全球半導(dǎo)體實(shí)力指數(shù)報(bào)告

半導(dǎo)體是能夠傳導(dǎo)或阻斷電流的材料，盡管該術(shù)語通常指的是集成電路 —— 包含晶體管、電阻器和電容器的緊湊型芯片。這些芯片構(gòu)成了所有現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)的基礎(chǔ)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)和傳輸。半導(dǎo)體的制造依賴于一系列高度專業(yè)化的生態(tài)系統(tǒng)和公司，首先是將數(shù)十億個(gè)晶體管安裝到芯片上所需的先進(jìn)軟件和設(shè)計(jì)。然后是實(shí)際的硅晶圓本身，以及在其上雕刻圖案的復(fù)雜設(shè)備。接下來，制造廠采用數(shù)十年來不斷改進(jìn)的工藝和技術(shù)，以及數(shù)十億美元的研發(fā)投入，將晶體管制成。最后，芯片被封裝并分發(fā)給設(shè)備制造商，用于智能手機(jī)、汽車和其他電子設(shè)備。

盡管半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的復(fù)雜性確保了它們?nèi)詫⑹且粋€(gè)全球一體化產(chǎn)業(yè)的一部分，但各國政府越來越將其視為國家或地區(qū)安全的關(guān)鍵方面。近期的地緣政治沖擊暴露了全球?qū)Π雽?dǎo)體的嚴(yán)重依賴，以及其錯(cuò)綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈的脆弱性。此外，不斷升級的國際競爭局勢促使各國政府和企業(yè)評估總部位于中國臺灣的臺積電風(fēng)險(xiǎn)，臺積電生產(chǎn)著全球70%至90%的最先進(jìn)晶體管。

與此同時(shí)，對更強(qiáng)大人工智能能力的競爭推動(dòng)了對先進(jìn)芯片的需求，尤其是圖形處理器（GPU），數(shù)千甚至數(shù)百萬個(gè)GPU為用于訓(xùn)練人工智能模型的數(shù)據(jù)中心提供動(dòng)力。美國公司英偉達(dá)（Nvidia）就是這種巨大需求的體現(xiàn)，該公司生產(chǎn)高端圖形處理器，其市值在2023年1月至2024年1月期間增長了兩倍多。

自2022年10月拜登政府首次針對中國大陸實(shí)施擴(kuò)大出口管制以來，半導(dǎo)體已成為美國的戰(zhàn)略重點(diǎn)。各國的目標(biāo)是加強(qiáng)對涵蓋傳統(tǒng)和高端設(shè)備的半導(dǎo)體的國內(nèi)管控，以在遭遇外國災(zāi)難時(shí)保護(hù)自己。華盛頓和北京也希望獲得高端芯片，以開發(fā)人工智能系統(tǒng)，雙方都認(rèn)為這對于在日益激烈的安全競爭中占據(jù)上風(fēng)至關(guān)重要。通過美國出口管制，華盛頓利用其在設(shè)計(jì)和制造設(shè)備方面的優(yōu)勢，以及與日本和荷蘭的合作伙伴關(guān)系，限制中國大陸獲取尖端半導(dǎo)體。與此同時(shí)，許多國家或地區(qū)（尤其是中國大陸）已經(jīng)表明，國家或地區(qū)補(bǔ)貼和指導(dǎo)對于在全球競爭中培育國內(nèi)產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。

本報(bào)告對半導(dǎo)體的分析基于八大支柱。芯片設(shè)計(jì)和工具、經(jīng)濟(jì)資源、人力資本和制造業(yè)被賦予了最大的權(quán)重。這是因?yàn)檫@些支柱代表了關(guān)鍵的瓶頸：復(fù)雜的設(shè)計(jì)軟件支持尖端架構(gòu)，巨額資本投資為必要的設(shè)施和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供資金，專業(yè)人才推動(dòng)創(chuàng)新，先進(jìn)的制造技術(shù)決定了生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。設(shè)備、組裝和測試、專用材料和晶圓、全球參與者以及監(jiān)管支柱的權(quán)重較低，以反映它們對一個(gè)國家或地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)能的支持作用。

不同國家或地區(qū)的半導(dǎo)體實(shí)力

關(guān)鍵判斷

1. 沒有哪個(gè)國家或地區(qū)能夠完整、端到端地掌控先進(jìn)半導(dǎo)體的供應(yīng)鏈。

美國在芯片設(shè)計(jì)、工具和設(shè)備方面表現(xiàn)出色，但在制造和加工方面卻落后。中國大陸在經(jīng)濟(jì)資源、封裝測試以及制造和加工方面處于領(lǐng)先地位，在材料和化學(xué)品投入的開采和精煉方面具有顯著優(yōu)勢。然而，中國大陸在設(shè)備、專用材料和晶圓方面仍然相對較弱。中國臺灣在專用材料、晶圓以及制造和加工方面占據(jù)主導(dǎo)地位，但依賴外國設(shè)備。日本和韓國在人力資本、芯片設(shè)計(jì)、工具以及制造和加工方面都實(shí)力雄厚，但兩國的領(lǐng)先企業(yè)仍然嚴(yán)重依賴中國大陸市場。

2. 美國、日本、中國臺灣和韓國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的主導(dǎo)地位持續(xù)存在于供應(yīng)鏈的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：先進(jìn)制造和加工、芯片設(shè)計(jì)、工具以及設(shè)備。

由于成本高昂和技術(shù)壁壘，這些支柱在本指數(shù)涵蓋的所有支柱中差異最大。雖然許多國家或地區(qū)正在大力投資以縮小這些差距，但僅靠資本不太可能建立端到端的半導(dǎo)體生產(chǎn)能力；如果各國希望擺脫對現(xiàn)有領(lǐng)先者的依賴，他們需要同時(shí)確保設(shè)備安全并推進(jìn)芯片設(shè)計(jì)。

3. 盡管中國大陸的芯片制造產(chǎn)能在其他國家或地區(qū)中處于領(lǐng)先地位，但要超越全球領(lǐng)先的中國臺灣和韓國，在先進(jìn)芯片制造領(lǐng)域仍面臨極大的挑戰(zhàn)。

從歷史上看，只有在其他已經(jīng)在低端芯片制造領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟的國家或地區(qū)取得創(chuàng)新突破時(shí)，在先進(jìn)芯片制造領(lǐng)域領(lǐng)先的國家或地區(qū)才會(huì)被取代。雖然中國大陸擁有比中國臺灣和韓國更低的低端芯片制造經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)營成本，但它正努力在該行業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域取得突破，同時(shí)還面臨著美國在使用領(lǐng)先設(shè)計(jì)或設(shè)備方面的限制，這是一個(gè)前所未有的障礙。然而，評估中國大陸的進(jìn)步并不容易，因?yàn)槊绹某隹诠苤拼偈怪袊箨懫髽I(yè)淡化其進(jìn)步。

其他發(fā)現(xiàn)

· 半導(dǎo)體實(shí)力領(lǐng)先的國家或地區(qū)投入了最多的資金，以保持其企業(yè)的領(lǐng)先地位。

繼中國大陸和美國之后，承諾為國內(nèi)半導(dǎo)體投資提供最多公共資金的國家或地區(qū)目前在半導(dǎo)體價(jià)值鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位：日本、韓國和歐洲（以德國為首），中國臺灣的排名較低，但在所有25個(gè)國家或地區(qū)中仍然很高。日本已宣布為其國內(nèi)半導(dǎo)體初創(chuàng)公司Rapidus提供超過110億美元的補(bǔ)貼，該公司的目標(biāo)是到2027年生產(chǎn)出尖端芯片。韓國去年公布了到2047年建成全球最大半導(dǎo)體集群的計(jì)劃，并正在投資其傳統(tǒng)上占主導(dǎo)地位的存儲(chǔ)器和邏輯電路領(lǐng)域，目前中國臺灣企業(yè)在這些領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。歐盟的《歐洲芯片法案》將動(dòng)員約200億美元吸引外國公司并促進(jìn)國內(nèi)公司的發(fā)展。

政府支持一直在半導(dǎo)體實(shí)力中發(fā)揮著作用，領(lǐng)先國家或地區(qū)也承認(rèn)這一點(diǎn)。

· 美國的半導(dǎo)體優(yōu)勢是在全球化經(jīng)濟(jì)中建立起來的，但出口管制對這一模式構(gòu)成了挑戰(zhàn)。

由于美國出口管制限制了其進(jìn)入中國大陸市場，美國半導(dǎo)體制造設(shè)備生產(chǎn)商尤其遭受沖擊。雖然對中國大陸企業(yè)的封鎖也影響了芯片設(shè)計(jì)公司 —— 美國在半導(dǎo)體行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位的領(lǐng)域 —— 但人工智能芯片銷售的繁榮足以彌補(bǔ)領(lǐng)先設(shè)計(jì)公司的損失。設(shè)備制造商必須等待更長時(shí)間才能彌補(bǔ)損失，因?yàn)樗麄兊目蛻粜酒圃焐痰牟少忣l率低于芯片制造商的客戶。美國設(shè)備制造商對中國大陸銷售的依賴加劇了他們對出口管制的反對，也強(qiáng)化了美國設(shè)立“科技基金”的理由，該基金將分擔(dān)初始風(fēng)險(xiǎn)，并支持其業(yè)務(wù)多元化，擺脫對中國大陸的依賴。

英偉達(dá)和應(yīng)用材料受美國出口管制

美國芯片設(shè)計(jì)公司英偉達(dá)和工具制造商應(yīng)用材料的命運(yùn)，凸顯了自2022年10月以來美國半導(dǎo)體出口管制的不均衡影響。2024年11月至2025年1月期間，英偉達(dá)的數(shù)據(jù)中心收入同比增長93%，而全年收入增長142%。相比之下，應(yīng)用材料同期的季度收入同比增長僅為7%，創(chuàng)歷史新高。這一差距很大程度上反映了英偉達(dá)在過去18個(gè)月中的非凡增長，也凸顯了人工智能芯片需求的飆升并未轉(zhuǎn)化為芯片制造工具需求的同等增長。

盡管如此，近期美國出口管制對英偉達(dá)的影響可能大于應(yīng)用材料。2025年4月，美國政府宣布英偉達(dá)需要獲得許可證才能向中國大陸出口其H20芯片。英偉達(dá)預(yù)計(jì)，這項(xiàng)限制將導(dǎo)致其損失55億美元，約占其2025財(cái)年1,305億美元收入的4.2%。相比之下，應(yīng)用材料公司估計(jì)，拜登政府末期實(shí)施的出口管制使其在與中國大陸相關(guān)的收入中損失了約4億美元，約占其截至2025年1月31日的財(cái)年276億美元收入的1.5%。盡管美國對英偉達(dá)設(shè)計(jì)的人工智能芯片的出口管制并非嚴(yán)密無懈可擊。

· 印度正致力于利用其市場規(guī)模和勞動(dòng)力，將自身打造為半導(dǎo)體制造中心，但在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施方面仍落后于領(lǐng)先國家或地區(qū)。

盡管在半導(dǎo)體強(qiáng)國地位方面落后于老牌強(qiáng)國，但莫迪政府自2022年4月宣布“將印度打造為全球半導(dǎo)體價(jià)值鏈的關(guān)鍵合作伙伴之一”的目標(biāo)以來，已在該行業(yè)投入了資金和精力。

印度芯片消費(fèi)量已占全球十分之一，隨著國內(nèi)消費(fèi)對芯片的需求增長，印度希望減少對外國供應(yīng)商的依賴。鑒于中國大陸勞動(dòng)力成本上升以及與西方的地緣政治緊張關(guān)系，印度對那些希望將生產(chǎn)從中國大陸轉(zhuǎn)移出去的企業(yè)也越來越有吸引力。盡管印度僅擁有全球7%的芯片設(shè)計(jì)設(shè)施，但卻擁有全球近20%的設(shè)計(jì)工程師（其中許多人就職于美國或歐洲公司）。新德里政府為位于古吉拉特邦多萊拉的半導(dǎo)體園區(qū)以及外國在印度的低端芯片制造和組裝、測試和封裝業(yè)務(wù)提供了補(bǔ)貼，希望印度能夠在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的新環(huán)節(jié)提升其專業(yè)知識，但封裝領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)中國大陸、中國臺灣和馬來西亞在公共基礎(chǔ)設(shè)施方面仍保持著關(guān)鍵的領(lǐng)先地位。

· 德國是除美國和東亞以外最大的半導(dǎo)體強(qiáng)國，憑借其在其他制造業(yè)重工業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，在歐盟芯片制造業(yè)保持領(lǐng)先地位。

德國已經(jīng)生產(chǎn)了歐盟的許多芯片，其汽車工業(yè)嚴(yán)重依賴傳統(tǒng)芯片。柏林最近向外國半導(dǎo)體公司提供了更多補(bǔ)貼，以鼓勵(lì)其在國內(nèi)生產(chǎn)先進(jìn)芯片，這是歐盟減少對遙遠(yuǎn)的東亞生產(chǎn)商依賴的努力的一部分，目標(biāo)是到2030年將歐盟在芯片生產(chǎn)領(lǐng)域的市場份額從10%翻一番至20%。77與德國汽車和先進(jìn)設(shè)備客戶一起生產(chǎn)芯片的前景很誘人，但最近美國和德國擬建制造工廠的推遲，讓人懷疑制造商在德國設(shè)廠的意愿有多強(qiáng)烈。 2025年2月大選后，德國新一屆聯(lián)合政府面臨半導(dǎo)體補(bǔ)貼的關(guān)鍵決策，未來資金來源存在很大不確定性。

· 與德國一樣，新加坡正在利用其比較優(yōu)勢和地理優(yōu)勢，保持在全球半導(dǎo)體市場的強(qiáng)勢地位，并拓展新的細(xì)分市場。

由于方法論的限制，新加坡在制造和封裝方面的表現(xiàn)并未反映在該指數(shù)中。然而，就其規(guī)模而言，新加坡在芯片制造和半導(dǎo)體制造設(shè)備方面占據(jù)著相當(dāng)大的全球市場份額。憑借其高技能的勞動(dòng)力、現(xiàn)有的芯片制造能力以及向東亞生產(chǎn)商分銷的便利地理位置，新加坡政府在過去幾年中推出了培訓(xùn)計(jì)劃以及稅收優(yōu)惠和退稅政策，以進(jìn)軍芯片設(shè)計(jì)和先進(jìn)封裝這兩個(gè)供應(yīng)鏈的另外兩個(gè)環(huán)節(jié)。

來源：內(nèi)容來自哈佛大學(xué)。