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在過去的30年里,半導體行業(yè)一直處于技術(shù)進步的核心,這些技術(shù)進步為美國經(jīng)濟、美國國防能力以及全球消費者和企業(yè)帶來了巨大的利益。這也為中國帶來了好處,中國的科技行業(yè)一直能夠利用外國半導體元件來開發(fā)越來越有競爭力的電子設備,這些設備在全球市場上的份額越來越大。半導體領域的這些進步是創(chuàng)新良性循環(huán)的結(jié)果,這種良性循環(huán)依賴于對知識產(chǎn)權(quán)的充分保護、對全球市場(包括核心技術(shù)和工具)的自由和公平準入,以及將這些創(chuàng)新帶給終端客戶的高度化的供應鏈。
從美國的角度來看,我們的分析表明,對美國半導體企業(yè)施加廣泛的單邊限制,阻止它們?yōu)橹袊蛻舴?,可能會適得其反,并危及美國長期以來在半導體領域的全球地位。終,這可能導致美國嚴重依賴外國半導體供應商,以滿足美國科技行業(yè)的需求。
過去30年,美國科技行業(yè)一直是生產(chǎn)率提高和經(jīng)濟增長的核心引擎。同樣,如果美國半導體行業(yè)規(guī)模大幅縮小,不再發(fā)揮全球的作用,就無法為研發(fā)投資提供資金,以滿足關(guān)鍵國防和能力對半導體的需求。
保持獲取技術(shù)的渠道也符合中國的利益,特別是在中國尋求加快經(jīng)濟向新的增長模式轉(zhuǎn)型的過程中,這種增長模式更多地依賴于高附加值產(chǎn)品和以技術(shù)為基礎的生產(chǎn)率提高。
找到建設性的方式來解決美國表達的一些關(guān)切,例如加強知識產(chǎn)權(quán)保護,確保外國半導體公司享有公平的競爭環(huán)境,也可能有利于中國自身的技術(shù)發(fā)展愿望。這些措施可以進一步鼓勵外國投資在中國的研發(fā)活動,有利于中國需要的技術(shù)和人才的流入,以提升其國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的能力,并終創(chuàng)新和質(zhì)量方面的健康競爭。
一個強大的美國半導體行業(yè),充分融入全球技術(shù)供應鏈,對于繼續(xù)提供技術(shù)至關(guān)重要,這些技術(shù)將使數(shù)字轉(zhuǎn)型和人工智能的新時代成為可能。與移動革命一樣,此類突破的巨大利益將惠及所有國家的消費者和企業(yè),而不僅僅是美國。因此,美國和中國迫切需要找到一種新的平衡,即在維護各自利益的同時,允許美國半導體公司繼續(xù)大舉投資于研發(fā),并向全球各地的創(chuàng)新設備制造商廣泛提供其*產(chǎn)品。
為了避免這些后果,政策制定者必須設計出同時解決美國問題和保護美國半導體公司全球市場準入的解決方案。

SMT設備的國產(chǎn)化進程
自1985年開始引進SMT生產(chǎn)線批量生產(chǎn)彩電調(diào)諧器以來,中國電子制造業(yè)應用SMT技術(shù)已近30年。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前我國SMT生產(chǎn)線大約5萬條,貼片機總保有量超過10萬臺,自動貼片機市場已占全球40%,成為全球大、重要的SMT市場。
焊接、檢測和印刷設備已經(jīng)接近國際水平。
2005年以來,國內(nèi)SMT設備企業(yè)在印刷機、焊接、檢測等SMT設備方面已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,并憑借市場價格優(yōu)勢占據(jù)70%~80%的國內(nèi)市場份額。
錫膏印刷機方面,國內(nèi)早由日東研制成功。近年眾多民營企業(yè)參與研制,已有多個品種問世,達到世界中上等水平。2006年東莞凱格精密機械公司推出全自動印刷機,很快成為國內(nèi)。
焊接設備方面,國內(nèi)研發(fā)與制造起步很早,無鉛焊接設備已達到國際水平,成為我國表面貼裝設備市場中具競爭力的產(chǎn)品。目前,低端市場都由國產(chǎn)占領,市場仍為國外所壟斷(在穩(wěn)定性方面,與國外水平存在一定差距。比如,某國外回流爐廠商橫向溫差僅為0.5度,而國內(nèi)高水平高達2度)。
AOI設備方面,2010年之前國內(nèi)AOI市場幾乎由國外20多種設備壟斷,東莞神州視覺率先研發(fā)成功國內(nèi)款AOI設備Aleader系列,至今已累計銷售4000多臺,年銷售達到600~700臺的水平。
X-Ray檢測設備方面,國內(nèi)起步較晚,日聯(lián)科技自2006年進入該領域以來,已于2008年實現(xiàn)核心部件的,達到水平。目前,公司產(chǎn)品年出貨量達到400多臺。
貼片機仍依賴進口,其中六成以上來自日本。
貼片機是SMT生產(chǎn)線為關(guān)鍵、技術(shù)和穩(wěn)定性要求高的設備。十多年來,中國企業(yè)仍處于摸索階段和樣機試制階段,一直未推出通過中試的成熟產(chǎn)品,幾乎依靠進口(除小型的LED貼片機);在華國外企業(yè)將核心貼片機的生產(chǎn)放
在國外,在華工廠主要負責周邊設備生產(chǎn)及貼片機維護、調(diào)試等服務。
圖2 2001~2013年中國自動貼片機進口情況
2013年,國內(nèi)自動貼片機進口金額達到13.01億美元,進口來源國主要為日本,占比達到65.2%;從韓國、德國、新加坡、美國、荷蘭進口占別為17.9%、6.1%、3.7%、1.3%、0.8%。
圖3 2013年中國進口自動貼片機國別和地區(qū)分布

? 有成熟的非美國供應商的半導體元件。
短期內(nèi),中國設備制造商將把采購轉(zhuǎn)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。總體而言,12個半導體產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(gòu)的處理器,例如RISC-V開源架構(gòu)。這種高度復雜的半導體產(chǎn)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(guān)鍵替代元件的新供應商。
在技術(shù)脫鉤的情況下,中國的半導體產(chǎn)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(nèi)將在一定程度上受到限制。
除了轉(zhuǎn)換到需要快速提高產(chǎn)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(jīng)在這方面取得了進展,使用了非美國的架構(gòu)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(gòu)。

半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。半導體在集成電路、消費電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領域應用。如二管就是采用半導體制作的器件。無論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產(chǎn)品,如計算機、移動電話或是數(shù)字錄音機當中的核心單元都和半導體有著為密切的關(guān)聯(lián)。常見的半導體材料有硅、鍺、化鎵等,而硅更是各種半導體材料中,在商業(yè)應用上具有影響力的一種。
半導體應用
半導體在集成電路、消費電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領域應用。
光伏應用
半導體材料光生伏應是太陽能電池運行的基本原理。現(xiàn)階段半導體材料的光伏應用已經(jīng)成為熱門 ,是目前世界上增長快、發(fā)展好的清潔能源市場。太陽能電池的主要制作材料是半導體材料,判斷太陽能電池的優(yōu)劣主要的標準是光電轉(zhuǎn)化率 ,光電轉(zhuǎn)化率越高 ,說明太陽能電池的工作效率越高。根據(jù)應用的半導體材料的不同 ,太陽能電池分為晶體硅太陽能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。
照明應用
LED是建立在半導體晶體管上的半導體發(fā)光二管 ,采用LED技術(shù)半導體光源體積小,可以實現(xiàn)平面封裝,工作時發(fā)熱量低、節(jié)能,產(chǎn)品壽命長、反應速度快,而且綠色環(huán)保無污染,還能開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品 ,一經(jīng)問世 ,就迅速普及,成為新一代的照明光源,目前已經(jīng)廣泛的運用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產(chǎn)品的背光源、城市夜景美化光源、室內(nèi)照明等各個領域 ,都有應用。
大功率電源轉(zhuǎn)換
交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對于電器的使用十分重要 ,是對電器的必要保護。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強度高 ,禁帶寬度寬,熱導性高,因此SiC半導體器件十分適合應用在功率密度和開關(guān)頻率高的場合,電源裝換裝置就是其中之一。碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現(xiàn)使得現(xiàn)在被廣泛使用到深井鉆探,發(fā)電裝置中國的逆變器,電氣混動汽車的能量轉(zhuǎn)化器,輕軌列車牽引動力轉(zhuǎn)換等領域。由于SiC本身的優(yōu)勢以及現(xiàn)階段行業(yè)對于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導體材料需要,SiC將會取代Si,成為應用廣泛的半導體材料。
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