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過去十年中，美國半導體工業在研發領域投資 $3120 億美元，僅 2018 年就 $390 億美元——幾乎是世界其他國家在半導體研發領域投資總額的兩倍。
不得不承認，美國在半導體產業中確實有著先足的優勢，但其他國家也毫不示弱，其中尤以中國發展最為突出。于是，美國為了保住自己的“霸主”地位，提出了限制對華貿易的政策，那么，這對于美方和中方來說，究竟是利是弊？
近日，美國波士頓咨詢公司發布了一份題為《限制對華貿易將如何終結美國在半導體行業的領導地位》（How Restricting Trade with China Could End US Semiconductor Leadership）的研究報告。（以下簡稱《報告》）《報告》預判了中美貿易摩擦在芯片領域的兩種可能走向。指出如果美國持續加大對中國的商用芯片出口管制力度，美國半導體公司的競爭力將會被削弱，美國在半導體領域的長期領先地位會受到威脅，對美國半導體產業帶來深遠的負面影響，甚至遠超"中國制造 2025 "政策的預期效果。
如果美國對中國限制的政策態度繼續加強，由于韓國在內存、顯示器、圖像處理和移動處理器等關鍵產品方面的強大能力，以及它擴大生產能力的能力，韓國可能會取代美國，成為全球半導體行業的領導者。
同時，該報告還結合當前美國對中國技術限制的政策不確定性水平，評估了兩種可能的情況，并結合這兩種情況預判了這將對中美兩國半導體產業的短期和中長期影響程度。
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文檔來源：波士頓咨詢公司
在數字轉型和人工智能時代，強大的半導體工業對美國的全球經濟競爭力和國家安全至關重要。而美國 一直是全球國家半導體領導者，占據 45% 至 50% 的份額。并且美國的領導地位建立在一個良性的創新循環中，這種循環依賴于進入全球市場的機會，以達到為持續保持美國技術領先于全球競爭對手的大量研發投資提供資金所需的規模。
除去中國工廠對外國公司的制造活動，中國公司占全球半導體需求的 23% 。 如今，中國的半導體工業（沒有外國半導體公司在中國建造的制造工廠）只占國內需求的 14% 。 顯然，中國是美國半導體行業的最重要的市場之一。
據此，波士頓估計，“中國制造 2025 ”計劃將使中國半 導體自給率到 2025 年提高到 25% 至 40% 左右，使美國的全球份額降低 2 至 5 個百分點。
所以，對中國獲得美國技術的廣泛單邊限制可能會大大加深和加速美國公司的份額侵蝕。在接下來的三到五年中：
美國公司如果繼續遵守現行《實體名單》所規定的限制，則將失去 8% 的全球份額和 16% 的收入；如果美國完全禁止半導體公司向中國客戶出售產品，那么全球市場份額將損失 18% ，其收入將損失 37%，這實際上將導致技術與中國脫鉤。
這些收入下降將不可避免地導致研發和資本支出的大幅度削減，并在美國半導體行業中損失 15000 個至 40000 個高技能直接工作。
此外，根據 Gartner 的數據，2018 年美國半導體公司（包括在自己的工廠中設計和制造產品的集成設備制造商(IDM)，以及依靠獨立代工廠制造其芯片的無晶圓廠設計公司）在全球半導體市場中提供了約 48%的份額。而在從 PC 和 IT 基礎設施到消費電子產品的所有最終應用市場中，美國在 32 種半導體產品類別中的 23 種中均處于領先地位。
事實上，美國半導體產業在全球的領先地位歸功于大量研發投資帶來的技術卓越和產品創新。 半導體是由高度先進的制造工藝生產的高度復雜的產品。 改進往往需要在艱苦的科學上取得突破，而這需要多年才能實現。 過去十年中，美國半導體工業在研發領域投資 $3120 億美元，僅 2018 年就 $390 億美元——幾乎是世界其他國家在半導體研發領域投資總額的兩倍。 就美國政府而言，它在基礎研究方面投入了大量資金，這有助于彌合學術突破與新商業產品之間的鴻溝。但是，與其他國家相比，美國的政府投資多年來一直持平或下降。
盡管在全球范圍內擁有明確的領導地位，但美國半導體行業仍面臨著巨大的競爭。因為類似智能手機、個人計算機和消費電子等終端產品都擁有很短的周期，但是它們占有一半以上的半導體總需求，那就意味著美國半導體公司必須每年進行激烈競爭才能贏得每款新一代設備的供應合同。
在全球 32 條半導體產品線中，有 18 條(占全球總需求的61%)線中至少有一家非美國公司的全球市場份額為 10% 或以上，這使其有可能成為替代美國的可行選擇。
根據中國半導體工業協會(CSIA)的數據，在過去五年中，在中國運營的半導體公司的報告總收入每年以超過20%的速度增長。除了外國半導體公司在中國的經營，據估計，2018 年中國公司在全球半導體銷售和半導體制造領域僅占 3% 到 4% 的整體份額，其中，中國在無晶圓廠設計方面的進步最為顯著：首先，中國 Fabless 在過去幾年里凈增，中國半導體協會的報告顯示，該國目前有 1600 多家本地公司，在全球市場中所占份額總計為 13% ，而在 2010 年，這個數字為 5% 。
在需求上，中國目前占全球半導體需求的 23% 。這意味著，美國半導體公司僅占中國終端設備制造商總需求的 14% 。
中國政府之前還制定了一個稱為"中國制造 2025 "的計劃并設定了一個宏偉的目標——實現半導體自給自足。其目標是到 2025 年使國內供應商滿足該國 70% 的半導體需求。迄今為止，中央和地方政府已對該計劃承諾了約 1200 億美元的規劃。此外，中國還積極尋求海外人才和并購機會。
分析人士預計，到 2025 年，中國將用本地設計的半導體來滿足其國內 25% 至 40% 的需求，這是目前水平的兩倍以上，但仍低于其自身 70% 的目標。
正是在這樣的大背景下，美國感到了威脅，于是不斷采取行動以保全自己在全球半導體產業的地位，但這份《報告》認為，這樣做的結果是：對華限制會使美國半導體企業的營收和市場份額受到顯著的影響，削弱美國持續對創新研發進行大規模投資的能力，導致其半導體產業所依賴的創新周期中斷，并最終喪失行業的領先地位。韓國可能會在幾年內超過美國成為世界半導體領導者，而中國可以長期獲得領先力。
強大的、財務健康的半導體工業對美國具有戰略重要性。 半導體能夠推動經濟增長的技術突破，對國家安全至關重要。
過去的三十年中，半導體行業一直是信息和通信技術( ICT )連續革命性發展的核心。反過來，ICT 的突破已成為經濟增長的推動力，使美國自 1988 年以來在生產率增長和實際 GDP 增長方面都優于其他高收入國家，美國半導體技術使這些技術的進步成為可能，也影響了世界其他地區。
過去的三十年中，每個芯片的晶體管數量增加了近 100 萬倍，處理能力提高了 45 萬倍，并且每年降低了20% 到 30% 的成本。這項技術的飛速發展，使計算設備從 1980 年的大型機過渡到 2010 年的智能手機。如今，全球有超過 50 億人擁有智能手機，半導體行業本身也實現了快速發展：自 1987 年以來，半導體（工業收入占全球名義 GDP 的百分比）增長了 2.8 倍。全球半導體需求以年均 8.6% 的速度增長，并在 2018 年達到了 4750 億美元。
我們正處于由技術驅動的全球經濟另一次大規模變革的早期階段：數字化轉型和 AI 時代。增強型/虛擬現實體驗，無人駕駛汽車，物聯網（IoT）和工業 4.0 系統等革命性應用程序以及智能城市正逐漸成為商業現實。實現這些新應用中的每一個都是半導體技術的進步。而且，半導體行業目前正在測試首批量子計算原型，其運行速度可比當前計算機快 1 億 倍。
半導體工業起源于 20 世紀 50 年代的美國國防工業。 雖然美國國防部( DoD )目前約占該行業收 入的1%，但電子部件在國防和武器系統中無處不在，因此對美國的軍事能力仍然至關重要。 在 2018 年美國國防戰略中提出的國防現代化優先事項包括微電子、5G 和量子科學作為需要美國投資的戰略領域。 其他優先領域-如網絡安全、人工智能、自主系統和先進的成像設備也嚴重依賴先進的半導體能力。
隨著數字化連接的電子系統對于管理先進武器系統以及關鍵基礎設施和信息變得越來越重要，能提供可靠和安全組件的可信賴半導體供應商對于國家安全變得更加重要。為此， 美國國防高級研究計劃局率先開展了一項為期多年的電子復興計劃。該計劃的重點是通過與美國公司建立公私合作伙伴關系，來設計用于軍事用途的半導體設計和基礎技術。同時，國防部正在倡導"可信賴和有保證的微電子"等計劃，以確保用于國內供應的價值鏈制造層的安全。該計劃在 2020 年的 90 種國防部研發計劃中占第二位。
中美之間的貿易摩擦給美國半導體產業帶來一系列新挑戰。迄今為止，中國已將半導體從其對美國產品征收的關稅提高名單中排除在外，以反擊自 2018 年初以來一系列中國進口商品征收更高的美國關稅。
此外，半導體處于其他有爭議問題的中心，例如美國政府對華為和其他中國實體公司施加的美國公司技術訪問限制，它們認為這與美國的國家安全或外交政策利益背道而馳。
中美貿易沖突的持續進行，可能會損害美國半導體公司在中國開展業務的能力，使其與中國和其他地區的競爭對手拉近距離。這可能會對美國半導體公司從中國設備制造商那里獲得收入構成直接風險，并進一步威脅美國半導體行業維持其創新和全球領導力良性循環所需要的規模。
據此，《報告》評估了美國繼續限制半導體對華貿易可能對美國半導體產業可能出現的兩種情況：
在這種情況下，中國將不再對美國半導體征收任何關稅，但在可預見的將來，華為和美國商務部實體名單中包括的其他幾家中國公司在美國獲得美國開發技術的廣泛限制仍將繼續。不在實體名單上的中國公司，將被允許從美國供應商那里采購半導體，但由于軍事應用而已經受到出口管制的特定組件除外。
維持現狀的四個主要直接影響是：
跨國技術公司可能會將其部分供應鏈從中國轉移到其他國家，以便它們可以繼續為美國市場提供服務，而無需受到關稅和其他對從中國出口的產品的潛在限制。
出于對美國限制會損害其功能和質量的擔憂，中國境外的消費者和企業將不愿購買中國的技術產品。結果，中國科技公司在美國以及其他發達市場中的市場份額將受到侵蝕；相反，隨著買家因關稅，監管措施，消費者信心或價格上漲而避開美國產品，美國科技公司將在中國失去市場份額。只是來自國內品牌的海外競爭壓力增加。
實體列表中的中國公司將用來自中國，歐洲和亞洲其他供應商的組件替換基于美國技術的組件。
未列入實體名單的中國設備制造商將積極擴大半導體供應商的種類，以減少它們對美國技術的接觸，因為它們預計美國限制可能會升級。這將包括加快內部的努力，中國一些主要的智能手機，消費電子產品和互聯網公司已經在進行內部努力，以設計自己的芯片。
預計影響將在 2~3 年后顯現，3~5 年后美國半導體企業從中國市場獲得的營收將減少 55%，全球市場份額下降 8%，全球營收減少 16% ，研發投入下降 13%~25% 。
而美國半導體公司損失的另一半收入將流向歐洲或亞洲的替代供應商。重要的是，這種從美國到非美國供應商的收入轉移不會使中國更加自給自足。因此，這部分對美國公司的負面影響將與"中國制造 2025 "計劃的預期效果完全分開，并進一步增加。
那么，這將扭轉美國半導體產業創新良性循環的方向——降低研發投入將降低美國公司保持其在技術和產品方面領先于全球競爭對手的能力，從而進一步削弱美國在中國以外市場的份額。
在這種情況下，將有效禁止美國半導體公司向所有中國客戶出售產品，而不僅限于目前的實體名單上的客戶。該禁令將涵蓋所有出售給中國設備制造商或在中國組裝產的非中國制造商的半導體組件。
中美貿易緊張局勢的升級導致全面的美國技術出口禁令將導致兩國技術產業脫鉤。這將使美國半導體公司無法進入龐大的中國市場，并迫使中國設備制造商尋找替代供應來源。
這種假設也有四個影響：
新興的國內供應商存在，并可能會隨著時間的推移而擴大規模。中國電子設備制造商將把采購轉移到既有的國內供應商。
中國電子設備制造商將把采購業務轉向國內老牌供應商。這意味著即使沒有業界領先的設計工具，替代供應商也能保持競爭力。這也取決于它們是否有能力擴大和提升中國日益增長的國內代工能力，或者保持與亞洲主要代工伙伴的聯系。
短期內，中國設備制造商將把采購轉向亞洲或歐洲其他地區的現有供應商。假設這些海外供應商繼續不受限制地使用美國開發的設計工具和制造設備，與中國客戶做生意不受限制。從中期到長期，中國可能會尋求完全或部分地用國內供應商取代第三國供應商，以實現其半導體自給自足的既定目標。
中國將加速其本土替代品的開發。在某些情況下，中國消費者可以用其他芯片替代美國最先進的處理器。例如，中國公司可以設計自己的專用集成電路，來代替美國的 CPU、GPU 和 FPGA。另一種選擇是開發基于不受美國出口管制的架構的處理器，例如 RISC-V 開源架構。這種高度復雜的半導體產品需要先進的設計工具，而目前只有美國的供應商可以提供這些工具，因此中國必須自行開發一套設計工具，或者從第三方國家尋找能夠設計這些關鍵替代元件的新供應商。
隨著時間的推移，美國半導體公司可能會失去其技術和產品優勢比全球競爭對手，不可避免地導致進一步的市場份額侵蝕。 從中長期來看，美國半導體公司的全球份額將從 48% 下降到大約 30% 。 美國也將失 去其在該行業的長期全球領導地位。
除了上述兩種可能出現的情況外，《報告》還揭示了一個風險：
如果將美國半導體公司排除在中國市場之外可能引發該行業的劇烈結構變化，對美國的經濟競爭力和國家安全產生深刻、不可逆轉的影響。
如果美國半導體公司的全球份額下降到大約 30% ，美國將把其長期以來的全球半導體領導地位讓給韓國或中國。
更根本的是，美國可能在很大程度上不得不依賴外國供應商來滿足本國對半導體的需求。預計每年研發投資將減少 30% 至 60% ，美國工業可能不再能夠提供滿足美國國防和國家安全系統未來需求所需的技術進步。
一旦美國工業失去其全球領導地位，它將極不可能恢復它。 如果這種模式成立，中國半導體公司也可能成為國際市場上的積極競爭者，獲得更多的全球份額。對中國公司的全球市場份額與其他技術部門觀察到的中國國內市場權重之間的比率進行推斷，中國半導體行業的長期全球份額可能達到 35% 至 55% 。 隨著中國半導體企業加速海外擴張，行業利潤率可能會大幅壓縮。 因此，美國半導體公司將無法維持今天的高研發強度。 當前創新的良性循環可能會逆轉，而成為一個惡性循環，美國公司陷入競爭力下降、市場份額和利潤萎縮的惡性循環。
因此，《報告》認為美國政府需要客觀評估對華限制的政策結果：如果保持現狀，甚至加大范圍和力度，美國公司降低全球市場份額和營收，將影響美國半導體行業的良性創新周期，并進一步讓美國公司陷入研發投入降低、抑制半導體產業的發展的下行漩渦。
同時，美國政策制定者必須設計解決方案，解決方案應同時解決兩個問題：美國國家安全問題、保護美國半導體公司的全球市場準入。
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