近期，为了评估中美贸易摩擦对美国半导体行业的影响，美国半导体工业协会，委托波士顿咨询集团进行了一项独立研究，并出具了一份报告。该机构将半导体行业分为32个类别，罗列了美国的优势项目，及哪些可替代的可能性较大，并预测未来三到五年内，美国半导体会出现哪些走势，以及对中美双方产生何种影响。芯三板对这篇进行了翻译，带领读者以一个客观而又全面的视角解读半导体产业的未来格局。

摘要

强大的半导体对于国家经济竞争力与国家安全至关重要，美国长期以来一直是全球半导体行业的领头羊，拥有45%至50%的市场份额。美国的领导地位建立在一个良性创新周期的基础上，这一周期依赖于进入全球市场，以实现所需的规模，为巨额研发投资提供资金，从而始终保持美国技术领先于全球竞争对手。

除了中国工厂为外国公司提供的制造活动外，中国公司占全球半导体需求的23%。今天，中国本土的半导体产业只满足了14%的国内需求。预计2025年中国的半导体自给率将提高25%到达40%，从而使得美国在全球的份额减少2到5个百分点。

美国对于中国的技术限制，可能会显著加深加速美国半导体企业市场份额的流失，从现在来看，非美国供应商已经可以满足中国70%的半导体需求了，在接下来的三到五年时间里，可能会出现以下三种情况。

最后的结果是，韩国可能在几年内取代美国，成为全球半导体行业的领军者。从长远来看，中国可能会取得领导地位。通信网络设备和其他科技行业的经验表明，一旦美国失去全球领导地位，这种动态就会有效地逆转该行业的良性创新周期，将美国企业推入竞争力迅速下降、市场份额和利润率不断下降的恶性循环。较低的研发投资将抑制美国半导体行业的增长，并最终可能迫使美国依赖外国半导体供应商。

中美摩擦给美国半导体企业带来了巨大的阻力。自“贸易战”开始以来，美国最大的25家半导体公司的收入同比增长中位值，从2018年7月第一轮关税实施前的4个季度的10%，大幅降至2018年底的约1%。在美国2019年5月限制向华为出售某些技术产品后的三个季度里，美国最大的半导体公司报告营收中值下降了4%~9%，这些公司中有许多都将与中国的贸易冲突列为业绩的一个重要因素。

美国半导体领先的秘诀——良性循环

根据Gartner的数据，美国的半导体公司——包括集成设备制造商(IDMs)和无晶圆厂设计公司——在2018年占据了全球48%的半导体市场。事实上，美国在32个半导体产品类别中的23个都处于世界领先地位。

美国半导体公司将这种市场成功转化为强劲的财务业绩。在过去五年里，它们的股东年平均回报率接近14%，比标准普尔500指数高出4个多百分点，截至2019年11月，它们的总市值已达到约1万亿美元。这种持续的财务实力对该行业在未来继续大力投资研发至关重要。

事实上，美国半导体行业的全球领导地位要归功于大量研发投资带来的技术卓越和产品创新。半导体是由高度先进的制造工艺生产的高度复杂的产品。改进常常需要在多年才能实现的硬科学上取得突破。

半导体是高度复杂的产品，由高度先进的制造工艺生产。改进往往需要长年累月的科学突破才能实现。在过去的十年里，美国半导体工业在研发上投入了3120亿美元，仅在2018年就投入了390亿美元——几乎是世界其他国家半导体研发投资总和的两倍。就美国政府而言，它在基础研究上投入了大量资金，这有助于填补学术突破和新商业产品之间的鸿沟。然而，与其它国家相比，美国政府投资多年来一直持平或下降。

技术领先使美国公司建立了一个创新的良性循环。大规模的研发工作带来了更先进的技术和产品，进而带来更高的市场份额，通常也会带来更高的利润率，从而为这种良性循环提供了动力。

这种良性循环的核心在于两个因素:研发强度和规模。从历史上看，美国半导体公司在研发方面的投资一直占其收入的17%至20%，远远高于其他地区半导体公司7%至14%的投资比例。事实上，2018年美国半导体企业的研发强度在美国经济的所有行业中排名第二，仅次于制药/生物技术行业。

规模是创新良性循环的第二支柱。2018年，美国半导体行业的全球产品收入约为2260亿美元，远远超过其他竞争地区的同行。它的规模是韩国半导体产业的两倍，是日本半导体产业的5倍，是欧洲半导体产业的6倍，是中国半导体产业的15倍。

开放国际市场是扩大规模的关键要求，因为美国国内市场占全球半导体需求的比例不到25%。大约80%的美国工业收入来自对出口市场的销售，包括占全球需求约23%的中国。根据美国国际贸易委员会(US International TradeCommission)的数据，按价值计算，2018年半导体是美国第四大出口产品，仅次于飞机、成品油和原油。

接入全球产业链的美国半导体，可以利用高度专业化的资源来制造日益复杂的产品。例如，依靠台积电的晶圆制造，ASML的光刻机，日本企业的半导体材料，美国在各种电子材料方面同样依赖于外国合作伙伴;用于某些工序的设备;以及用于芯片的制造、组装和测试。没有任何一家公司或国家具备控制整个供应链的技术能力。

全球竞争格局加剧

尽管美国半导体行业在全球处于明显的领先地位，但它面临着相当大的竞争。智能手机、PC和消费电子产品等终端市场的快速产品周期意味着，美国半导体公司每年都必须展开激烈竞争，以赢得每一代设备的供应合同。

在全球行业分类中的32个半导体产品线中，占全球需求总量61%的18条产品线中，至少都有一家非美国公司占据10%的市场份额，这就使得这些公司能够替代美国半导体企业。

此外，美国半导体企业正面临来自韩国和中国的日益激烈的竞争。自2009年以来，韩国和中国的市场份额分别增长了12和3个百分点。与此同时，美国企业在美国本土市场也面临着日益激烈的竞争。欧洲和日本的领先半导体企业正加大投资力度，以扩大自己的投资组合和业务，通常是通过大规模收购。

韩国

韩国市场份额的增长，在一定程度上反映了市场对存储产品需求的飙升。韩国两家公司都是存储产品领域的全球领军企业。三星大力推动各种附加半导体产品,如显示驱动程序,图像传感器和集成移动处理器，这些产品除了内部自产自销外，相当大一部分销往全球，从而提高了该国在半导体行业的竞争力，也为韩国的发展做出了贡献。

中国

与此同时，自本世纪初以来，中国在半导体设计方面取得了稳步进展，当时它几乎没有任何业务。几十年来，发展国家半导体产业，减轻对外国供应商的依赖，一直是中国政府的优先政策。根据中国半导体工业协会(CSIA)的数据，在中国本土的半导体公司报告的总收入在过去5年中以每年超过20%的速度增长。2018年中国公司在全球半导体销售和半导体制造中仅占3-4%的份额。无晶圆厂设计的进步最为显著，近年来中国的无晶圆厂设计活动呈爆炸式增长。CSIA报告称，中国目前有1,600多家本土企业，占全球市场的份额总计13%，高于2010年的5%。

在需求方面,中国目前占全球半导体需求的23%。这意味着国内半导体公司只占中国终端设备制造商总需求的14%。

“中国制造2025”制定了一个雄心勃勃的半导体自给自足目标，其目标是到2025年使国内供应商满足全国70%的半导体需求。为了支持这一努力，中国正在使用各种政策手段，包括国家支持的投资基金，为本土半导体开发和制造提供资金。到目前为止，中央和地方政府已经承诺为该计划投入约1200亿美元。中国也在积极寻求海外人才和并购机会。

虽然中国距离实现自给自足的目标还有很长的路要走，但似乎在半导体设计的几个关键领域取得了重大进展:

鉴于这些发展，分析人士预计，到2025年，中国将利用本土设计的半导体满足25%至40%的国内需求——是目前水平的两倍多，但仍低于其70%的目标。

贸易摩擦威胁美国半导体领导地位

中美之间的贸易和地缘政治摩擦给美国半导体行业带来了一系列新的严峻挑战。迄今为止，中国基本上将半导体产品排除在关税之外。自2018年初以来，中国对一系列进口自美国的产品加征关税，以报复美国提高关税。与此同时，半导体是其它有争议问题的核心，比如美国政府对华为和其它中国实体实施的技术准入限制，美国政府认为这些限制违反了美国的国家安全或外交政策利益。

美国和中国在2020年1月签署的“第一阶段”协议，包含了与半导体行业相关的几个领域的条款，如知识产权保护和技术转让要求。然而，它没有解决其它复杂的问题，比如国家对国内半导体企业的支持。对某些中国实体获得与美国国家安全担忧相关的美国技术的限制依然存在。

双边冲突的持续，可能危及中美半导体企业之间的公平竞争，并且使得美国半导体设备制造商损失490亿美元(占其总收入的22%)风险收入的规模威胁到美国工业需要维持其创新和全球领导力的良性循环。 

鉴于目前的不确定性水平，未来将会出现两种可能的情况:

情况一：维持现状

在这种情况下，中国将不再对美国半导体产品征收关税，但在可预见的一段时间内，美国仍将对华为和其他几家列入美国商务部实体清单的中国企业，使用美国开发的技术实施广泛限制。未被列入实体清单的中国企业，将被允许从美国供应商采购半导体，但因其军事用途而受到出口管制的特定部件除外。

维持现状的四个主要直接影响是:

1、全球科技公司可能会将部分供应链从中国转移出去，以便继续服务于美国市场，而不必对从中国进口的产品征收关税或受到其它潜在限制。

2、中国以外的消费者和企业将不愿购买中国的科技产品，因为他们担心美国的限制会损害这些产品的功能和质量。因此,中国科技公司在美国以及其他发达地区市场中的份额受到侵蚀。相反, 随着买家避开美国的产品，美国的技术公司将失去在中国的市场份额。

3、被列入实体清单的中国公司将使用来自中国、欧洲和亚洲其他供应商的组件取代基于美国技术的组件。

4、未被列入实体清单的中国设备制造商将积极推动半导体供应商多元化，以减少对美国技术的依赖，因为它们预计美国的限制可能会升级。这将加速中国几家主要智能手机、消费电子产品和互联网公司已经在进行的内部努力，以设计自己的芯片。

前两种效应对美国半导体行业的影响微乎其微。将科技供应链的部分转移到其他国家，以绕过美国对中国进口产品的限制，不会引发半导体供应商的变化。

另一方面，上述最后两个影响，意味着中国客户将不再购买美国零部件，这将对美国半导体企业产生重大负面影响。首先，目前在实体清单上的华为和其他中国公司购买的所有美国半导体，都必须转移到非美国供应商。没有直接替代美国半导体方案的仅约占实体公司半导体总需求的10-15％，这意味绝大多数中国企业都能找到替代方案。例如，2019年9月，华为发布的Mate 30旗舰机，美国制造只占比15%，其他的都已找到替代。

对于不在实体清单上的中国企业来说，取代美国供应商的努力力度可能会有所不同，这取决于美国进一步限制的潜在风险，以及能否找到针对特定零部件的可行替代供应商。只有在中国企业看到一个清晰、低风险的机会，使其供应商基础多样化的情况下，美国供应商才会全部或部分被替代。中国客户2018年已经有73%的半导体需求有了美国之外的替代供应商。

所以针对中国客户可替代程度的不同，会存在以下三种情况：

即使在这些适度的假设下，也表明美国公司由于出口的综合影响，可能会失去其在中国目前业务的50％以上。总体而言，美国半导体行业的全球市场份额将减少8个百分点，全球收入将下降16%，相当于2018年的360亿美元。具体在产品周期较短的设备，如智能手机，个人消费电子产品、PC等，将会在两到三年内出现直观体现。

对中国和全球竞争对手而言，美国的损失将是收益。中国供应商将获得美国半导体行业放弃的大约一半收入，使中国能够将其全球市场份额提高到7%左右，并将其半导体设计自给率从14%提高到25%。这一比例仍远低于《中国制造2025》设定的70%的目标，但与分析师根据中国半导体行业近期发展预测的区间低端相符。美国半导体公司损失的另一半收入，将流向欧洲或亚洲的替代供应商。

除了情况一中对收入的影响外，美国的半导体研发支出每年将减少50亿至100亿美元，资本支出每年将减少80亿美元。这将导致美国失去逾4万个就业岗位，其中1.5万个将在半导体行业。收入的损失将迫使美国公司每年减少50亿美元的研发投资，也就是13%，如果想要保持研发占收入的比例不变，以保持营业利润率不变的话。

考虑到因为中国的影响，美国的行业总收入可能会因估算而停滞或下降，美国半导体公司可能不得不削减研发支出25%（100亿美元），以实现股东回报。这将扭转美国半导体业发展的方向，降低研发投资，意味着将降低美国企业的核心竞争力，导致美国无法再同中国进行竞争。

情况二:中美科技产业脱钩升级

中美贸易紧张局势升级，导致美国全面禁止技术出口，这实际上会导致两国科技行业脱钩。这将使美国半导体企业被挡在庞大的中国市场之外，并迫使中国设备制造商寻找替代供应来源。作为对美国限制的回应，我们假设中国也将禁止美国的软件和设备，如智能手机、个人电脑和数据中心设备，进入其国内市场。这将加速中国的外国技术替代计划，该计划已于2020年在国家机构和公共机构启动。

中国设备制造商的中断程度因半导体组件而异，根据供应情况有三种不同的响应.

1、已有成熟的中国供应商供应的半导体元件。中国电子设备制造商将把采购业务转向国内老牌供应商。这意味着即使没有业界领先的设计工具，替代供应商也能保持竞争力，而目前这些设计工具只能从美国的供应商那里获得。这也取决于他们是否有能力扩大和提升中国日益增长的国内制造能力，或者保持与主要亚洲制造伙伴的联系。分析表明，在32个半导体产品类别中只有一个符合这一标准——它仅占中国半导体需求的5%。对于占中国需求23%的其他10种产品，规模虽小但新兴的国内供应商可能会随着时间的推移而扩大规模。

2、有成熟的非美国半导体供应商。短期内，中国设备制造商将把采购转向亚洲或欧洲其他地区的现有供应商。假设这些海外供应商继续不受限制地使用美国开发的设计工具和制造设备，与中国客户做生意不受限制。从中期到长期，中国可能会寻求完全或部分地用国内供应商取代第三国供应商，以实现其半导体自给自足的既定目标。总体而言，12个半导体产品类别(占中国需求的45%)属于这一类。

3、没有美国替代商可用。中国将不得不加快本土替代的开发。总体而言，占中国需求27%的9个半导体产品类别符合这一描述。在某些情况下，中国消费者可以用其它芯片替代美国最先进的处理器。例如，中国公司可以设计自己的专用集成电路，来代替美国的cpu、gpu和fpga。事实上，一些领先的中国企业已经在人工智能领域这样做了。另一种选择是开发基于不受美国出口管制的架构的处理器，例如RISC-V开源架构。这种高度复杂的半导体产品需要先进的设计工具，而目前只有美国的供应商可以提供这些工具，因此中国必须自行开发一套设计工具，或者从第三国寻找能够设计这些关键替代元件的新供应商。