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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。現(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用已經(jīng)成為熱門 ，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)汽車的能量轉(zhuǎn)化器，輕軌列車牽引動(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。

若營(yíng)收大幅下降，美國(guó)企業(yè)的研發(fā)投資將大幅削減——如果它們保持目前的研發(fā)強(qiáng)度，至少會(huì)削減120億美元，即30%。如果美國(guó)半導(dǎo)體公司的目標(biāo)是獲得與該行業(yè)資本成本估計(jì)相等的股東總回報(bào)(盡管收入大幅縮水)，那么研發(fā)支出的削減幅度可能必須達(dá)到60%。除了研發(fā)支出削減，資本支出還將減少130億美元，導(dǎo)致美國(guó)損失12.4萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，其中3.7萬(wàn)個(gè)在半導(dǎo)體行業(yè)。
假以時(shí)日，美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)可能會(huì)失去相對(duì)于全球競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，從而不可避免地導(dǎo)致市場(chǎng)份額進(jìn)一步下降。據(jù)估計(jì)，從中長(zhǎng)期來(lái)看，美國(guó)半導(dǎo)體公司的全球份額將從48%下降到30%左右。美國(guó)還將失去其在該行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)的全球地位。
哪些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手能從美國(guó)半導(dǎo)體公司放棄的中國(guó)客戶那里獲得收入，將取決于中國(guó)開(kāi)發(fā)替代國(guó)應(yīng)商的能力。這種能力因產(chǎn)品和時(shí)間的不同而不同。
考慮到中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，短期內(nèi)大部分收入將流向第三國(guó)。中國(guó)的半導(dǎo)體公司將積發(fā)展，以滿足國(guó)內(nèi)40%的需求——幾乎是目前自給自足水平的3倍，并且達(dá)到分析師對(duì)2025年的預(yù)測(cè)上限。此外，我們的模型顯示，由于韓國(guó)在內(nèi)存、顯示器、圖像處理和移動(dòng)處理器等關(guān)鍵產(chǎn)品方面的強(qiáng)大能力，以及它擴(kuò)大生產(chǎn)能力的能力，韓國(guó)可能會(huì)取代美國(guó)，成為全球半導(dǎo)體行業(yè)的。
從中期到長(zhǎng)期來(lái)看，在第二種情景下，中國(guó)可能會(huì)成功地發(fā)展出一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)行業(yè)，能夠滿足大部分國(guó)內(nèi)需求。然而，這需要時(shí)間，也需要持續(xù)的高水平投資。盡管中國(guó)在太陽(yáng)能電池板、液晶顯示器和智能手機(jī)等科技產(chǎn)品上僅用了5到7年的時(shí)間就迎頭趕上，但它是在獲得外國(guó)技術(shù)和零部件的情況下做到這一點(diǎn)的。就半導(dǎo)體而言，技術(shù)壁壘要高得多。舉例來(lái)說(shuō)，韓國(guó)和閩臺(tái)分別花了大約15到20年的時(shí)間，才成為全球記憶體和晶圓制造的。
此外，正如我們先前所指出的，半導(dǎo)體的技術(shù)復(fù)雜性是如此之高，以至于沒(méi)有一個(gè)國(guó)家有一個(gè)完全自主的生產(chǎn)過(guò)程，并在整個(gè)價(jià)值鏈上完全自給自足。中國(guó)可能仍需要依賴外國(guó)設(shè)計(jì)公司來(lái)制造高度復(fù)雜的芯片，這些芯片需要美國(guó)供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)工具，同時(shí)還需要其它地區(qū)的芯片代工廠來(lái)制造一些本土設(shè)計(jì)的芯片，尤其是那些需要制造節(jié)點(diǎn)的芯片。
即使中國(guó)不得不進(jìn)口替代高性能處理器來(lái)取代基于美國(guó)技術(shù)的CPU、GPU和FPGA，隨著時(shí)間的推移，中國(guó)的半導(dǎo)體公司可能終能夠滿足國(guó)內(nèi)對(duì)幾乎所有其他半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求。這樣做將使中國(guó)的自給自足率達(dá)到約85%。在這種情況下，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的全球份額將從3%增長(zhǎng)到30%以上，取代美國(guó)成為全球者。
美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)下行風(fēng)險(xiǎn)不容小覷

良性創(chuàng)新周期加強(qiáng)了美國(guó)的市場(chǎng)地位
這一良性循環(huán)有兩個(gè)核心因素：研發(fā)強(qiáng)度和規(guī)模。歷史上，美國(guó)半導(dǎo)體公司一直將收入的17%至20%投資于研發(fā)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)的半導(dǎo)體公司14%的投資比例。事實(shí)上，2018年美國(guó)半導(dǎo)體公司的研發(fā)強(qiáng)度在美國(guó)經(jīng)濟(jì)所有行業(yè)中排名第二，僅次于制藥/生物技術(shù)行業(yè)。
規(guī)模是創(chuàng)新良性循環(huán)的第二支柱。2018年，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的全球產(chǎn)品收入約為2260億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他競(jìng)爭(zhēng)地區(qū)的同行。這個(gè)規(guī)模是韓國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的兩倍，是日本的五倍，是歐洲的六倍，是中國(guó)的15倍。
由于美國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占全球半導(dǎo)體需求的比例不到25%，因此，開(kāi)放進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)是美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大規(guī)模的關(guān)鍵要求。約80%的美國(guó)工業(yè)收入來(lái)自出口市場(chǎng)，這個(gè)出口市場(chǎng)中包括了約占全球需求23%的中國(guó)。根據(jù)美國(guó)國(guó)際貿(mào)易會(huì)的數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體是美國(guó)2018年第出口產(chǎn)品，僅次于飛機(jī)、成品油和。
圖：美國(guó)在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵層面處于地位
得以進(jìn)入全球市場(chǎng)，使美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)能夠利用高度化的資源來(lái)制造日益復(fù)雜的產(chǎn)品。例如，在一家價(jià)值150億美元的晶圓制造廠中，使用高精度設(shè)備制造一個(gè)的7納米芯片，需要大約1500步。雖然美國(guó)公司在產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)和設(shè)備層可以廣泛依賴美國(guó)國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，但在材料、設(shè)備及芯片的制造、組裝和測(cè)試方面也依賴外國(guó)合作伙伴。沒(méi)有任何一個(gè)公司或國(guó)家有技術(shù)能力控制整個(gè)供應(yīng)鏈。

美國(guó)目前是全球半導(dǎo)體行業(yè)的
美國(guó)半導(dǎo)體公司將這一市場(chǎng)地位成功轉(zhuǎn)化為強(qiáng)勁的財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)。在過(guò)去五年中，它們的年平均股東回報(bào)率接近14%，比標(biāo)準(zhǔn)普爾500指數(shù)高出4個(gè)百分點(diǎn)以上，截至2019年11月，它們的總市值已達(dá)到約1萬(wàn)億美元。這種持續(xù)的財(cái)務(wù)實(shí)力對(duì)于該行業(yè)在未來(lái)繼續(xù)大力投資研發(fā)至關(guān)重要。
事實(shí)上，美國(guó)半導(dǎo)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(lái)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品創(chuàng)新。半導(dǎo)體是由高度的制造工藝生產(chǎn)的高度復(fù)雜的產(chǎn)品，其改進(jìn)往往需要在硬科學(xué)上取得突破，這往往需要多年才能實(shí)現(xiàn)。
在過(guò)去的十年里，美國(guó)半導(dǎo)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(guó)家半導(dǎo)體研發(fā)投資總和的兩倍。美國(guó)在基礎(chǔ)研究上投入了大量資金，這有助于填補(bǔ)學(xué)術(shù)突破和新商業(yè)產(chǎn)品之間的鴻溝。然而與其它國(guó)家相比，美國(guó)投資多年來(lái)一直持平或下降。
技術(shù)使美國(guó)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(jìn)而帶來(lái)更高的市場(chǎng)份額，通常也會(huì)帶來(lái)更高的利潤(rùn)率，這將繼續(xù)為良性循環(huán)提供動(dòng)力。
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