻想的。

  抵触的持续还或许引发我国的反击，这或许会直接或直接影响全球半导体供应链。众所周知，我国在稀土资料方面具有很高的份额，虽然这些资料只占总出产本钱的一小部分，但它们是半导体的重要组成部分。这是全球软弱的半导体供应链中经常被忽视的一环。

  依据咱们的剖析，在17种要害原资料的提取中，我国抢先于其间的9种，一同在14种资料的提炼方面处于抢先方位。跟着稀土在产品商场上的买卖，整个供应链都会感遭到对我国出口的约束，并或许打乱全球电子设备的出产，然后按捺对半导体的需求。

  终究，美中抵触也助长了两边开展自给自足半导体的期望。对我国来说，这首要是对其长时间尽力的扩大和加快，并取得了进一步的紧迫性。就美国而言，与我国不断晋级的战略竞赛露出了他们由于半导体制作高度会集带来危险，这也在当地引发了一些关于半导体制作自给自足的的揭露争辩。

  在如欧洲、日本和韩国等国际其他区域，，由于看到美中抵触给半导体带来的影响，加上最近广泛存在的半导体缺少给轿车工业带来的影响，多种实际唆使他们增强对半导体的重视。此外，他们自己的公司在半导体职业的某些范畴具有全球抢先方位，但他们发现自己由于运用了美国技能，而被约束出售，这进一步加快了他们的改变。

  半导体对经济添加和国家安全都具有战略重要性。半导体供应链已成为一个要害范畴，为其有必要加强其事务弹性和接连性，这也必将成为21世纪地缘政治竞赛的抢手范畴。

  考虑到上述的两种危险，国际各国政府都期望采纳举动，完结半导体的“自给自足”或技能“独立”或“可控”的概念正在作为潜在的可取的国家方针方针被广泛评论，这些评论一般侧重于半导体制作。可是，假如大多数国家或区域要从头树立本乡或近本乡的芯片制作才干，以削减上述危险，并维护其国家利益，了解这些制作需求多少出资是有协助的。

  咱们来剖析看一下两种状况：一种是每个区域寻求彻底的半导体自给自足， 而不是更灵敏、更有针对性的出资，旨在添补战略高危险缺口，曾经进全球供应链的恢复力。为了阐明这种状况，咱们在表20提出了一个假定的极点状况，那便是国际上每个首要区域都期望在供应链的一切层面上严厉树立半导体“自给 自足。这将意味着国内企