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中韓崛起,全球半導體產業(yè)競爭加劇
盡管美國半導體行業(yè)在全球擁有的地位,但它仍面臨著相當大的競爭。終端市場(如智能手機、個人電腦和消費電子產品)的快速產品周期占半導體總需求的一半以上,這意味著美國半導體公司必須每年展開激烈競爭,以贏得每一代新設備的供應合同。
全球行業(yè)分類共有32條半導體產品線,在占全球總需求的61%的其中18條產品線中,每條產品線都至少有一家非美國公司的全球市場份額達到或超過10%,這些企業(yè)將有可能替代美國供應商。
目前,在處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等產品領域,美國公司的總市場份額超過90%,但即便如此,美國也并不能在這些領域高枕無憂。因為全球大客戶越來越多地為數(shù)據(jù)中心設計自己的定制芯片,他們日益傾向于優(yōu)化被稱為應用集成電路(asic)的芯片,以便在自己的大型硬件設備中使用。
此外,美國半導體公司面臨著來自韓國和中國日益激烈的競爭。自2009年以來,韓國和中國的市場份額分別增長了12%和3%。與此同時,美國公司在美國本土市場的競爭也在加劇,歐洲和日本的主要半導體公司正在加大投資力度,通過重大收購擴大投資組合和業(yè)務。
韓國市場份額的增長,在一定程度上反映了市場對存儲產品需求的飆升。韓國兩家公司都是存儲產品領域的全球企業(yè)。三星在顯示驅動、圖像傳感器和集成移動處理器等一系列半導體產品領域的強勢擴張,它既是公司不斷擴大的消費電子和網絡設備硬件產品組合的內部供應商,也是其他設備制造商的商業(yè)供應商,這對韓國市場份額的增長做出了貢獻。2019年3月,文在寅指示采取措施,提高該國在全球半導體行業(yè)的競爭力,追趕存儲市場。
自本世紀初以來,中國從初幾乎沒有任何半導體產品,到現(xiàn)在已經在半導體設計方面取得了穩(wěn)步進展。幾十年來,發(fā)展國家半導體產業(yè),減輕對外國供應商的依賴,一直是中國的政策重點。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會(CSIA)的數(shù)據(jù)顯示,過去五年中,中國半導體企業(yè)報告的總營收以每年20%以上的速度增長。除去外國半導體公司在中國的活動,2018年中國企業(yè)在全球半導體銷售和半導體制造領域的整體份額僅為3-4%。無晶圓廠設計的進步為顯著,近年來,中國的無晶圓廠設計企業(yè)呈爆炸式增長。CSIA報告稱,中國目前有1600多家本土企業(yè),占全球市場的份額總計13%,遠遠高于2010年的5%。
在需求方面,盡管行業(yè)報告和媒體經常采用各種更高的數(shù)字來衡量中國市場的規(guī)模,我們相信,中國原始設備制造商(oem)生產的器件中所包含的半導體元件的價值,是衡量全球半導體需求中真正由中國驅動部分的佳指標。按照這個標準,中國目前占全球半導體需求的23%。這意味著,國內半導體企業(yè)僅國終端設備制造商總需求的14%。

2013年成立的中國公司大陸在為加密和區(qū)塊鏈應用設計定制芯片,已成為全球。
在人工智能領域,百度、阿里巴巴和騰訊等一批擁有深厚軟件知識的大型中國新品種設計公司、企業(yè)硬件供應商和互聯(lián)網巨頭,正在投資開發(fā)自己的集成硬件和軟件的ASIC芯片。
在內存方面,清華大學集團旗下子公司長江存儲成立于2016年,其目標是在新興的3D NAND閃存領域取得突破,擁有自己的架構。
在制造業(yè),中國計劃在未來五年內將裝機容量翻一番,占全球預計新增總容量的25%以上。加上中國大陸目前在組裝和測試服務業(yè)的強勢地位,這種制造能力的大幅擴張可能會使中國大陸在2023年成為世界上大的半導體產出地區(qū)。預計中國企業(yè)將占國內新增產能的60%左右,其余產能將由外國企業(yè)在中國建設。因此,預計中國企業(yè)在半導體制造業(yè)(包括鑄造廠和IDM)的全球份額將從2018年的3%提高到2023年的7%。
中國在一個國家量子計算實驗室上投入4億美元,申請的量子幾乎是美國近年來的兩倍。
鑒于以上這些發(fā)展,分析人士預計,到2025年,中國將用本土設計的半導體滿足25%至40%的國內需求,這一比例將是目前水平的兩倍多。雖然這仍低于中國自己設置的70%自給率的目標,但將使美國在全球的份額下降2至5個百分點。

? 有成熟的非美國供應商的半導體元件。
短期內,中國設備制造商將把采購轉向或歐洲其他地區(qū)的現(xiàn)有供應商。當然前提是假設這些海外供應商繼續(xù)不受限制地使用美國開發(fā)的設計工具和制造設備,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商取代第三國供應商,以實現(xiàn)其半導體自給自足的既定目標??傮w而言,12個半導體產品類別(國需求的45%)屬于這一類。
? 沒有非美國供應商可替代的半導體元件。
國需求27%的9個半導體產品類別符合這一描述。中國將不得不加快本土替代供應商的開發(fā)。在某些情況下,中國消費者可以用其它芯片替代美國的處理器。例如,中國公司可以設計自己的集成電路,來代替美國的CPU、GPU和FPGA。事實上,一些的中國公司已經在人工智能領域這樣做了。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(fā)一套設計工具,或者從第三國尋找能夠設計這些關鍵替代元件的新供應商。
在技術脫鉤的情況下,中國的半導體產業(yè)供應鏈將呈現(xiàn)出截然不同的面貌。(見表9)中國可以繼續(xù)接觸和歐洲的半導體供應商和代工廠,這些供應商和代工廠將繼續(xù)使用美國供應商的設計工具和制造設備,從某種程度上說,中國設備制造商預計受到的干擾,在中長期內將在一定程度上受到限制。
除了轉換到需要快速提高產能以應對需求激增的新供應商的短期動蕩之外,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)的新供應商密切合作,這些供應商可以使用美國供應商提供的設計工具。
中國已經在這方面取得了進展,使用了非美國的架構來建造神威超級計算機處理器。歐洲的歐洲處理器計劃和富士通的K和Post-K超級計算機計劃表明,歐洲和國家自己也在積努力擺脫美國的CPU供應商和架構。

SMT設備的國產化路徑
經過十多年的探索,貼片機基礎技術在國內已經成熟,隨著SMT技術在計算機、網絡通信、消費電子以及汽車電子等的廣泛應用,實施貼片機國產化戰(zhàn)略時機已經成熟。
一是引進與培育相結合,通過產業(yè)投資基金等方式,鼓勵國內企業(yè)并購國外二流貼片機企業(yè)。
采用三星貼片機產業(yè)發(fā)展模式,通過產業(yè)投資基金等多方式并購國外二流貼片機企業(yè),在此基礎上實施自主創(chuàng)新戰(zhàn)略,集中力量研發(fā)貼片機視覺技術、運動控制、軟件等關鍵技術。定位中低速、高精度、高靈活性貼片機市場,在當前經濟環(huán)境不景氣的背景下,通過并購、入股等方式收購具備技術優(yōu)勢但市場銷售不佳的廠商(比如荷蘭安比昂等),綜合集成現(xiàn)有技術基礎,降低研發(fā)成本,大大縮短產業(yè)化進程。
二是集中國家優(yōu)勢力量,聯(lián)合成立專項研發(fā)團隊,并加強技術研發(fā)與市場對接。
貼片機生產涉及多學科領域,單個企業(yè)很難完成,必須考慮上下游各環(huán)節(jié)協(xié)作、聯(lián)合發(fā)展。建議以機電自動化程度高的大型國企為主體,組織國內分散研發(fā)力量,聯(lián)合成立研發(fā)機構,同時配套專項基金并積引導社會資金進入,多渠道保證持續(xù)研發(fā)能力。同時,技術研發(fā)與市場對接同步進行、相互促進,加快產業(yè)化進程。
三是優(yōu)化市場環(huán)境,加快制定中國SMT產業(yè)標準體系。
一方面,應積參與IPC新SMT相關標準的制定,對已有的中國SMT產業(yè)標準,應從國家層面加強力度。另一方面,應順應中國SMT市場產品、技術發(fā)展趨勢,積引導制定國內電子制造組裝工藝質量技術標準,溝通分享國內SMT企業(yè)成功規(guī)范,推動其發(fā)展成為新的行業(yè)標準。
四是成立SMT研發(fā)基地,加強人才培養(yǎng)和國際合作力度。
國家應結合產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和區(qū)域發(fā)展優(yōu)勢,圍繞SMT相關技術和工藝基礎較好的研究院所、高校、企業(yè),設立以SMT為核心的電子制造技能實訓基地,培養(yǎng)大批技能型SMT人才。同時,加強國際交流合作,積參與國際學術交流會、課題研討會。
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