芯片供應鏈風(fēng)險全解讀！美國白宮發(fā)250頁(yè)重磅報告

編譯 |  心緣
編輯 |  漠影芯東西6月21日報道，兩周前，美國白宮發(fā)布了一份長(cháng)達250頁(yè)的關(guān)鍵產(chǎn)品供應鏈百日評估報告，指出美國供應鏈存在的一系列漏洞。該報告建議美國國會(huì )支持至少500億美元的投資，來(lái)為美國本土半導體制造和研發(fā)提供專(zhuān)用資金，并建議美國政府成立一個(gè)新的供應鏈中斷工作小組，幫助緩解瓶頸和供應限制問(wèn)題。在報告的第四章節，美國商務(wù)部用約60頁(yè)來(lái)分析全球半導體供應鏈局勢，尤其考察設計、制造、后端ATP、材料、制造設備這五大半導體供應鏈關(guān)鍵環(huán)節，并對全球半導體產(chǎn)業(yè)核心地區的補貼及激勵措施加以匯總。我們對其中的關(guān)鍵信息進(jìn)行編譯及梳理，以供參考

一個(gè)半導體產(chǎn)品可能跨越70次國際邊界

美國在全球半導體制造中所占份額已經(jīng)從1990年的37%下降到現在的12%，如果沒(méi)有一個(gè)全面的美國戰略來(lái)支持，該數字預計還會(huì )進(jìn)一步下降。典型的半導體生產(chǎn)過(guò)程涉及多國，產(chǎn)品可能跨越70次國際邊界，整個(gè)過(guò)程需要長(cháng)達100天，其中12天是供應鏈步驟之間的中轉。下圖是供應鏈的程式化表示。

目前，美國的半導體設計生態(tài)系統處于世界領(lǐng)先地位，但高度依賴(lài)對中國的銷(xiāo)售和有限的IP、勞動(dòng)力及制造資源。美國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )（SIA）估計，2020年美國半導體行業(yè)的年銷(xiāo)售額為2080億美元，占據了全球半導體市場(chǎng)的近一半，是美國第四大主要出口產(chǎn)品。美國半導體制造能力則相對欠缺，前沿邏輯芯片主要依靠中國臺灣，成熟節點(diǎn)芯片需求主要依賴(lài)中國臺灣、韓國和中國大陸。同樣，其封測也嚴重依賴(lài)亞洲企業(yè)。SIA估計，如果臺灣芯片代工廠(chǎng)的邏輯芯片生產(chǎn)中斷，可能導致依賴(lài)芯片供應的電子設備制造商損失近5000億美元的收入。半導體生產(chǎn)需要數百種材料，許多用于半導體的氣體和濕式化學(xué)品是在美國生產(chǎn)的，但對于美國來(lái)說(shuō)，海外供應商主導了硅晶圓、光掩膜和光刻膠的市場(chǎng)。從設備來(lái)看，美國在大多數前端半導體制造設備的全球生產(chǎn)中，占有相當大的份額，但關(guān)鍵的光刻設備生產(chǎn)除主要集中在荷蘭和日本。由于美國的半導體制造有限，這些設備制造商嚴重依賴(lài)美國以外的銷(xiāo)售。該報告的綜述總結了8種主要風(fēng)險，包括：（1）脆弱的供應鏈；（2）惡意供應鏈中斷；（3）使用過(guò)時(shí)的和幾代前的半導體，以及供應鏈中公司持續盈利的相關(guān)挑戰；（4）客戶(hù)集中度與地緣政治因素；（5）電子生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )效應；（6）人力資本缺口；（7）IP盜用；（8）在獲取創(chuàng )新利益、協(xié)調私人和公共利益方面的挑戰。
設計：美國邏輯芯片領(lǐng)先，營(yíng)收依賴(lài)中國

芯片設計越來(lái)越多由“無(wú)晶圓廠(chǎng)（fabless）”半導體設計公司進(jìn)行，其產(chǎn)業(yè)集中度明顯低于制造和設備環(huán)節。總體而言，美國半導體設計生態(tài)系統是強大的和世界領(lǐng)先的，但其無(wú)晶圓廠(chǎng)設計公司必須與亞洲代工廠(chǎng)密切合作，且設計流程依賴(lài)于IP供應商和電子設計自動(dòng)化（EDA）軟件。當前基本的IP和EDA提供商的總部主要設在美國，美國仍對高技能人才具有吸引力，不過(guò)也面臨越來(lái)越依賴(lài)海外人才的問(wèn)題。另外，美國芯片設計公司的銷(xiāo)售增長(cháng)越來(lái)越依賴(lài)中國，這會(huì )影響到其研發(fā)支出。

半導體市場(chǎng)主要包含邏輯半導體、存儲半導體和模擬半導體，三者在2020年的市場(chǎng)份額分別約為42%、26%和14%，其余市場(chǎng)份額為分立器件、光電器件、傳感器器件等非集成電路半導體。1、邏輯芯片：美國遙遙領(lǐng)先邏輯芯片是計算的基石，中央處理器（CPU）、專(zhuān)用圖形處理單元（GPU）、現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）的市場(chǎng)均為雙巨頭壟斷，而在專(zhuān)用集成電路（ASIC）和基于A(yíng)rm架構的移動(dòng)設備處理器供應商基礎上，競爭明顯加劇。美國在這些芯片設計方面處于世界領(lǐng)先地位。

2、存儲芯片：DRAM三分天下，閃存繼續整合存儲芯片方面，韓國三星、SK海力士和美國美光為動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)導者，三家在2020年占據了全球700億美元存儲芯片市場(chǎng)的95%。閃存（NAND）生產(chǎn)則不那么集中，韓國三星、日本鎧俠、美國西部數據、韓國SK海力士、美國美光、美國英特爾這6家公司估計占2020年470億美元全球市場(chǎng)的99%。NAND業(yè)務(wù)似乎正在進(jìn)一步整合，去年英特爾計劃將其大部分NAND業(yè)務(wù)出售給SK海力士，也有報道稱(chēng)，西部數據和美光可能正尋求收購鎧俠。此外，中國長(cháng)江存儲也正快速擴張。3、模擬芯片：輕晶圓廠(chǎng)運營(yíng)模式較熱與存儲芯片相比，模擬芯片商品化程度較低，通常不太依賴(lài)于使用先進(jìn)制造節點(diǎn)。2020年，10家最大的模擬集成電路供應商占560億美元市場(chǎng)的62%，只有德州儀器的市場(chǎng)份額超過(guò)10%。許多領(lǐng)先的模擬半導體公司都以“輕晶圓廠(chǎng)”（fab-lite）生產(chǎn)商的身份經(jīng)營(yíng)，采用自行建廠(chǎng)生產(chǎn)和外包相結合的方式。4、非集成電路芯片：市場(chǎng)高度分散分立器件、光電和傳感器等非集成電路半導體在2020年的銷(xiāo)售額為790億美元，占整個(gè)半導體市場(chǎng)（4400億美元）的近18%。這類(lèi)產(chǎn)品中的大部分半導體都是成熟的節點(diǎn)技術(shù)芯片，通常每種只值幾分錢(qián)，市場(chǎng)高度分散。除了成熟節點(diǎn)技術(shù)之外，非集成半導體的關(guān)鍵驅動(dòng)技術(shù)主要是在電源管理和小型化方面的創(chuàng )新，特別是面向離散功率半導體，汽車(chē)是一大關(guān)鍵的終端應用領(lǐng)域。美國主導的氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）和其他化合物半導體襯底的研發(fā)是電力管理和分配、高頻功率放大和光電子等各種應用發(fā)展的關(guān)鍵，平面顯示半導體也屬于這一類(lèi)。5、上游IP與EDA：由歐美公司主導IP授權與EDA工具加速了芯片設計的創(chuàng )新。全球三大EDA供應商均在美國，同時(shí)IP核心領(lǐng)域歷來(lái)由總部位于美國和英國的公司主導。該報告分析稱(chēng)，美國企業(yè)在EDA的主導地位至少源自這些因素：市場(chǎng)領(lǐng)導者有能力收購和合并較小的EDA供應商、換EDA供應商對設計企業(yè)來(lái)說(shuō)成本高昂，以及EDA公司與代工廠(chǎng)的關(guān)系。同時(shí)該報告認為，過(guò)去幾年，中國已采取措施增強對半導體IP的獲取和控制，這可能會(huì )限制美國公司可獲得的IP，從而給美國產(chǎn)業(yè)帶來(lái)風(fēng)險。
制造：缺乏先進(jìn)工藝節點(diǎn)生產(chǎn)能力

晶圓廠(chǎng)有IDM和純晶圓代工廠(chǎng)兩種模式。IDM廠(chǎng)執行從設計到最終測試的全部流程，約占全球半導體產(chǎn)能的2/3。SIA報告稱(chēng)，44%美國半導體公司的生產(chǎn)能力位于美國?？傮w而言，2020年美國占全球IDM收入的51%，在邏輯和模擬芯片方面尤其強大。純晶圓代工廠(chǎng)約占全球芯片產(chǎn)能的1/3，但占邏輯芯片產(chǎn)能的近80%。中國臺灣占據了63%的全球代工市場(chǎng)份額，其中臺積電一家就占了53%；韓國約占18%、中國大陸約占6%。美國在最先進(jìn)芯片工藝節點(diǎn)上缺乏生產(chǎn)能力。目前全球僅臺積電、三星領(lǐng)先，美國英特爾預計到2023年才會(huì )全面進(jìn)入7nm生產(chǎn)，因此美國無(wú)晶圓廠(chǎng)芯片公司幾乎完全依賴(lài)亞洲代工廠(chǎng)來(lái)生產(chǎn)最先進(jìn)的芯片。同時(shí)美國在成熟節點(diǎn)也依賴(lài)集中在中國臺灣、韓國和中國大陸的芯片制造商。

一個(gè)300mm（12英寸）晶圓，可以生產(chǎn)600個(gè)或更多的獨立芯片。在美國的40家主要半導體晶圓廠(chǎng)中，有20家采用現代標準的300mm晶圓；其他的則使用200mm（8英寸）或以下的晶圓。2009年至2018年間，全球有超過(guò)100家150-200mm晶圓廠(chǎng)關(guān)閉，其中70%關(guān)閉地點(diǎn)位于美國和日本。IC Insights認為，許多晶圓廠(chǎng)使用了數十年，已經(jīng)超過(guò)了它們的實(shí)際用途。在某些情況下，它們被更具成本效益或升級的設施所取代。在其他情況下，擁有晶圓廠(chǎng)的成本太高，一些公司轉向了輕晶圓廠(chǎng)或無(wú)晶圓廠(chǎng)的商業(yè)模式。雖然美國芯片產(chǎn)能一直相對穩定，但美國以外的產(chǎn)能和產(chǎn)量也在增長(cháng)，尤其是在亞洲。SIA預測，到2030年，美國在半導體生產(chǎn)能力中的份額將下降到10%，而亞洲的份額將增長(cháng)到83%。2019年，全球新建的6家半導體生產(chǎn)工廠(chǎng)中，沒(méi)有一家在美國，有4家在中國

和設計業(yè)類(lèi)似，美國芯片制造商也嚴重依賴(lài)對中國市場(chǎng)的銷(xiāo)售。美國勞動(dòng)力老齡化問(wèn)題，也對美國的芯片生產(chǎn)構成了威脅。另外，半導體制造對能源的需求很高。設施每運行1小時(shí)，可能需要多達100兆瓦時(shí)的電力，相當于美國家庭9年的平均耗電量。由于電力占制造運營(yíng)成本的30%，獲得可靠且負擔得起的能源對半導體制造商具有競爭力至關(guān)重要。事實(shí)上，全球化和高度專(zhuān)業(yè)化的半導體制造供應鏈結構，加上地理制造業(yè)集群的經(jīng)濟利益，增加了自然和人為災害造成破壞的風(fēng)險。此前，斷電、火災等突發(fā)事件均影響至全球芯片的供應。美國環(huán)境保護署已經(jīng)意識到這些問(wèn)題，并一直與半導體行業(yè)就如何在未來(lái)的法規制定過(guò)程中考慮供應鏈的影響，保持著(zhù)不斷的溝通。
后端ATP：美國缺乏生態(tài)，嚴重依賴(lài)亞洲

芯片生產(chǎn)的后端ATP環(huán)節，包括半導體組裝、測試、封裝和先進(jìn)封裝。該環(huán)節通常由IDM廠(chǎng)商、純晶圓代工商和外包半導體封測（OSAT）廠(chǎng)商來(lái)提供服務(wù)。當前，美國只占有全球半導體封裝能力的3%，這還不包括測試能力，主要由IDM提供，他們通常在美國之外建有ATP設施。美國公司占ATP市場(chǎng)營(yíng)收的28%，IDM ATP市場(chǎng)營(yíng)收的43%。中國臺灣的臺積電、聯(lián)電，中國大陸的中芯國際、武漢新芯，均有封裝業(yè)務(wù)。美國的OSAT只占全球OSAT業(yè)務(wù)的15%，中國臺灣和大陸地區則約占據全球市場(chǎng)的73%。安靠技術(shù)（Amkor）雖然總部設在美國，但沒(méi)有在美國建立生產(chǎn)設施。

傳統上，ATP是一個(gè)自動(dòng)化和低價(jià)值的業(yè)務(wù)，主要集中在中國大陸、中國臺灣和東南亞地區，但美國半導體的供應離不開(kāi)這一關(guān)鍵環(huán)節，同時(shí)近些年來(lái)，封裝技術(shù)正變得越來(lái)越先進(jìn)，中國在過(guò)去幾年在先進(jìn)封裝方面進(jìn)行了大量投資。根據SEMI和Techsearch數據，2018年全球有超過(guò)120家OSAT公司和360家封裝廠(chǎng)，其中超過(guò)100家封裝廠(chǎng)在中國大陸，大約100家在中國臺灣，43家在東南亞，其他在歐美地區。先進(jìn)封裝類(lèi)型包括芯片堆疊技術(shù)、嵌入式芯片、扇出晶圓級封裝和系統級封裝。邏輯芯片的一種方法是將標準化IP功能分離成不同的、更小的芯片，稱(chēng)為“chiplet”，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）及多家企業(yè)均在探索這一技術(shù)方向。2019年，先進(jìn)封裝占總半導體封裝價(jià)值的42.6%，預計到2025年將達到總體半導體封裝市場(chǎng)的近1/2。從2014年到2025年，先進(jìn)封裝的收入預計將從2014年的200億美元增至2025年的約420億美元，增長(cháng)1倍多；其復合年增長(cháng)率（CAGR）為6.1%，幾乎是傳統封裝市場(chǎng)預期增長(cháng)的3倍。當前全球前10大先進(jìn)封裝公司，包括2家IDM商（美國英特爾、韓國三星），1家代工商（中國臺灣臺積電），全球前5大OSAT商（中國臺灣日月光、中國臺灣矽品、美國安靠、中國臺灣力成科技、中國大陸長(cháng)電科技），和2家更小的OSAT商（韓國Nepes Display和中國臺灣頎邦科技）。這10家公司生產(chǎn)了全球大約3/4的先進(jìn)封裝芯片。此外，美國缺乏開(kāi)發(fā)先進(jìn)封裝技術(shù)的生態(tài)系統。先進(jìn)封裝材料方面，美國在先進(jìn)封裝基板及相關(guān)供應鏈方面能力不足，而中國正成為更具吸引力的基板供應商的市場(chǎng)。美國的印刷電路板制造業(yè)曾經(jīng)占全球總生產(chǎn)量的30%以上，如今只占不到5%。美國IPC/USPAE機構預計，美國在下一代電子應用所需的印刷電路板制造技術(shù)方面落后亞洲20年，在制造用于微電子封裝的先進(jìn)印刷電路板制造類(lèi)基板方面落后亞洲30年。
材料：硅晶圓依賴(lài)日本，硅、鎵來(lái)自中國

有數百種材料被用于半導體制造過(guò)程中的不同階段。一個(gè)市場(chǎng)研究公司估計，2020年全球電子市場(chǎng)材料和半導體工業(yè)化學(xué)品和氣體價(jià)值183億美元，有望到2025年增長(cháng)至262億美元。對于美國來(lái)說(shuō)，海外供應商主導了硅晶圓、光掩膜和光刻膠市場(chǎng)，日本公司在這些行業(yè)尤其強大。同時(shí)，硅、鎵等原材料主要來(lái)自中國。該報告主要復盤(pán)了包括多晶硅、硅晶圓、光掩模與光刻膠、超純及常規化學(xué)品和氣體、原材料在內的一些關(guān)鍵半導體材料供應鏈：1、多晶硅：中國占全球產(chǎn)能的70%以上幾家在美國生產(chǎn)電子級多晶硅的制造商，包括美國Hemlock Semiconductor、挪威REC Silicon、德國Wacker和日本三菱綜合材料。美國本土生產(chǎn)商稱(chēng)，盡管美國目前有生產(chǎn)能力，但由于中國采取行動(dòng)增強其在半導體和太陽(yáng)能供應鏈上的主導地位，美國的技術(shù)領(lǐng)先地位和半導體級多晶硅的生產(chǎn)面臨風(fēng)險。中國占全球太陽(yáng)能級多晶硅市場(chǎng)的95%以上，美國目前還不存在太陽(yáng)能行業(yè)的直接客戶(hù)，但由于半導體級多晶硅和太陽(yáng)能級多晶硅的生產(chǎn)過(guò)程密切相關(guān)，美國生產(chǎn)商必須能利用強勁的全球太陽(yáng)能產(chǎn)品市場(chǎng)，以確保半導體材料的持續生產(chǎn)。這些生產(chǎn)商說(shuō)，中國目前占全球多晶硅產(chǎn)能的70%以上，美國占9%。2、半導體硅晶圓：日本坐擁半壁江山日本公司在硅晶圓市場(chǎng)占據主導地位，估計占有56%的市場(chǎng)份額，其次是中國臺灣（16%）、德國（14%）和韓國（10%）。雖然一些德國、日本和中國臺灣公司在美國建有生產(chǎn)設施，但只有像Virginia Semiconductor公司這樣的美國小公司制造硅晶圓。當前中國大陸在300mm（12英寸）晶圓的制造能力方面還非常有限，預估所占市場(chǎng)份額不超過(guò)5%。目前，半導體產(chǎn)業(yè)廣泛使用300mm晶圓，一些領(lǐng)先的制造商探索了450mm晶圓生產(chǎn)的投資，但半導體加工工具的制造成本明顯較高，投資預期回報較低，導致這種方法被放棄。200mm晶圓也繼續擁有一個(gè)很大的市場(chǎng)。盡管絕大多數商用半導體是由硅晶片生產(chǎn)的，但鍺、GaAs、GaN和SiC等復合半導體更適合5G通信、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、可再生能源和軍事系統等關(guān)鍵新興應用。隨著(zhù)其商業(yè)應用越發(fā)廣泛，它們與傳統半導體材料之間的成本差距已經(jīng)縮小。美國目前在氮化鎵（GaN）微波電子學(xué)方面處于領(lǐng)先地位，其他國家也正在大規模投資以發(fā)展本土氮化鎵。美國能源部早在2015年成立了一個(gè)由60家機構組成的聯(lián)盟Power America，重點(diǎn)加速應用美國制造的SiC和GaN。美國DARPA還資助了磷化銦、GaAs、SiGe、SiC、GaN和氮化鋁等項目，以及最近在超寬帶隙半導體方面的工作。不過(guò)當前SiC和GaN的制造服務(wù)主要在美國之外。3、光掩模與光刻膠：日本領(lǐng)先地位難撼動(dòng)光掩模包含集成電路圖形，被用于確保將圖形精確轉印到硅晶圓上。在光刻工藝環(huán)節，光線(xiàn)穿過(guò)光掩模，將圖形投射到晶圓表面。光刻膠是一種用于形成圖案的光敏有機材料，被用于光刻工藝過(guò)程中經(jīng)過(guò)曝光將光掩膜版上的圖形轉移到晶圓片上。在大型半導體公司中，自主生產(chǎn)光掩模很常見(jiàn)。美國英特爾、韓國三星、中國臺灣臺積電和中國大陸中芯國際都有自己的掩膜生產(chǎn)業(yè)務(wù)。然而，無(wú)晶圓廠(chǎng)半導體公司依賴(lài)于總部設在日本、美國和中國臺灣的商業(yè)掩膜制造商。美國CSET估計，日本公司控制了53%的商業(yè)掩膜市場(chǎng)，美國公司占40%，中國臺灣公司占7%。根據CSET供應鏈研究，日本公司還占據了半導體光刻膠市場(chǎng)的90%份額。剩下的10%主要由美國和韓國的公司持有。中國本土幾乎沒(méi)有能力生產(chǎn)先進(jìn)的光刻膠。4、超純及常規化學(xué)品和氣體：美歐日占優(yōu)勢半導體行業(yè)有許多化學(xué)品和氣體供應商，美國、日本和歐洲都有領(lǐng)先的公司。許多非美國公司通常會(huì )在美國設立分支機構。大多數化學(xué)和氣體供應商的大部分業(yè)務(wù)均不在半導體行業(yè)。美國、日本和法國生產(chǎn)半導體氣體。目前，六大供應商是美國慧盛材料、韓國SK材料、日本MTG/TNS、法國液化空氣、英國林德/美國普萊克斯和日本KDK。它們占據了約一半的市場(chǎng)份額，約50家供應商占據了另一半市場(chǎng)。美國、德國和日本是濕電子化學(xué)制品的主要生產(chǎn)國。美國KMG、美國艾萬(wàn)拓、美國霍尼韋爾、德國巴斯夫和日本關(guān)東化學(xué)在該市場(chǎng)占有超過(guò)60%的份額。5、原材料：供應來(lái)源集中在中國硅、鎵等用于生產(chǎn)晶圓的原材料都集中在中國。氦氣也很短缺。美國是氦氣的來(lái)源之一，它是天然氣生產(chǎn)的副產(chǎn)品，因此受天然氣價(jià)格的影響。執行命令14017要求的關(guān)鍵礦物和材料供應鏈審查中，討論的一些關(guān)鍵材料、礦物和稀土元素用于半導體制造（包括鎵和多晶硅）。然而，盡管這些材料對半導體制造過(guò)程至關(guān)重要，但這些材料的其他用途是這些材料的消費者，這些材料的問(wèn)題并不是半導體行業(yè)特有的。制造設備：美國占較大份額，光刻設備依賴(lài)荷蘭與日本

半導體生產(chǎn)線(xiàn)的不同環(huán)節，會(huì )用到不同類(lèi)型的半導體制造設備。前端制造設備包括光刻、蝕刻、摻雜或離子注入、沉積、拋光或化學(xué)機械平面化。特別值得注意的是金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）設備，它主要被用于生產(chǎn)GaAs、GaN等化合物半導體。后端制造設備包括ATP設備和先進(jìn)封裝。美國在半導體制造設備領(lǐng)域市占率較高，但高度依賴(lài)外銷(xiāo)。根據美國應用材料及泛林研發(fā)公司的財報，其2020年營(yíng)收中，約有90%來(lái)自美國之外的地區。目前半導體制造設備市場(chǎng)份額前三的分別是美國（41.7%）、日本（31.1%）和荷蘭（18.8%）。除了裝配及封裝設備、MOCVD設備外，中國公司沒(méi)有占據明顯的份額。2019年，五大半導體制造設備公司是美國應用材料（18.8%）、荷蘭ASML（16.8%）、日本東京電子（13.4%）、美國泛林研發(fā)（11.8%）、和美國科磊（6.8%），共占有全球市場(chǎng)的67.6%。如下圖所示，雖然美國在大多數前端SME的生產(chǎn)中占有相當大的市場(chǎng)份額，但光刻掃描/步進(jìn)設備是一個(gè)明顯的例外，幾乎都是由荷蘭公司ASML和日本公司尼康和佳能生產(chǎn)的，其中ASML是EUV光刻機的唯一供應商。

MOCVD設備的主要供應商包括美國Veeco、德國愛(ài)思強和中國大陸中微公司；蝕刻設備的前三是美國泛林研發(fā)、日本東京電子和美國應用材料。相較前端，美國在后端封裝設備方面的市場(chǎng)份額較小。日本有最大的封裝設備份額（35.7%），其次是中國大陸（22.9%）和荷蘭（11.1%）。不過(guò)美國庫力索法半導體是一家全球領(lǐng)先的半導體封測設備公司。美國和日本是后端測試設備（ATP）的領(lǐng)導者，分別擁有33.5和48.6%的市場(chǎng)份額。一個(gè)半導體制造設備可擁有100多個(gè)零部件，根據制造商普查調查，美國半導體制造設備銷(xiāo)售收入的一半被花費在了零部件和其他材料上。美國公司也為外國公司出售的設備提供關(guān)鍵零部件。報告還提到，中國政府對半導體制造設備生產(chǎn)商的補貼，對企業(yè)的財務(wù)表現產(chǎn)生了明顯的影響。目前有超過(guò)200家晶圓廠(chǎng)在200mm（8英寸）晶圓上生產(chǎn)半導體，主要用于350nm~90nm的成熟節點(diǎn)芯片。當前200mm（8英寸）制造設備短缺，尚無(wú)緩解的跡象。一家半導體制造設備公司報告稱(chēng)，盡管從2010年到2015年，200mm晶圓設備的銷(xiāo)售如預期的那樣下降，200mm和300mm之間的比例為50%，但需求卻回到了2010年的水平。SEMI報告稱(chēng)，2019年有5個(gè)新200mm晶圓廠(chǎng)，2020年有7個(gè)開(kāi)始建設（其中3個(gè)在中國大陸，美國、日本和中國臺灣各1個(gè))。雖然200mm的設備過(guò)去是可用的二手設備，這個(gè)市場(chǎng)已經(jīng)枯竭。200mm的新設備也很難找到，尤其是光刻設備。如今，新設備的購買(mǎi)將會(huì )取決于新晶圓廠(chǎng)、技術(shù)、功能或增加產(chǎn)量的需求、增加服務(wù)的重要性，以及大型提供商的升級和行業(yè)的整合。這也使較小的設備公司面臨被大公司吞并或銷(xiāo)量流失到大公司子公司的風(fēng)險。
解決供應鏈風(fēng)險的7項政策建議

除了分析半導體供應鏈現狀外，該報告也提出了7項政策建議，旨在解決當前半導體短缺和報告中確定的風(fēng)險：1、與工業(yè)界合作，促進(jìn)投資、提高透明度和協(xié)作，以解決半導體短缺問(wèn)題。2、根據美國《2021財政年度國防授權法案》（NDAA）規定，為CHIPS法案提供全面資金。3、通過(guò)立法行動(dòng)來(lái)實(shí)施美國總統拜登美國就業(yè)計劃中的想法，加強其本土半導體制造生態(tài)系統，為支持關(guān)鍵的上游提供激勵。4、通過(guò)研發(fā)資源支持制造商，特別是中小企業(yè)，以證明新興技術(shù)和融資從實(shí)驗室轉移到市場(chǎng)，并解決增長(cháng)的資本需求，促進(jìn)創(chuàng )新。5、通過(guò)大量投資來(lái)發(fā)展和多樣化STEM人才管道，勞工部就業(yè)和培訓管理局以部門(mén)為基礎的途徑和培訓項目、公共/私人投資來(lái)幫助資助勞動(dòng)力發(fā)展及移民政策的改變，從而吸引世界上最優(yōu)秀和最聰明的人才。

6、通過(guò)鼓勵外國晶圓廠(chǎng)和材料供應商在美國及其他盟國和伙伴地區投資，提供多樣化的供應商基礎，與盟友及伙伴就半導體供應鏈彈性進(jìn)行合作。7、保護美國在半導體制造和先進(jìn)封裝方面的技術(shù)優(yōu)勢，確保出口控制支持政策行動(dòng)，以解決與其供應鏈相關(guān)的國家安全和外交政策關(guān)切。
結語(yǔ)：加強本土供應鏈，機遇與挑戰并存

該報告還對中國大陸、韓國、歐盟、日本、中國臺灣、新加坡及以色列為半導體產(chǎn)業(yè)提供的補貼及激勵措施進(jìn)行了匯總整理，并分析了當前美國半導體制造業(yè)發(fā)展所面臨的機遇及挑戰。在美國政府的推動(dòng)下，臺積電、三星、英特爾、格芯均宣布了新的美國半導體制造建廠(chǎng)計劃。提高本土半導體產(chǎn)能不僅有助于解決半導體供應鏈各個(gè)環(huán)節的供應鏈脆弱性，還可能成為高質(zhì)量、高薪工作的來(lái)源。SIA估計，半導體行業(yè)的每一個(gè)直接就業(yè)崗位都會(huì )產(chǎn)生4到5個(gè)間接就業(yè)崗位。此外，半導體生產(chǎn)設施也有助于增加電子材料、封測等上下游產(chǎn)業(yè)的就業(yè)機會(huì )。美國政府鼓勵先進(jìn)芯片封裝和測試的政策，亦可以增強供應鏈的彈性，這些激勵措施可能針對相對邊緣或經(jīng)濟不景氣的美國地區。另一方面，提高本土半導體產(chǎn)量及發(fā)展下一代半導體技術(shù)，最大的挑戰是資金。以制造業(yè)為例，在全球任何地方建一個(gè)12英寸大型晶圓廠(chǎng)都要花數十億美元，一個(gè)領(lǐng)先的工廠(chǎng)甚至要花費數百億美元。美國勞動(dòng)力成本較高、政府激勵措施偏少，因此在美國建立新工廠(chǎng)的10年成本可能達到平均60億美元，比在中國臺灣、韓國或新加坡建立同樣的工廠(chǎng)高30%，比在中國大陸高50%。