美国的芯片之痛在那里？

来源：IPP评论  2021-9-23

作者：谢娜，FCCA，新加坡注册会计师（CA），前新加坡公共政策研究院执行总裁，现新加坡会计师事务所执行董事。

近来，全世界都在经历着芯片短缺的苦恼，而中国也正在承受着美国芯片行业出口限制所带来的电子行业的阵痛。作为世界半导体行业的领军人，美国的芯片行业将经历怎样的境遇？本文将从美国半导体行业自身困境、相关企业近来的表现情况和中美的政策路径选择等方面来对此问题进行分析。

美国半导体行业协会对自身困境的分析

2021年4月，美国半导体协会（Semiconductor Industry Association, SIA）和波士顿咨询公司（Boston Consulting Group, BCG）在联合发布的名为《在不确定时代下加强全球半导体供应链》（Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain in an Uncertain Era）的报告里论述，由于半导体行业需要深厚的技术知识积累，并依赖于庞大的规模，导致过去的三十年中发展起来的全球半导体供应链体系是一个高度专业化的体系，其中各个区域根据他们的比较优势扮演着不同的角色。例如美国在研发密集度高的领域处于领先地位，包括电子设计自动化（EDA）、核心知识产权（IP）、芯片设计和先进设备制造；东亚各国则处于晶圆制造的最前沿；中国在组装、封装和测试方面处于领先地位。

所有国家都在这个一体化的全球供应链体系中相互依存，依托自由贸易使材料、设备、知识产权和产品在全世界流动。这种全球结构为半导体产业发展提供了巨大的价值，使该行业能够在成本控制和性能提升方面持续飞跃，从而使信息技术和数字服务呈现爆炸式成长。

但是，在最近的几年里，一些不稳定因素也在这个区域化的体系里出现了，这些因素为行业持续性的发展带来了诸多风险。

第一，行业的过度区域集中化使各种风险程度加大。根据美国半导体协会的报告显示：在整个供应链中有超过50个组成点，其中一个区域就占全球市场份额65%以上（尽管相关的风险水平都各不相同）。其中，芯片制造又成为此问题的焦点，因为约75%半导体制造能力，以及关键材料供应商，如硅晶圆、光刻胶和其他特殊化学品，集中在中国和其它东亚国家，而这些地区都是地震频发地带且地缘政治局势也比较紧张。此外，世界上最先进的10NM以下工艺制造能力的晶原厂目前位于韩国（8%) 和中国台湾（92%）。自然灾害、基础设施被破坏导致的停工或国际冲突发生在上述任何一个地区，都可能导致芯片供应中断。

从历史来看，1993年日本住友化学工厂的爆炸影响了全球环氧树脂60%的供应，美国市场的存储芯DRAM的现货价格从平均30美元/兆字节上涨到大约80美元/兆字节；1999年9月台湾中心地区发生强烈地震，导致新竹科学园因停电关闭六天，内存芯片价格翻了三倍，IBM、惠普、英特尔和施乐等电子公司的股价在一个月之内滑落18%-40%；2011年日本发生了大地震，随后发生海啸和核电站危机，几家晶圆厂被迫关闭几个月，25%的硅晶圆和75%氧化氢的全球供应受到影响；2019 年，日本和韩国地缘政治局势紧张，日本对半导体材料出口到韩国实施管制，对半导体出口的影响每月约达70亿美元；2020 年 12 月，台湾的一间内存生产厂停电仅一小时，影响全球10%的DRAM供应；2020年10月和2021年2月台湾的封装基板厂发生两次火灾了影响封装和测试服务，使全球组装能力不足，加剧了2020 年最后几个月出现的全球芯片短缺情况；2021年德克萨斯州的极地涡旋造成大范围停电，日本的瑞萨晶圆厂的火灾也进一步加剧了全球芯片供应短缺，尤其是对于汽车市场。所以芯片制造能力高度地理集中的现象，已经成为实现提升半导体供应链韧性新的关注点。

图源：网络

第二，行业体系中重要国家之间政治局势的紧张会严重影响供应链体系。除去之前提到的日本和韩国之间的政治局势影响着全球芯片业，近几年来，在经济体量最大的中美两国之间的持续紧张关系中，半导体也占据突出地位。2019年和2020年美国政府实施了一系列出口管制措施，限制对华为和其他被认为威胁美国国家安全和外交利益的中国公司对含有美国科技的半导体产品进口。无论是美国半导体公司还是依靠美国开发技术的外国供应商，都很可能会被阻止出售产品给一些重要的中国客户，这将导致其收入大幅减少，损害其生存的能力和其目前在研发方面的投资水平，因此放慢整个行业的创新步伐。

冲突的延续还可能引发中国的报复性回应，这直接或间接地影响了半导体供应链，如稀土材料和其他十种关键材料的供应，例如锗、锂或钨。虽然这些材料仅占总生产成本的小部分，但它们是关键组件的基石，存在于汽车、计算机和许多其他高价值产品中，在全球供应链中是一个经常被忽视的漏洞。SIA和BCG的分析表明中国在所需的17种元素中有9个在原材料的供应方面处于领先地位，在14个元素的精炼方面处于领先地位。

美中摩擦也在刺激着双方实现半导体自给自足的需求。对中国来说，从2015年出台的“中国制造2025”计划看出其本来就打算通过长期努力发展强大的国内半导体产业，美中摩擦带来的后果很可能是强化其目标。就美国而言，不断升级的与中国的战略竞争以及半导体制造在东亚（尤其是台湾）的高度区域集中所反映的各种风险，引发了一些关于实现半导体产业全面的国内自给自足的、具有可取性的公开辩论。在世界其他地区，如欧洲、日本和韩国，一些拥有全球领先地位的公司发现自己由于依赖美国的上游开发技术，而被限制销售给一些中国的下游公司，再加上受到汽车行业的半导体短缺的广泛影响，引起了这些地区人们对独立发展半导体技术在国内经济中重要性的关注。

第三，半导体行业和国家安全有着很紧密的联系。现代国家安全很大程度上是取决于科技水平，而这里面半导体行业的科技水平又起了决定性作用，所以说芯片行业的发展在很大程度上决定着一个国家的国家安全和军事地位。美国作为全球科技尤其是半导体行业的领先者，在芯片行业的全球性布局和运筹方面，必须把国家安全性这一因素考虑进去，而不能仅仅只是从商业和经济利益出发。所以说，在经济、科技和安全这三方面因素中，必须寻找一个平衡点，而不能一味地追逐利益。这三方面的权衡，很可能影响到全球范围内整个半导体价值链体系。这里面的最明显的例子，就是以上提到的近来的中美在半导体行业的摩擦。

芯片行业近来的表现情况

造成全球性的芯片短缺的因素很多，除疫情的影响外，也包含了以上所提到的各种风险的发生。但是总体来说，根据Gartner的数据显示，2020年半导体行业市场总额并未萎缩，而是实现了10.4%的增长。这里面市场份额排名第一的美国公司英特尔的增长率为7.4%, 在其年报里，英特尔宣称自己在相关产品领域里的业绩有受到美国出口限制的影响。尤其是一间位于台湾的芯片公司联发科技（MediaTek）的表现很亮眼，实现了2020年全年38.1%的增长。Gartner分析其原因，认为这主要是因为美国出口限制对于华为运营的影响。

对于另外一间知名的美国芯片公司高通（Qualcomm）来说，美国政府的禁令也对其产生影响。2020年，《华尔街日报》曾援引高通的一份简报称, 高通正在游说美国政府允许其向华为出售芯片。高通称, 美国针对华为的相关禁令可能会把价值高达80亿美元的市场拱手让给高通的海外竞争对手。根据华尔街日报取得的游说文件,包括中国台湾的联发科技以及韩国的三星，均是被高通点名可能会抢走其生意从而受惠的“其他竞争者”。

中美的政策路径选择

在半导体行业竞争方面，美国一直占主导地位，中国以及其他国家，一直是处于被动反应的位置。从各方博弈上看，美国的路径选择就显得尤为重要。总体来看，美国的路径选择有三个：第一个路径选择是回到2018年的基本情况，即没有出口限制的情况；第二个路径选择是保持现状，即在合适的程度内，对中国市场的份额进行有针对性地分散化转移；第三个路径选择是完全抛弃中国市场，实现完全的国内全行业自给自足。

根据BCG的另一份报告《对中国的贸易限制如何结束美国在半导体领域的领导地位》（How Restrictions to Trade with China Could End US Leadership in Semiconductors）中的研究结论表明，如果美国选择第一个路径，那么它的利益将最大化，即保持其48%的市场份额和全球领先地位；但如果美国选择的是路径三，那么它的市场份额将在很快的时间内跌落至30%，同时失去行业领先地位，转而被韩国取代，而且在具体操作上，路径三是一个不太可能实现的路径；如果美国选择路径二，它的市场份额将会在二至三年的时间里跌落至40%，但是仍然保持其行业领先地位。

而对于中国来说，如果美国选择第一个路径，再加上中国的制造2025计划，中国的半导体行业的整体自足率将由2018年的14%升至25%到40%的区间；如果美国选择路径二，中国此行业的自足率会升至25%；如果美国选择路径三，中国的半导行业整体自足率会上升至40%。

综合以上的情况分析，作者认为，路径二是美国最有可能选择的路径。虽然此路径下，中美行业都会受到一些程度上的打击，但是这些打击是在美国乃至整个产业链可承受范围之内的。同时，路径二更具有可行性，美国也考虑到了国家安全和外交利益等方面的因素，是经济、科技和安全方面更为均衡的路径选择。

对于行业内的具体公司而言，可以将其公司的运营（包括供应商）在市场地理上进行一定程度的分散化处理。同时，在本身价值链的处理方面，进行一些纵向的融合性发展，将会是未来整体芯片产业公司的发展趋势。目前，行业内的一些公司已经这样做了，比如一些公司在东南亚建立更多的制造工厂；美国的苹果公司宣称自己的MAC电脑将更多地使用由自己研发的ARM结构下的芯片；中国华为公司更多地使用自己研发的芯片等等。

总体来说，美国的芯片之痛本质来说也是整个产业之痛，是由整个产业对经济整体发展和国家安全起到的决定性作用而造成的政治、经济和技术的互相牵制的体现。这里牵涉到的国家不会仅仅只是中国和美国，而是所有的国家。这个产业链上的每个国家也许都要转换思维，意识到在这个产业领域，需要考虑到更多的因素，而不仅仅是经济增长和产业发展速度，并应在充分保护自己国家利益的同时，也尊重其它国家的各种考量，以寻求在经济、技术和政治三个因素下的最佳平衡点，这也许是当下在此领域中全人类都应该要去仔细研究的问题。

多年前，人们还在担忧人类会不会被自己制造出来的人工智能毁灭，但是多年之后的当下，我们看到，对于此问题的谈论渐渐地少了，而谈论更多的是人类自身内部矛盾的问题。很明显，这个担忧没有那么快到来，人们也许可以对此稍稍松一口气了。