美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)與波士頓咨詢(xún)合作發(fā)布了一份 38 頁(yè)全球芯片產(chǎn)業(yè)報(bào)告《半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的彈性正在顯現(xiàn)》。

▲ 按主要地區(qū)劃分的政府激勵(lì)措施（從左到右按 GOP 規(guī)模排列）

根據(jù)報(bào)告，半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)變得易受地理集中的影響，在整個(gè)供應(yīng)鏈中，至少有 50 個(gè)點(diǎn)上，一個(gè)地區(qū)占據(jù)了全球 65% 以上的市場(chǎng)份額。

報(bào)告預(yù)計(jì) 2024-2032 年，私營(yíng)部門(mén)對(duì)晶圓制造的投資約為 2.3 萬(wàn)億美元，而在美國(guó)《芯片法案》頒布前的 10 年（2013-2022 年），這一數(shù)字為 7200 億美元。預(yù)計(jì)美國(guó)將占這些資本支出的 28%，而在《芯片法案》之前，美國(guó)的投資速度將僅占全球資本支出的 9%。

而如果沒(méi)有《芯片法案》，到 2032 年，美國(guó)的份額預(yù)計(jì)將下降到全球容量的 8%。

該報(bào)告還預(yù)測(cè)到 2032 年，頂尖晶圓制造能力將從臺(tái)灣和韓國(guó)擴(kuò)展到美國(guó)、歐洲和日本；2022 年至 2032 年間，美國(guó)的晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能將增加 203%，成全球增幅最大的國(guó)家；到 2032 年，美國(guó)將扭轉(zhuǎn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的下滑趨勢(shì)，將其在全球晶圓廠(chǎng)總產(chǎn)能中的份額從目前的 10% 提高到 14%。

本報(bào)告提供了當(dāng)前政策對(duì)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈未來(lái)投資的影響及其對(duì)彈性的影響的最新觀(guān)點(diǎn)，從廣義上將彈性定義為供應(yīng)鏈地理多樣化的改善，并分析預(yù)測(cè)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)對(duì)未來(lái)十年可能產(chǎn)生的影響， 預(yù)測(cè)晶圓制造分布和 ATP 容量的變化，還考慮了供應(yīng)鏈其他部分的地理多樣化，包括芯片設(shè)計(jì)、核心 IP、EDA、設(shè)備和材料。

全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈呈現(xiàn)高度專(zhuān)業(yè)化，不同地區(qū)在不同領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。

比如，總部在美國(guó)的公司在芯片設(shè)計(jì)、核心 IP、EDA 方面處于領(lǐng)先地位；美歐日企業(yè)在設(shè)備領(lǐng)域領(lǐng)先；中國(guó)大陸、日本、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)在半導(dǎo)體材料方面領(lǐng)先；韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)在先進(jìn)芯片制造領(lǐng)域領(lǐng)先；組裝、測(cè)試和封裝 （ATP）主要集中在中國(guó)大陸和臺(tái)灣。

供應(yīng)鏈的全球整合特性使區(qū)域?qū)I(yè)化成為可能，使每家專(zhuān)業(yè)公司都能進(jìn)入全球市場(chǎng)。但地理集中也造成了脆弱性，預(yù)計(jì)未來(lái)將呈現(xiàn)顯著的地域多元化，主要從晶圓制造和封測(cè)兩個(gè)領(lǐng)域開(kāi)始。報(bào)告認(rèn)為考慮到成本壓力，封測(cè)組裝企業(yè)不太可能將總部設(shè)在美國(guó)，除非是在新晶圓廠(chǎng)附近的一些先進(jìn)封裝設(shè)施。

中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)已經(jīng)宣布計(jì)劃在島上新建 7 座晶圓廠(chǎng)。臺(tái)灣芯片制造龍頭臺(tái)積電還與索尼、電裝、豐田合作，提高日本熊本工廠(chǎng)的制造能力。中國(guó)大陸正在深圳、天津和上海進(jìn)行新的晶圓廠(chǎng)投資。

日本芯片制造創(chuàng)企 Rapidus 在北海道的新工廠(chǎng)建立了先進(jìn)的 2nm 芯片生產(chǎn)線(xiàn)。韓國(guó)宣布了一項(xiàng)投資 471 億美元的計(jì)劃，在京畿道的一個(gè)大型芯片集群建造 16 座新晶圓廠(chǎng)。

從 2020 年到 2023 年底，僅是在美國(guó)就宣布了 80 個(gè)新的半導(dǎo)體制造項(xiàng)目，預(yù)計(jì)將創(chuàng)造 5 萬(wàn)個(gè)直接新增就業(yè)崗位。

歐洲在新產(chǎn)能方面進(jìn)行了大量投資，自 2020 年以來(lái)宣布了 7 項(xiàng)重大晶圓廠(chǎng)投資。產(chǎn)能的大部分正在德國(guó)東部建設(shè)，包括英特爾在馬格德堡的投資，以及臺(tái)積電與歐洲領(lǐng)先半導(dǎo)體制造商在德累斯頓共同投資建設(shè)新工廠(chǎng)。

在法國(guó)南部，格芯已經(jīng)與意法半導(dǎo)體合作，在克羅萊投資 31 億美元建造了一家晶圓廠(chǎng)。波蘭也準(zhǔn)備設(shè)立一家新的英特爾先進(jìn)封裝工廠(chǎng)。

報(bào)告預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到 2032 年，各地區(qū)之間將有大量投資流動(dòng)。

大力投資于前沿技術(shù)可以使一個(gè)地區(qū)在創(chuàng)新的前沿競(jìng)爭(zhēng)，但不會(huì)完全反映在每月的晶圓開(kāi)工量上；另一方面，投資于成熟制程，允許一個(gè)地區(qū)在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的金錢(qián)和就業(yè)價(jià)值，風(fēng)險(xiǎn)是在需求可能固定或減弱的部分創(chuàng)造過(guò)剩的產(chǎn)能。

先進(jìn)邏輯的投資模式已經(jīng)在全球范圍內(nèi)變得更加分散，中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)公司在美國(guó)、歐洲和日本的投資明顯增加。

先進(jìn)的邏輯產(chǎn)量將從 2022 年幾乎 100% 分布在韓國(guó)和臺(tái)灣，到 2032 年將超過(guò) 40% 分布在這些地區(qū)以外。

2022 年，美國(guó)沒(méi)有生產(chǎn)任何先進(jìn)的邏輯芯片。到 2032 年，美國(guó)將生產(chǎn)近 30% 的工藝小于 10nm 的邏輯芯片。

當(dāng)計(jì)劃中的晶圓廠(chǎng)投入使用時(shí)，歐洲和日本也將生產(chǎn)約 12% 的 10nm 以上的芯片。

在 10 至 22nm 范圍內(nèi)的邏輯工藝方面，日本將從頭開(kāi)始發(fā)展 5% 的市場(chǎng)份額，而中國(guó)大陸的份額將從 6% 增加到 19%。大于或等于 28nm 的邏輯將保持良好的分布，大多數(shù)區(qū)域的份額變化很小。

中國(guó)大陸的份額增幅最大，從 2022 年的 33% 上升到 2032 年的 37%。

在其他制程技術(shù)中，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）仍將高度集中在韓國(guó)，但美國(guó)的份額將從 3% 增加到 9%，增長(zhǎng)了 3 倍。

NAND 內(nèi)存的地理集中度將會(huì)提高。到 2032 年，韓國(guó)的市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將從 30% 上升到 42%，日本和韓國(guó)合計(jì)將占到約 75% 的容量。

離散、模擬和光電子芯片（DAO）將保持良好的分布，所有主要地區(qū)的參與份額將達(dá)到 5% 或更高。

公司采取這些具體的、戰(zhàn)略性的、有針對(duì)性的舉措的最終結(jié)果是，提高了該行業(yè)在按地區(qū)劃分的更“平均”的全球產(chǎn)能份額上的彈性。美國(guó)將把其在全球產(chǎn)能中的份額從 10% 提高到 14%。

報(bào)告預(yù)計(jì)在未來(lái)十年，每個(gè)主要地區(qū)的產(chǎn)能都將增長(zhǎng) 80% 以上。美國(guó)的產(chǎn)能增長(zhǎng)速度為 203%，將比其他地區(qū)更快，比前十年快得多。就每月數(shù)千片晶圓（300 毫米當(dāng)量）而言，這意味著從 2022 年的 1121 千瓦時(shí)（每月數(shù)千片晶圓）增加到 2032 年的 3393 千瓦時(shí)（增長(zhǎng) 203%）。

目前，中國(guó)大陸有 3000 多家無(wú)晶圓廠(chǎng)設(shè)計(jì)公司，年收入以?xún)晌粩?shù)的速度增長(zhǎng)。中國(guó)大陸的本土芯片設(shè)計(jì)主要集中在消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)控制系統(tǒng)和智能設(shè)備芯片上，但在先進(jìn)的 CPU、GPU 和 FPGA 以及相應(yīng)的高端服務(wù)器和計(jì)算機(jī)電源管理方面競(jìng)爭(zhēng)力較弱。

美國(guó)在 EDA 中的領(lǐng)導(dǎo)地位不應(yīng)被視為理所當(dāng)然。在 2018 年至 2023 年期間，中國(guó)大陸領(lǐng)先的 EDA 軟件供應(yīng)商華大九天實(shí)現(xiàn)了 6 倍的收入增長(zhǎng)。

價(jià)值 1100 億美元的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)涵蓋了 50 多種專(zhuān)業(yè)設(shè)備，但在某些領(lǐng)域的集中度很高。光刻、沉積、材料去除和清洗這三個(gè)細(xì)分市場(chǎng)占據(jù)了 70% 的市場(chǎng)份額，每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)都由少數(shù)幾家主要供應(yīng)商主導(dǎo)。

一家歐洲公司占據(jù)了光刻市場(chǎng) 87% 的份額。在沉積、材料去除和清洗方面，3 家公司（2 家位于美國(guó)，1 家位于日本）占據(jù)了 70%-80% 的市場(chǎng)份額。

排名前 15 位的設(shè)備供應(yīng)商在總共 17 個(gè)國(guó)家擁有生產(chǎn)設(shè)施。這些措施還包括建立新的培訓(xùn)中心，以增加其所在地區(qū)以外的人才庫(kù)。

中國(guó)大陸目前占全球設(shè)備支出的 20%，占全球設(shè)備進(jìn)口的 18%。美國(guó)、日本和荷蘭的出口管制提高了開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)替代品的緊迫性。據(jù)報(bào)道，至少有 5 家中國(guó)生產(chǎn)商正在進(jìn)行批量生產(chǎn)；中小企業(yè)創(chuàng)建了光刻示范設(shè)備；北方華創(chuàng)和中微半導(dǎo)體已進(jìn)入更大節(jié)點(diǎn)的蝕刻市場(chǎng)。

價(jià)值 640 億美元的半導(dǎo)體材料市場(chǎng)包括用于供應(yīng)鏈前端（400 億美元）和后端（ATP，240 億美元）的化學(xué)品和材料。

硅晶片和光抗蝕劑占前端材料總市場(chǎng)的一半左右（195 億美元），但其他子類(lèi)別，如氣體、濕化學(xué)品、CMP 漿料和濺射靶，對(duì)制造過(guò)程的各個(gè)步驟也至關(guān)重要。同樣，基板和引線(xiàn)框架約占后端市場(chǎng)的一半（128 億美元）。

大多數(shù)領(lǐng)先的半導(dǎo)體材料公司總部設(shè)在日本、美國(guó)和歐盟。在前端和后端材料市場(chǎng)的多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)中，日本至少有三家領(lǐng)先的供應(yīng)商。

美國(guó)商務(wù)部工業(yè)和安全局 2023 年 12 月發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，行業(yè)受訪(fǎng)者“對(duì)三種材料的國(guó)內(nèi)來(lái)源表示嚴(yán)重?fù)?dān)憂(yōu)：裸晶圓、氣體和濕化學(xué)品”。

后疫情芯片短缺也凸顯了與封裝基板相關(guān)的采購(gòu)挑戰(zhàn)，封裝基板將芯片連接到電路板。此外，某些原材料，包括鎵、稀土和許多其他關(guān)鍵礦物，仍然主要來(lái)自單一地區(qū)。

有些人通過(guò)回收舊設(shè)備來(lái)獲取這些關(guān)鍵材料，絕大多數(shù)這些材料的開(kāi)采和提煉都是在中國(guó)大陸完成的。

目前，價(jià)值 950 億美元的 ATP 市場(chǎng)主要集中在東北亞。韓國(guó)擁有與現(xiàn)有晶圓廠(chǎng)相近的重要后端產(chǎn)能。中國(guó)大陸和臺(tái)灣總共擁有全球近 60% 的 ATP 產(chǎn)能。在自 2020 年以來(lái)宣布的 36 個(gè) ATP 設(shè)施中，預(yù)計(jì)將有 25 個(gè)在中國(guó)大陸和臺(tái)灣。

從長(zhǎng)期來(lái)看，在持續(xù)的政策支持和海外投資下，報(bào)告預(yù)計(jì) ATP 產(chǎn)能將向其他地區(qū)轉(zhuǎn)移，包括拉丁美洲、歐洲和東南亞欠發(fā)達(dá)地區(qū)。東南亞已經(jīng)是 ATP 活動(dòng)的中心，占全球總量的 20% 左右。

在占 ATP 市場(chǎng)不到一半的先進(jìn)封裝領(lǐng)域，技術(shù)突破可能為美國(guó)等高成本地區(qū)在 ATP 領(lǐng)域發(fā)揮更大作用打開(kāi)大門(mén)。一個(gè)關(guān)鍵的創(chuàng)新是 chiplets 異構(gòu)集成。

美國(guó)《芯片法案》發(fā)展美國(guó)本土先進(jìn)封裝生態(tài)系統(tǒng)的初步商業(yè)成果正在顯現(xiàn)：Amkor 宣布將在亞利桑那州皮奧里亞建立一個(gè) 20 億美元的工廠(chǎng)，用于封裝臺(tái)積電為蘋(píng)果生產(chǎn)的芯片；英特爾將在新墨西哥州里奧蘭喬的工廠(chǎng)投資 35 億美元用于先進(jìn)封裝；SK 海力士計(jì)劃投資約 40 億美元，在美國(guó)印第安納州建設(shè)先進(jìn)封裝工廠(chǎng)；三星還計(jì)劃在德克薩斯州建設(shè)一個(gè)先進(jìn)封裝工廠(chǎng)。

一個(gè)潛在的關(guān)注領(lǐng)域是≥28nm 的邏輯。目前晶圓廠(chǎng)的建設(shè)軌跡使其產(chǎn)能大大超過(guò)未來(lái)的需求，其中大部分產(chǎn)能位于中國(guó)大陸的大型晶圓廠(chǎng)。如果軌跡沒(méi)有改變，高利用率驅(qū)動(dòng)的晶圓廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)可能會(huì)導(dǎo)致降低晶圓價(jià)格的巨大壓力，這可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)晶圓廠(chǎng)公司重新考慮工藝技術(shù)選擇決策。

未來(lái)十年，半導(dǎo)體將在全球經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，從日常產(chǎn)品到國(guó)防和人工智能的前沿。

很少有行業(yè)的供應(yīng)鏈和生態(tài)系統(tǒng)如此復(fù)雜，而且在全球范圍內(nèi)相互交織。然而，從地緣政治緊張局勢(shì)和更復(fù)雜的監(jiān)管環(huán)境到勞動(dòng)力短缺和成本上升，許多因素都強(qiáng)調(diào)了供應(yīng)鏈多樣化和投資以提高彈性的必要性。

同樣，各國(guó)政府也認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體的戰(zhàn)略重要性，并尋求通過(guò)吸引和激勵(lì)新的本土或鄰近投資來(lái)減少戰(zhàn)略依賴(lài)。但彈性并不等同于自給自足，自給自足的成本將是驚人的。