半导体产业链科普

本文来源：内容来自哈佛大学

半导体嘛，就是那种能导电也能不导电的材料。不过大家一般说半导体的时候，其实是在说集成电路这种小芯片，里面装着晶体管、电阻器和电容器之类的玩意儿。这些芯片啊，就是现代所有计算机系统的根基啦，负责处理、存储和传输数据。

要造半导体，可得靠一整套特别专业的生态链和公司呢。首先得有先进的软件和设计，这样才能把几十亿个晶体管塞进芯片里去。然后呢，还得有硅晶圆这种原材料，还要用复杂的设备在上面画图案。接下来，那些制造厂就用几十年积累下来的技术和研发经费，把这些晶体管造出来。最后，芯片被封装好，送到设备制造商手里，装进手机、汽车或者其他电子设备里去用。

半导体产业：地缘政治与技术竞赛的新焦点

虽然半导体行业的供应链非常复杂，这决定了它依然是一个全球化程度很高的产业，但现在各国政府都开始把它看作是国家安全的重要部分了。最近的一些地缘政治事件让大家意识到，全世界对半导体的依赖有多深，同时这些供应链也特别容易出问题。而且，随着国际竞争变得越来越激烈，各国政府和企业都在重新审视台积电的风险，这家总部设在中国台湾的企业可是生产了全球70%到90%最先进的芯片呢。

另外，大家对更强的人工智能能力的竞争也让市场对高端芯片的需求越来越大，特别是那些图形处理器（GPU）。你知道吗，成千上万甚至上百万个GPU正在给那些训练人工智能模型的数据中心提供动力。像美国的英伟达公司就是这个趋势的代表，它的高端GPU业务超级火，市值在2023年1月到2024年1月之间直接翻了三倍还多！

全球半导体竞争的新格局

自从2022年10月拜登政府开始对中国大陆实施更严格的出口管制之后，半导体就成为了美国的战略重点。现在，各国都在想办法加强对半导体的控制，特别是那些传统和高端设备的半导体，这样就算遇到外国的危机，也能保护好自己。华盛顿和北京都想要高端芯片，因为它们觉得这对发展人工智能系统特别重要。谁掌握了高端芯片，谁就能在越来越激烈的国家安全竞争中占得先机。

通过这些出口管制，美国充分利用自己在设计和制造设备上的优势，再加上跟日本和荷兰的合作，限制了中国大陆获得最先进的半导体。与此同时，像中国大陆这样的国家和地区也意识到，国家补贴和政策指导对在全球竞争中扶持本国半导体产业有多重要。

这份报告分析半导体的时候，用了八个方面的考量。其中，芯片设计和工具、经济资源、人力资本以及制造业这四个方面分量最重。为啥呢？因为这些都是最关键的环节：复杂的设计软件能支持最新的芯片架构；大量的资金投入才能建起必要的设施和关键的基础设施；专业的人才推动技术创新；先进的制造技术直接决定产品的质量和产量。而设备、组装和测试、专用材料和晶圆、全球参与者以及监管这四个方面的权重相对低一些，因为它们主要是辅助性的，对提升一个国家或地区的半导体生产能力有帮助，但不是最关键的因素。

全球半导体产业实力分布

**不同国家或地区的半导体实力**

简单来说，现在没有哪个国家能完全掌握高端半导体的整个生产链。

- **美国**在芯片设计、开发工具和生产设备上很强，但在制造和加工这块就有点落后了。

- **中国大陆**在资金、封装测试、制造加工这些方面是老大，在原材料比如硅片、化学品的开采和提纯上也有很大优势。不过，在设备、特殊材料和晶圆生产上还是稍显薄弱。

- **中国台湾**在特殊材料、晶圆生产和制造加工上占主导地位，但它的设备还得依赖国外。

- **日本和韩国**在人才、芯片设计、工具以及制造加工上都很厉害，但它们的大企业依然很依赖中国大陆市场。

**关键判断**

1. 美国、中国台湾、日本和韩国在半导体供应链的重要环节上还是一直占优势，比如高端制造、芯片设计、工具和设备。这些领域因为成本高、技术门槛也高，差距特别大。很多国家都在砸钱想追赶，但单靠资金很难建立起完整的半导体生产能力。如果想摆脱对现有巨头的依赖，不仅得保证设备的安全性，还得推动芯片设计的进步。

简单总结就是：每个地方都有自己的强项，但谁也没法做到从头到尾全包，大家还得互相合作才行！

中国大陆芯片制造的挑战与突破

3. 虽然中国大陆在芯片制造这块已经做得比很多国家和地区都好，但在先进芯片制造这个领域，想追上中国台湾和韩国还是挺难的。毕竟人家那俩地方在这块早就领先全球了。

从历史来看，如果一个国家或者地区想在先进芯片制造领域站住脚，得先有其他国家或者地区在低端芯片制造上做出大突破才行。不过中国大陆现在的情况是，虽然它在低端芯片制造上的经验比中国台湾和韩国少，成本也相对低一些，但它正在拼命往这个行业里的好多方面去突破呢。不过呢，它还遇到了美国那边的限制，不让用最先进的设计和设备，这可是一个前所未有的难题。

另外，想要准确判断中国大陆在芯片制造上的进展也不容易，因为美国的出口管制政策让中国大陆的企业都不敢太张扬自己的成绩。

其他发现...

给钱给到肉疼的半导体争夺战

继中国大陆和美国之后，现在那些承诺给本国半导体行业投入最多公共资金的地方，在半导体产业链里都挺牛的。比如日本、韩国，还有欧洲（德国算是领头羊）。中国台湾虽然排得不算特别靠前，但整体来说还是很强的。

日本最近宣布要给国内一家叫Rapidus的半导体初创公司补贴超过110亿美元，他们想在2027年前造出最先进的芯片。韩国去年放话说要在2047年前建全球最大的半导体产业集群，而且正在加大投资存储器和逻辑电路，这两个领域现在主要是中国台湾企业占优势。欧盟那边的《欧洲芯片法案》打算拿出大约200亿美元来吸引外资，同时扶持本地公司。政府的支持对半导体行业发展一直都很重要，那些领先的国家和地区也都意识到了这一点。

美企在华营收差距凸显设备商困境

美国出口管制让美国的半导体设备生产商特别受伤，因为他们进不了中国大陆市场。虽然美国对中国大陆企业搞封锁，也影响到了芯片设计公司，毕竟美国在半导体行业里是老大，但好在人工智能芯片卖得特别火，所以那些做芯片设计的大公司损失还能补回来。可设备制造商就没那么幸运了，因为他们要等更久才能把损失补上。为啥呢？因为他们的客户——那些芯片制造商——买东西没那么频繁，不像芯片制造商的客户那样经常买。

美国的设备制造商太依赖对中国大陆的销售了，所以他们特别反对这些出口管制。这也让美国政府更觉得有必要成立个“科技基金”，这个基金可以帮这些公司分担初期的风险，还能让他们想办法减少对中国大陆市场的依赖。

就说英伟达和应用材料吧，它们的经历很好地说明了从2022年10月以来美国半导体出口管制的影响有多不一样。2024年11月到2025年1月这段时间，英伟达的数据中心收入同比涨了93%，全年收入更是涨了142%。但另一边，应用材料同期的季度收入只涨了7%，虽然也是历史新高，但跟英伟达比起来差远了。这差距说明了英伟达过去一年半发展得太猛了，同时也显示了人工智能芯片的需求虽然爆棚，但并没有带动芯片制造工具的需求同步增长。

英伟达受限于美出口管制，印度加快布局半导体

话虽如此，最近美国的出口管制对英伟达的影响可能会比对应用材料更大一些。2025年4月，美国政府说，英伟达要向中国大陆出口H20芯片的话，得先申请许可证才行。英伟达自己估算了一下，觉得这个限制会让它损失55亿美元，这差不多是它2025财年1305亿美元收入的4.2%左右。而另一边，应用材料公司也算了笔账，说拜登政府后期搞的这些出口管制让它在中国大陆相关的收入减少了大概4亿美元，占它2025财年（截止到2025年1月31日）276亿美元总收入的1.5%左右。不过呢，美国对英伟达那种人工智能芯片的出口限制也不是完全没有漏洞。

虽然在半导体领域的地位上，印度还比不上那些老牌强国，但是从2022年4月莫迪政府提出要把印度打造成全球半导体产业链的重要参与者之后，就在这个领域投入了不少资金和精力。

印度欲成为全球芯片生产中心

印度现在已经是全球芯片消费的大户了，已经占到了全球的十分之一。随着印度自己对芯片的需求越来越大，他们特别想减少对其他国家供应商的依赖。再加上中国大陆那边劳动力成本涨得厉害，跟西方国家的关系也有些紧张，所以现在印度对那些想把工厂从中国大陆搬走的公司来说，变得越来越有吸引力。

虽然印度在全球芯片生产设备这块只占7%，但是设计芯片的工程师可是不少，大概占全球的20%呢，这些工程师好多都在美国或者欧洲的公司工作。印度政府为了吸引更多的半导体产业到印度来，在古吉拉特邦的多莱拉搞了个半导体园区，还给一些外国公司在印度做低端芯片制造、组装、测试和封装的项目提供补贴。他们希望能在这个新的领域里提升自己的技术实力。

不过呢，虽然印度这么努力，但在芯片封装这个领域，中国大陆、中国台湾和马来西亚还是遥遥领先，它们在公共基础设施建设上做得特别好，这是印度目前还赶不上的。

新加坡：注重芯片设计与先进封装

德国现在已经生产了很多欧盟的芯片，而且它的汽车行业特别依赖传统的芯片。最近，柏林给外国的半导体公司提供了更多的补贴，目的是鼓励它们在德国国内生产更先进的芯片。这其实是欧盟想减少对遥远的东亚芯片生产商依赖的一个努力，目标是在2030年前把欧盟在芯片生产市场的份额从现在的10%提高到20%。跟德国的汽车和一些高科技设备公司合作做芯片的前景挺吸引人的，但是最近美国和德国计划建设的制造工厂推迟了，这就让人怀疑这些制造商是不是真的愿意在德国建厂。2025年2月德国大选之后，新政府得面对一个关键问题——怎么分配半导体补贴的资金，而且未来这笔钱到底能不能落实还是个未知数。

因为一些研究方法上的局限性，新加坡在制造和封装方面的表现没有体现在这个指数里。不过，以它的小体量来说，新加坡在全球芯片制造和半导体制造设备领域已经占有了不小的市场份额。靠着高素质的劳动力、现有的芯片生产能力，再加上靠近东亚生产商的地理优势，新加坡政府这几年推出了一些培训项目，还提供了税收优惠和退税政策，就是为了在芯片设计和先进封装这两个供应链的其他重要环节上有所作为。