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中韩崛起,全球半导体产业竞争加剧
尽管美国半导体行业在全球拥有的地位,但它仍面临着相当大的竞争。终端市场(如智能手机、个人电脑和消费电子产品)的快速产品周期占半导体总需求的一半以上,这意味着美国半导体公司必须每年展开激烈竞争,以赢得每一代新设备的供应合同。
全球行业分类共有32条半导体产品线,在占全球总需求的61%的其中18条产品线中,每条产品线都至少有一家非美国公司的全球市场份额达到或超过10%,这些企业将有可能替代美国供应商。
目前,在处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和现场可编程门阵列(FPGA)等产品领域,美国公司的总市场份额超过90%,但即便如此,美国也并不能在这些领域高枕**。因为全球大客户越来越多地为数据中心设计自己的定制芯片,他们日益倾向于优化被称为应用集成电路(asic)的芯片,以便在自己的大型硬件设备中使用。
此外,美国半导体公司面临着来自韩国和中国日益激烈的竞争。自2009年以来,韩国和中国的市场份额分别增长了12%和3%。与此同时,美国公司在美国本土市场的竞争也在加剧,欧洲和日本的主要半导体公司正在加大投资力度,通过重大收购扩大投资组合和业务。
韩国市场份额的增长,在一定程度上反映了市场对存储产品需求的飙升。韩国两家公司都是存储产品领域的全球企业。三星在显示驱动、图像传感器和集成移动处理器等一系列半导体产品领域的强势扩张,它既是公司不断扩大的消费电子和网络设备硬件产品组合的内部供应商,也是其他设备制造商的商业供应商,这对韩国市场份额的增长做出了贡献。2019年3月,文在寅指示采取措施,提高该国在全球半导体行业的竞争力,追赶存储市场。
自本世纪初以来,中国从初几乎没有任何半导体产品,到现在已经在半导体设计方面取得了稳步进展。几十年来,发展国家半导体产业,减轻对外国供应商的依赖,一直是中国的政策重点。根据中国半导体行业协会(CSIA)的数据显示,过去五年中,中国半导体企业报告的总营收以每年20%以上的速度增长。除去外国半导体公司在中国的活动,2018年中国企业在全球半导体销售和半导体制造领域的整体份额仅为3-4%。无晶圆厂设计的进步为显著,近年来,中国的无晶圆厂设计企业呈爆炸式增长。CSIA报告称,中国目前有1600多家本土企业,占全球市场的份额总计13%,远远高于2010年的5%。
在需求方面,尽管行业报告和媒体经常采用各种更高的数字来衡量中国市场的规模,我们相信,中国原始设备制造商(oem)生产的器件中所包含的半导体元件的价值,是衡量全球半导体需求中真正由中国驱动部分的佳指标。按照这个标准,中国目前占全球半导体需求的23%。这意味着,国内半导体企业仅国终端设备制造商总需求的14%。

这种元器件替代导致的结果是,短期内不太的替代组件会使得中国的个人电脑、服务器和其他ICT基础设施设备在国际市场上可能不再具有竞争力。由于无法使用美国的软件、内容和应用程序,特别是在高收入经济体,中国的智能手机和其它消费电子产品可能也会失去市场份额,这进而可能导致中国设备制造商的海外收入减少。
另一方面,即使产品缺乏的技术,中国供应商仍有可能扩大其在中国国内市场的份额,因为与之竞争的美国产品将被禁止。事实上,我们估计,通过扩大国内市场份额,中国设备制造商将能够弥补高达75%的海外收入损失。
不过,技术脱钩对中国的主要影响可能是,在向基于替代处理器架构的国内IT生态系统过渡的这几年里,中国经济的整体生产力将受到影响。即使这种替代处理器的性能可以与美国成熟的设计媲美,中国也需要为消费者和企业应用创建并扩大全新的硬件和软件组合。中国企业要将所有系统和业务流程迁移到新的IT基础设施,并在用户功能和成本方面赶上世界上大多数企业和消费者目前使用的以美国技术为基础的产品,需要投入资金和时间。
“脱钩”对美国半导体企业的直接影响,将是失去所有来自中国科技客户的营收,以及来自其他国家客户的营收,这些客户终也将与美国脱钩。总体而言,如果考虑直接和间接影响,美国半导体收入将下降37%,相当于2018年的830亿美元。(见表10。)其中约四分之三的影响将是中国客户因美国技术出口禁令而取代美国半导体的直接后果。因此,它几乎会在美国限制措施生效后立即受到冲击。

美国目前是全球半导体行业的
美国半导体公司将这一市场地位成功转化为强劲的财务业绩。在过去五年中,它们的年平均股东回报率接近14%,比标准普尔500指数高出4个百分点以上,截至2019年11月,它们的总市值已达到约1万亿美元。这种持续的财务实力对于该行业在未来继续大力投资研发至关重要。
事实上,美国半导体行业之所以在全球处于地位,主要有赖于大量研发投资所带来的技术进步和产品创新。半导体是由高度的制造工艺生产的高度复杂的产品,其改进往往需要在硬科学上取得突破,这往往需要多年才能实现。
在过去的十年里,美国半导体产业在研发上投入了3120亿美元,仅在2018年就投入了390亿美元——几乎是世界其他国家半导体研发投资总和的两倍。美国在基础研究上投入了大量资金,这有助于填补学术突破和新商业产品之间的鸿沟。然而与其它国家相比,美国投资多年来一直持平或下降。
技术使美国企业建立了创新的良性循环,从大规模的研发工作中产生了的技术和产品,进而带来更高的市场份额,通常也会带来更高的利润率,这将继续为良性循环提供动力。

2013年成立的中国公司大陆在为加密和区块链应用设计定制芯片,已成为全球。
在人工智能领域,百度、阿里巴巴和腾讯等一批拥有深厚软件知识的大型中国新品种设计公司、企业硬件供应商和互联网巨头,正在投资开发自己的集成硬件和软件的ASIC芯片。
在内存方面,清华大学集团旗下子公司长江存储成立于2016年,其目标是在新兴的3D NAND闪存领域取得突破,拥有自己的架构。
在制造业,中国计划在未来五年内将装机容量翻一番,占全球预计新增总容量的25%以上。加上中国大陆目前在组装和测试服务业的强势地位,这种制造能力的大幅扩张可能会使中国大陆在2023年成为世界上大的半导体产出地区。预计中国企业将占国内新增产能的60%左右,其余产能将由外国企业在中国建设。因此,预计中国企业在半导体制造业(包括铸造厂和IDM)的全球份额将从2018年的3%提高到2023年的7%。
中国在一个国家量子计算实验室上投入4亿美元,申请的量子几乎是美国近年来的两倍。
鉴于以上这些发展,分析人士预计,到2025年,中国将用本土设计的半导体满足25%至40%的国内需求,这一比例将是目前水平的两倍多。虽然这仍低于中国自己设置的70%自给率的目标,但将使美国在全球的份额下降2至5个百分点。
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