过去十年中，美国半导体工业在研发领域投资 $3120 亿美元，仅 2018 年就 $390 亿美元——几乎是世界其他国家在半导体研发领域投资总额的两倍。
不得不承认，美国在半导体产业中确实有着先足的优势，但其他国家也毫不示弱，其中尤以中国发展最为突出。于是，美国为了保住自己的“霸主”地位，提出了限制对华贸易的政策，那么，这对于美方和中方来说，究竟是利是弊？
近日，美国波士顿咨询公司发布了一份题为《限制对华贸易将如何终结美国在半导体行业的领导地位》（How Restricting Trade with China Could End US Semiconductor Leadership）的研究报告。（以下简称《报告》）《报告》预判了中美贸易摩擦在芯片领域的两种可能走向。指出如果美国持续加大对中国的商用芯片出口管制力度，美国半导体公司的竞争力将会被削弱，美国在半导体领域的长期领先地位会受到威胁，对美国半导体产业带来深远的负面影响，甚至远超"中国制造 2025 "政策的预期效果。
如果美国对中国限制的政策态度继续加强，由于韩国在内存、显示器、图像处理和移动处理器等关键产品方面的强大能力，以及它扩大生产能力的能力，韩国可能会取代美国，成为全球半导体行业的领导者。
同时，该报告还结合当前美国对中国技术限制的政策不确定性水平，评估了两种可能的情况，并结合这两种情况预判了这将对中美两国半导体产业的短期和中长期影响程度。
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文档来源：波士顿咨询公司
一、为自己保全：美国半导体产业失去良性创新周期
在数字转型和人工智能时代，强大的半导体工业对美国的全球经济竞争力和国家安全至关重要。而美国 一直是全球国家半导体领导者，占据 45% 至 50% 的份额。并且美国的领导地位建立在一个良性的创新循环中，这种循环依赖于进入全球市场的机会，以达到为持续保持美国技术领先于全球竞争对手的大量研发投资提供资金所需的规模。
一）中国是美国半导体行业最重要的市场之一，发展潜力巨大
除去中国工厂对外国公司的制造活动，中国公司占全球半导体需求的 23% 。 如今，中国的半导体工业（没有外国半导体公司在中国建造的制造工厂）只占国内需求的 14% 。 显然，中国是美国半导体行业的最重要的市场之一。
据此，波士顿估计，“中国制造 2025 ”计划将使中国半 导体自给率到 2025 年提高到 25% 至 40% 左右，使美国的全球份额降低 2 至 5 个百分点。
所以，对中国获得美国技术的广泛单边限制可能会大大加深和加速美国公司的份额侵蚀。在接下来的三到五年中：
美国公司如果继续遵守现行《实体名单》所规定的限制，则将失去 8% 的全球份额和 16% 的收入；如果美国完全禁止半导体公司向中国客户出售产品，那么全球市场份额将损失 18% ，其收入将损失 37%，这实际上将导致技术与中国脱钩。
这些收入下降将不可避免地导致研发和资本支出的大幅度削减，并在美国半导体行业中损失 15000 个至 40000 个高技能直接工作。
二）美国半导体产业面临多重竞争
此外，根据 Gartner 的数据，2018 年美国半导体公司（包括在自己的工厂中设计和制造产品的集成设备制造商(IDM)，以及依靠独立代工厂制造其芯片的无晶圆厂设计公司）在全球半导体市场中提供了约 48%的份额。而在从 PC 和 IT 基础设施到消费电子产品的所有最终应用市场中，美国在 32 种半导体产品类别中的 23 种中均处于领先地位。
事实上，美国半导体产业在全球的领先地位归功于大量研发投资带来的技术卓越和产品创新。 半导体是由高度先进的制造工艺生产的高度复杂的产品。 改进往往需要在艰苦的科学上取得突破，而这需要多年才能实现。 过去十年中，美国半导体工业在研发领域投资 $3120 亿美元，仅 2018 年就 $390 亿美元——几乎是世界其他国家在半导体研发领域投资总额的两倍。 就美国政府而言，它在基础研究方面投入了大量资金，这有助于弥合学术突破与新商业产品之间的鸿沟。但是，与其他国家相比，美国的政府投资多年来一直持平或下降。
尽管在全球范围内拥有明确的领导地位，但美国半导体行业仍面临着巨大的竞争。因为类似智能手机、个人计算机和消费电子等终端产品都拥有很短的周期，但是它们占有一半以上的半导体总需求，那就意味着美国半导体公司必须每年进行激烈竞争才能赢得每款新一代设备的供应合同。
在全球 32 条半导体产品线中，有 18 条(占全球总需求的61%)线中至少有一家非美国公司的全球市场份额为 10% 或以上，这使其有可能成为替代美国的可行选择。
根据中国半导体工业协会(CSIA)的数据，在过去五年中，在中国运营的半导体公司的报告总收入每年以超过20%的速度增长。除了外国半导体公司在中国的经营，据估计，2018 年中国公司在全球半导体销售和半导体制造领域仅占 3% 到 4% 的整体份额，其中，中国在无晶圆厂设计方面的进步最为显著：首先，中国 Fabless 在过去几年里净增，中国半导体协会的报告显示，该国目前有 1600 多家本地公司，在全球市场中所占份额总计为 13% ，而在 2010 年，这个数字为 5% 。
在需求上，中国目前占全球半导体需求的 23% 。这意味着，美国半导体公司仅占中国终端设备制造商总需求的 14% 。
中国政府之前还制定了一个称为"中国制造 2025 "的计划并设定了一个宏伟的目标——实现半导体自给自足。其目标是到 2025 年使国内供应商满足该国 70% 的半导体需求。迄今为止，中央和地方政府已对该计划承诺了约 1200 亿美元的规划。此外，中国还积极寻求海外人才和并购机会。
分析人士预计，到 2025 年，中国将用本地设计的半导体来满足其国内 25% 至 40% 的需求，这是目前水平的两倍以上，但仍低于其自身 70% 的目标。
正是在这样的大背景下，美国感到了威胁，于是不断采取行动以保全自己在全球半导体产业的地位，但这份《报告》认为，这样做的结果是：对华限制会使美国半导体企业的营收和市场份额受到显著的影响，削弱美国持续对创新研发进行大规模投资的能力，导致其半导体产业所依赖的创新周期中断，并最终丧失行业的领先地位。韩国可能会在几年内超过美国成为世界半导体领导者，而中国可以长期获得领先力。
二、半导体产业对美国战略布局的重要性
强大的、财务健康的半导体工业对美国具有战略重要性。 半导体能够推动经济增长的技术突破，对国家安全至关重要。
一）实现技术突破
过去的三十年中，半导体行业一直是信息和通信技术( ICT )连续革命性发展的核心。反过来，ICT 的突破已成为经济增长的推动力，使美国自 1988 年以来在生产率增长和实际 GDP 增长方面都优于其他高收入国家，美国半导体技术使这些技术的进步成为可能，也影响了世界其他地区。
过去的三十年中，每个芯片的晶体管数量增加了近 100 万倍，处理能力提高了 45 万倍，并且每年降低了20% 到 30% 的成本。这项技术的飞速发展，使计算设备从 1980 年的大型机过渡到 2010 年的智能手机。如今，全球有超过 50 亿人拥有智能手机，半导体行业本身也实现了快速发展：自 1987 年以来，半导体（工业收入占全球名义 GDP 的百分比）增长了 2.8 倍。全球半导体需求以年均 8.6% 的速度增长，并在 2018 年达到了 4750 亿美元。
我们正处于由技术驱动的全球经济另一次大规模变革的早期阶段：数字化转型和 AI 时代。增强型/虚拟现实体验，无人驾驶汽车，物联网（IoT）和工业 4.0 系统等革命性应用程序以及智能城市正逐渐成为商业现实。实现这些新应用中的每一个都是半导体技术的进步。而且，半导体行业目前正在测试首批量子计算原型，其运行速度可比当前计算机快 1 亿 倍。
二）维护国家安全
半导体工业起源于 20 世纪 50 年代的美国国防工业。 虽然美国国防部( DoD )目前约占该行业收 入的1%，但电子部件在国防和武器系统中无处不在，因此对美国的军事能力仍然至关重要。 在 2018 年美国国防战略中提出的国防现代化优先事项包括微电子、5G 和量子科学作为需要美国投资的战略领域。 其他优先领域-如网络安全、人工智能、自主系统和先进的成像设备也严重依赖先进的半导体能力。
随着数字化连接的电子系统对于管理先进武器系统以及关键基础设施和信息变得越来越重要，能提供可靠和安全组件的可信赖半导体供应商对于国家安全变得更加重要。为此， 美国国防高级研究计划局率先开展了一项为期多年的电子复兴计划。该计划的重点是通过与美国公司建立公私合作伙伴关系，来设计用于军事用途的半导体设计和基础技术。同时，国防部正在倡导"可信赖和有保证的微电子"等计划，以确保用于国内供应的价值链制造层的安全。该计划在 2020 年的 90 种国防部研发计划中占第二位。
三、限制半导体对华贸易对美国半导体产业会有哪些影响？
中美之间的贸易摩擦给美国半导体产业带来一系列新挑战。迄今为止，中国已将半导体从其对美国产品征收的关税提高名单中排除在外，以反击自 2018 年初以来一系列中国进口商品征收更高的美国关税。
此外，半导体处于其他有争议问题的中心，例如美国政府对华为和其他中国实体公司施加的美国公司技术访问限制，它们认为这与美国的国家安全或外交政策利益背道而驰。
中美贸易冲突的持续进行，可能会损害美国半导体公司在中国开展业务的能力，使其与中国和其他地区的竞争对手拉近距离。这可能会对美国半导体公司从中国设备制造商那里获得收入构成直接风险，并进一步威胁美国半导体行业维持其创新和全球领导力良性循环所需要的规模。
据此，《报告》评估了美国继续限制半导体对华贸易可能对美国半导体产业可能出现的两种情况：
一）现状永存
在这种情况下，中国将不再对美国半导体征收任何关税，但在可预见的将来，华为和美国商务部实体名单中包括的其他几家中国公司在美国获得美国开发技术的广泛限制仍将继续。不在实体名单上的中国公司，将被允许从美国供应商那里采购半导体，但由于军事应用而已经受到出口管制的特定组件除外。
维持现状的四个主要直接影响是：
跨国技术公司可能会将其部分供应链从中国转移到其他国家，以便它们可以继续为美国市场提供服务，而无需受到关税和其他对从中国出口的产品的潜在限制。
出于对美国限制会损害其功能和质量的担忧，中国境外的消费者和企业将不愿购买中国的技术产品。结果，中国科技公司在美国以及其他发达市场中的市场份额将受到侵蚀；相反，随着买家因关税，监管措施，消费者信心或价格上涨而避开美国产品，美国科技公司将在中国失去市场份额。只是来自国内品牌的海外竞争压力增加。
实体列表中的中国公司将用来自中国，欧洲和亚洲其他供应商的组件替换基于美国技术的组件。
未列入实体名单的中国设备制造商将积极扩大半导体供应商的种类，以减少它们对美国技术的接触，因为它们预计美国限制可能会升级。这将包括加快内部的努力，中国一些主要的智能手机，消费电子产品和互联网公司已经在进行内部努力，以设计自己的芯片。
预计影响将在 2~3 年后显现，3~5 年后美国半导体企业从中国市场获得的营收将减少 55%，全球市场份额下降 8%，全球营收减少 16% ，研发投入下降 13%~25% 。
而美国半导体公司损失的另一半收入将流向欧洲或亚洲的替代供应商。重要的是，这种从美国到非美国供应商的收入转移不会使中国更加自给自足。因此，这部分对美国公司的负面影响将与"中国制造 2025 "计划的预期效果完全分开，并进一步增加。
那么，这将扭转美国半导体产业创新良性循环的方向——降低研发投入将降低美国公司保持其在技术和产品方面领先于全球竞争对手的能力，从而进一步削弱美国在中国以外市场的份额。
二）逐步升级以使美国和中国的技术产业脱钩
在这种情况下，将有效禁止美国半导体公司向所有中国客户出售产品，而不仅限于目前的实体名单上的客户。该禁令将涵盖所有出售给中国设备制造商或在中国组装产的非中国制造商的半导体组件。
中美贸易紧张局势的升级导致全面的美国技术出口禁令将导致两国技术产业脱钩。这将使美国半导体公司无法进入庞大的中国市场，并迫使中国设备制造商寻找替代供应来源。
这种假设也有四个影响：
新兴的国内供应商存在，并可能会随着时间的推移而扩大规模。中国电子设备制造商将把采购转移到既有的国内供应商。
中国电子设备制造商将把采购业务转向国内老牌供应商。这意味着即使没有业界领先的设计工具，替代供应商也能保持竞争力。这也取决于它们是否有能力扩大和提升中国日益增长的国内代工能力，或者保持与亚洲主要代工伙伴的联系。
短期内，中国设备制造商将把采购转向亚洲或欧洲其他地区的现有供应商。假设这些海外供应商继续不受限制地使用美国开发的设计工具和制造设备，与中国客户做生意不受限制。从中期到长期，中国可能会寻求完全或部分地用国内供应商取代第三国供应商，以实现其半导体自给自足的既定目标。
中国将加速其本土替代品的开发。在某些情况下，中国消费者可以用其他芯片替代美国最先进的处理器。例如，中国公司可以设计自己的专用集成电路，来代替美国的 CPU、GPU 和 FPGA。另一种选择是开发基于不受美国出口管制的架构的处理器，例如 RISC-V 开源架构。这种高度复杂的半导体产品需要先进的设计工具，而目前只有美国的供应商可以提供这些工具，因此中国必须自行开发一套设计工具，或者从第三方国家寻找能够设计这些关键替代元件的新供应商。
随着时间的推移，美国半导体公司可能会失去其技术和产品优势比全球竞争对手，不可避免地导致进一步的市场份额侵蚀。 从中长期来看，美国半导体公司的全球份额将从 48% 下降到大约 30% 。 美国也将失 去其在该行业的长期全球领导地位。
除了上述两种可能出现的情况外，《报告》还揭示了一个风险：
如果将美国半导体公司排除在中国市场之外可能引发该行业的剧烈结构变化，对美国的经济竞争力和国家安全产生深刻、不可逆转的影响。
如果美国半导体公司的全球份额下降到大约 30% ，美国将把其长期以来的全球半导体领导地位让给韩国或中国。
更根本的是，美国可能在很大程度上不得不依赖外国供应商来满足本国对半导体的需求。预计每年研发投资将减少 30% 至 60% ，美国工业可能不再能够提供满足美国国防和国家安全系统未来需求所需的技术进步。
一旦美国工业失去其全球领导地位，它将极不可能恢复它。 如果这种模式成立，中国半导体公司也可能成为国际市场上的积极竞争者，获得更多的全球份额。对中国公司的全球市场份额与其他技术部门观察到的中国国内市场权重之间的比率进行推断，中国半导体行业的长期全球份额可能达到 35% 至 55% 。 随着中国半导体企业加速海外扩张，行业利润率可能会大幅压缩。 因此，美国半导体公司将无法维持今天的高研发强度。 当前创新的良性循环可能会逆转，而成为一个恶性循环，美国公司陷入竞争力下降、市场份额和利润萎缩的恶性循环。
因此，《报告》认为美国政府需要客观评估对华限制的政策结果：如果保持现状，甚至加大范围和力度，美国公司降低全球市场份额和营收，将影响美国半导体行业的良性创新周期，并进一步让美国公司陷入研发投入降低、抑制半导体产业的发展的下行漩涡。
同时，美国政策制定者必须设计解决方案，解决方案应同时解决两个问题：美国国家安全问题、保护美国半导体公司的全球市场准入。