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限制對(duì)華貿(mào)易,將威脅到美國(guó)半導(dǎo)體地位
中美摩擦給美國(guó)半導(dǎo)體公司發(fā)展帶來(lái)了巨大阻力。自“貿(mào)易戰(zhàn)”開(kāi)始以來(lái),美國(guó)前25大半導(dǎo)體公司的收入同比增幅已從2018年7月實(shí)施輪關(guān)稅前的4個(gè)季度的10%驟降至2018年底的約1%。而在美國(guó)2019年5月限制向華為銷(xiāo)售某些技術(shù)產(chǎn)品后的三個(gè)季度中,美國(guó)半導(dǎo)體公司的營(yíng)收均下降了4%至9%。其中許多公司將與中國(guó)的貿(mào)易沖突作為其業(yè)績(jī)下滑的一個(gè)重要因素。
盡管中美兩國(guó)在2020年1月簽署的“階段”協(xié)議,包含了與半導(dǎo)體行業(yè)相關(guān)的幾個(gè)領(lǐng)域的條款,如知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓要求。然而,它沒(méi)有解決其它復(fù)雜的問(wèn)題,比如中國(guó)對(duì)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)的國(guó)家支持,對(duì)某些中國(guó)實(shí)體獲得與美國(guó)擔(dān)憂相關(guān)的美國(guó)技術(shù)的限制依然存在。
雙邊沖突的持續(xù),可能危及美國(guó)半導(dǎo)體公司在中國(guó)與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手(包括來(lái)自中國(guó)和其它地區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手)開(kāi)展平等業(yè)務(wù)的能力,從而可能對(duì)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)從中國(guó)設(shè)備制造商那里獲得的約490億美元收入(占其總收入的22%)構(gòu)成直接風(fēng)險(xiǎn)。這種風(fēng)險(xiǎn)將威脅到美國(guó)產(chǎn)業(yè)維持其創(chuàng)新和全球地位的良性循環(huán)。
鑒于目前的不確定性,我們?cè)u(píng)估了兩種可能在未來(lái)出現(xiàn)的情況:

半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。如二管就是采用半導(dǎo)體制作的器件。無(wú)論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看,半導(dǎo)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(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著為密切的關(guān)聯(lián)。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、化鎵等,而硅更是各種半導(dǎo)體材料中,在商業(yè)應(yīng)用上具有影響力的一種。
半導(dǎo)體應(yīng)用
半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。
光伏應(yīng)用
半導(dǎo)體材料光生伏應(yīng)是太陽(yáng)能電池運(yùn)行的基本原理?,F(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用已經(jīng)成為熱門(mén) ,是目前世界上增長(zhǎng)快、發(fā)展好的清潔能源市場(chǎng)。太陽(yáng)能電池的主要制作材料是半導(dǎo)體材料,判斷太陽(yáng)能電池的優(yōu)劣主要的標(biāo)準(zhǔn)是光電轉(zhuǎn)化率 ,光電轉(zhuǎn)化率越高 ,說(shuō)明太陽(yáng)能電池的工作效率越高。根據(jù)應(yīng)用的半導(dǎo)體材料的不同 ,太陽(yáng)能電池分為晶體硅太陽(yáng)能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。
照明應(yīng)用
LED是建立在半導(dǎo)體晶體管上的半導(dǎo)體發(fā)光二管 ,采用LED技術(shù)半導(dǎo)體光源體積小,可以實(shí)現(xiàn)平面封裝,工作時(shí)發(fā)熱量低、節(jié)能,產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快,而且綠色環(huán)保無(wú)污染,還能開(kāi)發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品 ,一經(jīng)問(wèn)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(yùn)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(gè)領(lǐng)域 ,都有應(yīng)用。
大功率電源轉(zhuǎn)換
交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對(duì)于電器的使用十分重要 ,是對(duì)電器的必要保護(hù)。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強(qiáng)度高 ,禁帶寬度寬,熱導(dǎo)性高,因此SiC半導(dǎo)體器件十分適合應(yīng)用在功率密度和開(kāi)關(guān)頻率高的場(chǎng)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(guó)的逆變器,電氣混動(dòng)汽車(chē)的能量轉(zhuǎn)化器,輕軌列車(chē)牽引動(dòng)力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。由于SiC本身的優(yōu)勢(shì)以及現(xiàn)階段行業(yè)對(duì)于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體材料需要,SiC將會(huì)取代Si,成為應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。

? 有成熟的非美國(guó)供應(yīng)商的半導(dǎo)體元件。
短期內(nèi),中國(guó)設(shè)備制造商將把采購(gòu)轉(zhuǎn)向或歐洲其他地區(qū)的現(xiàn)有供應(yīng)商。當(dāng)然前提是假設(shè)這些海外供應(yīng)商繼續(xù)不受限制地使用美國(guó)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備,與中國(guó)客戶做生意也不受限制。中長(zhǎng)期看來(lái),中國(guó)可能會(huì)尋求完全或部分地用國(guó)應(yīng)商取代第三國(guó)供應(yīng)商,以實(shí)現(xiàn)其半導(dǎo)體自給自足的既定目標(biāo)。總體而言,12個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)別(國(guó)需求的45%)屬于這一類(lèi)。
? 沒(méi)有非美國(guó)供應(yīng)商可替代的半導(dǎo)體元件。
國(guó)需求27%的9個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)別符合這一描述。中國(guó)將不得不加快本土替代供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)。在某些情況下,中國(guó)消費(fèi)者可以用其它芯片替代美國(guó)的處理器。例如,中國(guó)公司可以設(shè)計(jì)自己的集成電路,來(lái)代替美國(guó)的CPU、GPU和FPGA。事實(shí)上,一些的中國(guó)公司已經(jīng)在人工智能領(lǐng)域這樣做了。另一種選擇是開(kāi)發(fā)基于不受美國(guó)出口管制的架構(gòu)的處理器,例如RISC-V開(kāi)源架構(gòu)。這種高度復(fù)雜的半導(dǎo)體產(chǎn)品需要的設(shè)計(jì)工具,而目前只有美國(guó)的供應(yīng)商可以提供這些工具,因此中國(guó)必須自行開(kāi)發(fā)一套設(shè)計(jì)工具,或者從第三國(guó)尋找能夠設(shè)計(jì)這些關(guān)鍵替代元件的新供應(yīng)商。
在技術(shù)脫鉤的情況下,中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈將呈現(xiàn)出截然不同的面貌。(見(jiàn)表9)中國(guó)可以繼續(xù)接觸和歐洲的半導(dǎo)體供應(yīng)商和代工廠,這些供應(yīng)商和代工廠將繼續(xù)使用美國(guó)供應(yīng)商的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備,從某種程度上說(shuō),中國(guó)設(shè)備制造商預(yù)計(jì)受到的干擾,在中長(zhǎng)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(yīng)對(duì)需求激增的新供應(yīng)商的短期動(dòng)蕩之外,中國(guó)面臨的主要挑戰(zhàn)將是為計(jì)算密集型應(yīng)用開(kāi)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(yīng)商密切合作,這些供應(yīng)商可以使用美國(guó)供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)工具。
中國(guó)已經(jīng)在這方面取得了進(jìn)展,使用了非美國(guó)的架構(gòu)來(lái)建造神威超級(jí)計(jì)算機(jī)處理器。歐洲的歐洲處理器計(jì)劃和富士通的K和Post-K超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)劃表明,歐洲和國(guó)家自己也在積努力擺脫美國(guó)的CPU供應(yīng)商和架構(gòu)。

對(duì)于中國(guó)和全球競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來(lái)說(shuō),美國(guó)的損失將是他們的收益。我們預(yù)計(jì),中國(guó)供應(yīng)商將占到美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)損失的一半左右的收入,這使中國(guó)能夠?qū)⑵淙蚴袌?chǎng)份額提高到7%左右,并將其半導(dǎo)體設(shè)計(jì)自給率從14%提高到25%。這一比例仍遠(yuǎn)低于《中國(guó)制造2025計(jì)劃》設(shè)定的70%的目標(biāo),但與分析師根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)近期發(fā)展預(yù)測(cè)的區(qū)間低端一致。美國(guó)半導(dǎo)體公司損失的另一半收入將流向歐洲或的替代供應(yīng)商。
除了對(duì)收入的影響外,我們估計(jì)半導(dǎo)體研發(fā)支出每年將減少50億至100億美元,資本支出每年將減少80億美元。這將導(dǎo)致超過(guò)40000個(gè)美國(guó)工作崗位的流失,其中15000個(gè)將在半導(dǎo)體行業(yè)。
如果美國(guó)企業(yè)要保持現(xiàn)有的研發(fā)與收入比例不變,保持營(yíng)收利潤(rùn)率不變,那么收入損失將迫使它們每年減少研發(fā)投資50億美元,即13%。但考慮到美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)總收入可能會(huì)因?qū)χ袊?guó)業(yè)務(wù)的影響而停滯或下降,美國(guó)半導(dǎo)體公司可能不得不削減高達(dá)100億美元(25%)的研發(fā)支出,以實(shí)現(xiàn)與該行業(yè)預(yù)計(jì)資本成本相等的股東總回報(bào)。
這將扭轉(zhuǎn)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)新良性循環(huán)的方向,研發(fā)投資的減少將降低美國(guó)保持在技術(shù)和產(chǎn)品方面于全球競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的能力,導(dǎo)致美國(guó)在中國(guó)以外市場(chǎng)份額進(jìn)一步縮水。
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