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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。

? 有成熟的非美國(guó)供應(yīng)商的半導(dǎo)體元件。
短期內(nèi)，中國(guó)設(shè)備制造商將把采購(gòu)轉(zhuǎn)向或歐洲其他地區(qū)的現(xiàn)有供應(yīng)商。當(dāng)然前提是假設(shè)這些海外供應(yīng)商繼續(xù)不受限制地使用美國(guó)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備，與中國(guó)客戶做生意也不受限制。中長(zhǎng)期看來(lái)，中國(guó)可能會(huì)尋求完全或部分地用國(guó)應(yīng)商取代第三國(guó)供應(yīng)商，以實(shí)現(xiàn)其半導(dǎo)體自給自足的既定目標(biāo)?？傮w而言，12個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)別(國(guó)需求的45%)屬于這一類(lèi)。
? 沒(méi)有非美國(guó)供應(yīng)商可替代的半導(dǎo)體元件。
國(guó)需求27%的9個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)別符合這一描述。中國(guó)將不得不加快本土替代供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)。在某些情況下，中國(guó)消費(fèi)者可以用其它芯片替代美國(guó)的處理器。例如，中國(guó)公司可以設(shè)計(jì)自己的集成電路，來(lái)代替美國(guó)的CPU、GPU和FPGA。事實(shí)上，一些的中國(guó)公司已經(jīng)在人工智能領(lǐng)域這樣做了。另一種選擇是開(kāi)發(fā)基于不受美國(guó)出口管制的架構(gòu)的處理器，例如RISC-V開(kāi)源架構(gòu)。這種高度復(fù)雜的半導(dǎo)體產(chǎn)品需要的設(shè)計(jì)工具，而目前只有美國(guó)的供應(yīng)商可以提供這些工具，因此中國(guó)必須自行開(kāi)發(fā)一套設(shè)計(jì)工具，或者從第三國(guó)尋找能夠設(shè)計(jì)這些關(guān)鍵替代元件的新供應(yīng)商。
在技術(shù)脫鉤的情況下，中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈將呈現(xiàn)出截然不同的面貌。(見(jiàn)表9)中國(guó)可以繼續(xù)接觸和歐洲的半導(dǎo)體供應(yīng)商和代工廠，這些供應(yīng)商和代工廠將繼續(xù)使用美國(guó)供應(yīng)商的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備，從某種程度上說(shuō)，中國(guó)設(shè)備制造商預(yù)計(jì)受到的干擾，在中長(zhǎng)期內(nèi)將在一定程度上受到限制。
除了轉(zhuǎn)換到需要快速提高產(chǎn)能以應(yīng)對(duì)需求激增的新供應(yīng)商的短期動(dòng)蕩之外，中國(guó)面臨的主要挑戰(zhàn)將是為計(jì)算密集型應(yīng)用開(kāi)發(fā)可行的替代高性能處理器，與或歐洲其他地區(qū)的新供應(yīng)商密切合作，這些供應(yīng)商可以使用美國(guó)供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)工具。
中國(guó)已經(jīng)在這方面取得了進(jìn)展，使用了非美國(guó)的架構(gòu)來(lái)建造神威超級(jí)計(jì)算機(jī)處理器。歐洲的歐洲處理器計(jì)劃和富士通的K和Post-K超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)劃表明，歐洲和國(guó)家自己也在積努力擺脫美國(guó)的CPU供應(yīng)商和架構(gòu)。

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

中國(guó)的“中國(guó)制造2025”計(jì)劃設(shè)定了半導(dǎo)體自給自足的宏偉目標(biāo)。目標(biāo)是到2025年使國(guó)應(yīng)商滿足全國(guó)70%的半導(dǎo)體需求。為了支持這一目標(biāo)，中國(guó)正在利用各種政策手段，包括國(guó)家支持的投資基金，為國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)和制造業(yè)提供資金。到目前為止，和地方已經(jīng)為該計(jì)劃承諾了1200億美元。中國(guó)也在積尋求海外人才和并購(gòu)機(jī)會(huì)。
盡管現(xiàn)在中國(guó)還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)自給自足的目標(biāo)，但它似乎在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展：
2004年成立的華為全資半導(dǎo)體子公司海思（HiSilicon）設(shè)計(jì)的芯片，正在為華為大部分智能手機(jī)和越來(lái)越多的5G基站供貨。2018年2月，海思推出了5G芯片組——巴龍5G01，并宣稱這是全球符合5G標(biāo)準(zhǔn)的商用芯片組。近，在2019年10月，華為宣布已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)沒(méi)有美國(guó)組件的5G基站。
自2018年年中以來(lái)，至少有9家中國(guó)大型消費(fèi)電子公司追隨華為的腳步，宣布計(jì)劃在內(nèi)部開(kāi)發(fā)芯片，為其數(shù)據(jù)中心、智能手機(jī)或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供貨。
數(shù)家中國(guó)公司正在生產(chǎn)基于替代體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)器，這是中國(guó)開(kāi)發(fā)替代本土數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)作出的嘗試和努力。
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