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中韓崛起,全球半導體產(chǎn)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(chǎn)品)的快速產(chǎn)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(chǎn)品線,在占全球總需求的61%的其中18條產(chǎn)品線中,每條產(chǎn)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(chǎn)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?nèi)找鎯A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(chǎn)品需求的飆升。韓國兩家公司都是存儲產(chǎn)品領域的全球企業(yè)。三星在顯示驅(qū)動、圖像傳感器和集成移動處理器等一系列半導體產(chǎn)品領域的強勢擴張,它既是公司不斷擴大的消費電子和網(wǎng)絡設備硬件產(chǎn)品組合的內(nèi)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(chǎn)品,到現(xiàn)在已經(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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(qū)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(nèi)半導體企業(yè)僅國終端設備制造商總需求的14%。

這種元器件替代導致的結(jié)果是,短期內(nèi)不太的替代組件會使得中國的個人電腦、服務器和其他ICT基礎設施設備在國際市場上可能不再具有競爭力。由于無法使用美國的軟件、內(nèi)容和應用程序,特別是在高收入經(jīng)濟體,中國的智能手機和其它消費電子產(chǎn)品可能也會失去市場份額,這進而可能導致中國設備制造商的海外收入減少。
另一方面,即使產(chǎn)品缺乏的技術(shù),中國供應商仍有可能擴大其在中國國內(nèi)市場的份額,因為與之競爭的美國產(chǎn)品將被禁止。事實上,我們估計,通過擴大國內(nèi)市場份額,中國設備制造商將能夠彌補高達75%的海外收入損失。
不過,技術(shù)脫鉤對中國的主要影響可能是,在向基于替代處理器架構(gòu)的國內(nèi)IT生態(tài)系統(tǒng)過渡的這幾年里,中國經(jīng)濟的整體生產(chǎn)力將受到影響。即使這種替代處理器的性能可以與美國成熟的設計媲美,中國也需要為消費者和企業(yè)應用創(chuàng)建并擴大全新的硬件和軟件組合。中國企業(yè)要將所有系統(tǒng)和業(yè)務流程遷移到新的IT基礎設施,并在用戶功能和成本方面趕上世界上大多數(shù)企業(yè)和消費者目前使用的以美國技術(shù)為基礎的產(chǎn)品,需要投入資金和時間。
“脫鉤”對美國半導體企業(yè)的直接影響,將是失去所有來自中國科技客戶的營收,以及來自其他國家客戶的營收,這些客戶終也將與美國脫鉤??傮w而言,如果考慮直接和間接影響,美國半導體收入將下降37%,相當于2018年的830億美元。(見表10。)其中約四分之三的影響將是中國客戶因美國技術(shù)出口禁令而取代美國半導體的直接后果。因此,它幾乎會在美國限制措施生效后立即受到?jīng)_擊。

美國目前是全球半導體行業(yè)的
美國半導體公司將這一市場地位成功轉(zhuǎn)化為強勁的財務業(yè)績。在過去五年中,它們的年平均股東回報率接近14%,比標準普爾500指數(shù)高出4個百分點以上,截至2019年11月,它們的總市值已達到約1萬億美元。這種持續(xù)的財務實力對于該行業(yè)在未來繼續(xù)大力投資研發(fā)至關重要。
事實上,美國半導體行業(yè)之所以在全球處于地位,主要有賴于大量研發(fā)投資所帶來的技術(shù)進步和產(chǎn)品創(chuàng)新。半導體是由高度的制造工藝生產(chǎn)的高度復雜的產(chǎn)品,其改進往往需要在硬科學上取得突破,這往往需要多年才能實現(xiàn)。
在過去的十年里,美國半導體產(chǎn)業(yè)在研發(fā)上投入了3120億美元,僅在2018年就投入了390億美元——幾乎是世界其他國家半導體研發(fā)投資總和的兩倍。美國在基礎研究上投入了大量資金,這有助于填補學術(shù)突破和新商業(yè)產(chǎn)品之間的鴻溝。然而與其它國家相比,美國投資多年來一直持平或下降。
技術(shù)使美國企業(yè)建立了創(chuàng)新的良性循環(huán),從大規(guī)模的研發(fā)工作中產(chǎn)生了的技術(shù)和產(chǎn)品,進而帶來更高的市場份額,通常也會帶來更高的利潤率,這將繼續(xù)為良性循環(huán)提供動力。

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(wǎng)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(nèi)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(gòu)。
在制造業(yè),中國計劃在未來五年內(nèi)將裝機容量翻一番,占全球預計新增總?cè)萘康?5%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(chǎn)出地區(qū)。預計中國企業(yè)將占國內(nèi)新增產(chǎn)能的60%左右,其余產(chǎn)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(nèi)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。
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