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这个国家豪赌AI芯片_全球_美国

萌界大人物 2024-09-30 11:14:44 0

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但我们也创造,该行业已变得随意马虎受到地域集中的影响--在全体供应链中,至少有 50 个点上的某个地区霸占了环球 65% 以上的市场份额。
大盛行病、自然磨难、材料短缺或冲突等毁坏性事宜都可能对环球芯片供应链造成重大影响。

各国政府和企业正在采纳同等行动,以提高抗灾能力。
2022 年 8 月签署生效的美国《CHIPS 法案》承诺为半导系统编制造业供应 390 亿美元的赠款褒奖和 25% 的投资税收抵免 (ITC)。

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欧盟发布了《欧洲芯片法案》,中国大陆启动集成电路(IC)家当投资基金,中国台湾、韩国、日本、印度和其他国家和地区也出台或扩大了各种勉励操持。
与此同时,企业也在老地区和新地区进行了大量投资。
我们估量,2024-2032 年私营部门在晶圆制造领域的投资将达到约 2.3 万亿美元,而在《CHIPS 法案》颁布前的 10 年(2013-2022 年),这一数字为 7200 亿美元。
估量美国将得到这些成本支出的 30%,而在《CHIPS 法案》颁布前,美国的投资速率仅占环球成本支出的 9%。

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(图片来自网络侵删)

晶圆制造将更具弹性。
我们预测,到 2032 年,尖端晶圆制造能力将从中国台湾和韩国扩展到美国、欧洲和日本。
我们估量,2022 年至 2032 年期间,美国的晶圆厂产能将增加 203%,增幅居环球之首。
因此,美国将旋转数十年来的下滑趋势,并将其在环球晶圆厂总产能中所占的份额从现在的10%提高到2032年的14%。
如果不采纳行动,到2032年,美国的份额将进一步下滑至8%。

新市场和创新技能可以支持组装、测试和封装(ATP)的规复。
在 ATP 领域,中国大陆和中国台湾将连续霸占环球产能的最大份额。
但在政府和外国投资者的支持下,我们估量东南亚、拉丁美洲和东欧国家将扩大 ATP 活动。
美国国务院正在通过《CHIPS 法案》下的国际技能安全与创新(ITSI)基金支持这些努力。
新兴市场国家确当局正在积极实行自己的计策,以吸引 ATP 投资。
与此同时,前辈封装的发展和干系的芯片创新也推动着领先企业在美国和欧洲建立 ATP 能力,靠近新的晶圆制造能力。

供应链的其他部分也在实现更好的平衡。
在设计、核心 IP 和电子设计自动化 (EDA) 领域,公司正在实现人才招聘、定位和培训地点的多样化。
在半导系统编制造设备("工具")方面,目前的行业领导者正在不同地区建立研发和培训中央。
虽然材料生产仍集中在东亚,但我们估量未来工厂产能将向美国和欧洲转移,以实现本钱和研发上风。

强大的环球人才梯队一如既往田主要。
随着半导体公司在劳动力市场紧张的背景下实行年夜志勃勃的发展操持,他们须要工程师和技能职员来补充高技能和中等技能的职位。
改进成熟地区和新兴地区的劳动力发展,同时推进移民政策以促进环球人才流动,对付半导体行业未来的规复能力至关主要。

规模化和开放性对复原力至关主要。
为确保新的和多样化的半导体举动步伐能够以最佳产能利用率运营,从而产生积极的投资回报,芯片公司必须保持与环球客户和环球供应商网络的持续联系。
各国政府对芯片公司在何处发卖产品和做事,或在何处采购投入和设备施加了越来越多的限定。
幸运的是,环球半导体贸易连续快速增长,反响了该行业的环球互联性。
美国和盟国政府须要保持开放的贸易与互助,认识到极度的家当政策,如国家层面的完备 "自给自足",会削弱弹性、增加本钱并扼杀创新。

家当政策有可能造成更多瓶颈,增加供应链风险。
如果勉励操持和大规模家当政策导致非市场性投资,从而造成过度集中或供过于求,那么半导体供应链的某些环节就会面临风险。
政府的勉励方法应侧重于促进有针对性的、分布式的、以市场为根本的投资。

须要持续支持抗风险能力。
未来十年,半导体供应链将连续面临寻衅,包括行业周期性和下贱需求的快速发展(如人工智能、电动汽车、工业自动化和机器人)。
成熟节点产能的供需失落衡可能会变得更加明显。
美国和其他地区的政策制订者必须 "坚持到底",扩大当前的支持力度,并考虑采纳更多方法来加强复原力。

弁言

半导体为当今经济供应动力,从汽车和移动设备到数据中央、医疗设备、清洁技能,当然还有即将到来的人工智能革命。
集成电路(IC)的发明使美国开始在设计和制造领域处于领先地位。
从20世纪80年代开始,芯片制造迅速从北美转移到日本和东亚。
虽然美国在设备和芯片设计方面仍处于领先地位,但东亚经济体的晶圆制造能力份额却在不断扩大,个中最突出的是韩国在存储器领域的崛起,以及中国台湾在所有其他半导体的纯代工业务领域的崛起。
这种配置实现了快速发展和专业化,但随着韶光的推移,也导致了供应链的集中。

在《在不愿定的时期加强环球半导体供应链》(2021 年 4 月)一文中,我们剖析了半导体供应链,以理解其对环球经济的代价,同时也找出了薄弱环节。
我们建议采纳政策和其他行动,通过加强地域多样化来提高供应链的弹性。

2022 年 8 月签署生效的美国 CHIPS 法案承诺为半导系统编制造业供应 390 亿美元的赠款和贷款。
同样,欧盟发布了《欧洲 CHIPS 法案》,中国大陆启动了第三期集成电路家当投资基金,亚洲和其他地区也涌现了各种其他勉励操持。
与此同时,为知足日益增长的市场需求,100 多项新的半导系统编制造投资已经宣告,分布在环球各个紧张地区。

在本报告中,我们就当今政策对环球半导体供应链未来投资的影响以及对规复力的影响供应了最新不雅观点。
从广义上讲,我们将弹性定义为改进供应链的地域多样化。
我们首先回顾了各紧张地区的公共和私营部门计策。
然后,我们评估了这些趋势在未来十年可能产生的影响,特殊是预测了晶圆制造和 ATP 能力分布的变革。
我们还考虑了供应链其他环节的地域多样化 ,包括设计、核心 IP 以及 EDA、设备和材料。

随后,我们的报告强调了实现更强复原力的路子,包括坚持政府支持、戒备供需失落衡、整合新国家、保持环球贸易活力以及培养环球人才。
由于地缘政治摩擦持续存在,坚持环球供应链和支持更多样化的环球生产足迹非常主要。
因此,我们在报告的末了强调了行业的未来需求。

政府勉励方法的扩展

半导体公司在做出投资决策时会权衡许多成分,包括整体商业条件、供应商网络、园地可用性、根本举动步伐和劳动力,但一个主要的主导成分是政府政策。
精心制订的、持久的勉励操持,以及有利的监管环境和有效的人才培养方法,也标志着政府对行业长期成功的承诺。
对付单个企业而言,有效的政策可以提高举动步伐培植和运营的本钱和效率。

自我们于 2021 年 4 月发布报告以来,天下各国政府在加大对半导体家当的支持力度方面做出了巨大努力。

美国通过了《CHIPS 法案》,通过直接拨款和针对半导系统编制造业的 25% ITC 来勉励半导体生态系统的发展。
CHIPS 法案拨款 520 亿美元,个中 110 亿美元将用于发展美国在半导体研发领域的领导地位,这强调了全方位家当政策对成功的主要性。
在欧盟和日本,政府已拨出大笔赠款,按国家和详细项目进行分配,并辅以税收勉励方法。
韩国和台湾供应的税收勉励操持和研发支持相对较多,例如台湾的芯片创新操持和韩国的 K-CHIPS 法案。
除这些直接勉励方法外,还有一些吸引投资的间接手段,如根本举动步伐支持、低本钱获取地皮、简化政府审批等。

中国大陆对半导体家当的大规模和广泛支持也将在未来几年影响环球供应链。

半导体供应链的复原力

环球半导体供应链高度专业化(见图 2)。
不同地区在不同领域各有千秋。
例如,总部设在美国的公司在设计、核心 IP 和 EDA 方面处于领先地位;美国、欧盟和日本在设备方面共同处于领先地位;总部设在中国大陆、日本、中国台湾和韩国的公司在材料方面处于领先地位;总部设在韩国和中国台湾的公司在前辈节点制造(10 纳米以下芯片)方面处于环球领先地位;ATP 的足迹紧张集中在中国大陆和中国台湾。

环球一体化的供应网络使各地区的专业化得以实现,这也使各专业公司得以进入环球市场。
但这也造成了地域集中的弱点。
展望未来,我们估量将涌现重大的地域多样化,首先紧张是在两个领域: (i)晶圆制造,特殊是在前辈逻辑方面;(ii)ATP,在中国大陆和台湾以外地区开展多样化活动,包括在新市场上取得巨大收益。
由于本钱压力,ATP 不太可能落户美国,但新晶圆厂附近的某些前辈封装举动步伐除外。
我们还估量,随着市场领导者在环球范围内探求人才,设计和材料领域的多样化程度会有所降落,由于供应商会将新工厂的产能转移到不同地区(见图 3)。
在设备以及 EDA 和核心 IP 方面,鉴于目前的高度专业化和供应商集中化,以及与晶圆厂共用厂址的必要性较低,故意义的多样化将被证明具有寻衅性。

下面,我们将针对供应链的各个环节深入谈论这些趋势。

1.晶圆制造

我们从晶圆制造开始,由于它对供应链其他环节的投资具有 "拉动 "浸染。
考虑到项目上线所需的资金和大量的准备韶光(在某些情形下长达五年以上),晶圆制造是迄今为止政府和行业努力的重点。

我们估量,2024-2032 年私营部门在晶圆制造领域的投资约为 2.3 万亿美元,而在《CHIPS 法案》颁布前的 10 年(2013-2022 年),这一数字为 7200 亿美元。
自我们上次报告发布以来,已宣告的 100 多个大型半导系统编制造生态系统项目分布在环球各地和各紧张地区的新地点(见图 4)。

亚洲:

全体地区的投资步伐仍在连续。
中国台湾当地公司已宣告操持在台湾岛内新建七座晶圆厂。
台积电还与索尼(Sony)、电装(DENSO)和丰田(Toyota)互助,提高日本熊本的制造能力,日本官员正在帮助海内初创企业 Rapidus 在北海道的一个新厂区建立最前辈的 2 纳米芯片生产线。
在中国大陆,中国海内企业正在深圳、天津和上海投资培植新的晶圆厂。

美国:

从 2020 年到 2023 年底,仅在美国就宣告了 80 个新的半导系统编制造项目,估量将直接创造 50,000 个新的就业机会。
但在较新的地区,如俄亥俄州的新奥尔巴尼,也有大量的绿地投资和产能扩展。

欧洲:

欧洲对新产能进行了大量投资,自 2020 年以来宣告了七项重大晶圆厂投资。
个中大部分产能建在德国东部,包括英特尔在马格德堡的投资,以及台积电与欧洲领先半导系统编制造商共同投资在德累斯顿培植新工厂。
不过,这种势头并不局限于德国;在法国南部,GlobalFoundries 与意法半导体互助,在克罗尔(Crolles)建造一座耗资 31 亿美元的工厂,而波兰也准备新建一座英特尔前辈封装工厂。

因此,我们估量从现在到 2032 年,大量投资将在各地区之间流动(见图 5)。

前辈逻辑目前包括 10 纳米以上的新工艺。
我们估量到 2030 年,“前沿”产能的定义将包括 3 纳米以上的工艺 。
在数据中央、网络设备、个人电脑、智好手机、具有机器学习和人工智能(ML/AI)功能的智能 "边缘 "设备以及汽车高等驾驶赞助系统(ADAS)等运用的推动下,前辈逻辑将吸引更大份额的投资。
这种趋势意味着须要权衡利弊。
大量投资于前沿技能可以让一个地区在创新的最前沿参与竞争,但并不能完备表示在每月的晶圆开工率上;另一方面,投资于传统工艺可以让一个地区实现更多的近期资金和就业代价,但有可能为需求可能固定或减弱的细分市场带来过剩产能。

前辈逻辑的投资模式在环球的分布更加广泛,中国台湾和韩国公司在美国、欧洲和日本的投资显著增加。
前辈逻辑的产能将发生变革,从 2022 年险些 100% 分布在韩国和中国台湾,到 2032 年超过 40% 分布在这些地区以外。
2022 年,美国不生产任何前辈逻辑芯片。
到 2032 年,美国将生产近 30% 的工艺超过 10 纳米的逻辑芯片。
此外,在估量的晶圆厂投产后,欧洲和日本也将生产 12% 的 10 纳米以上的芯片(见图 6)。

在 10 至 22 纳米的逻辑工艺方面,日本的市场份额将从最初的 5%大幅增长,而中国大陆的市场份额将从 6%增至 19%。
28 纳米或更高的逻辑工艺将保持良好的分布--多个地区参与竞争,大多数地区的份额将有小幅增长。
中国大陆的份额增幅最大,从 2022 年的 33% 增长到 2032 年的 37%。

在其他工艺技能方面,动态随机存取存储器(DRAM)仍将高度集中在韩国,但美国的份额将增加三倍,从 3% 增至 9%。
NAND 内存的地域集中度也将提高--韩国的份额将从 30% 提高到 42%,到 2032 年,日本和韩国合计将占约 75% 的产能。
末了,分立、仿照和光电芯片(DAO)将保持良好的分布,所有紧张地区的份额都将达到或超过 5%。

各公司采纳的这些详细的、计策性的、有针对性的行动,其终极结果是提高了该行业在各地区更 "均匀 "的环球产能份额上的规复能力(见图 7)。
美国在环球产能中的份额将从 10%增至 14%。
如果没有 CHIPS 法案,到 2032 年,美国在环球产能中的份额将低落到 8%。
这与我们的预测相吻合,即美国将得到环球成本支出的 30%,而在《CHIPS 法案》颁布前,美国的投资速率仅为环球成本支出的 9%。

此外,我们估量每个紧张地区的产能在未来十年都将增长 80% 以上。

美国的产能增长率将达到 203%,高于其他地区,也远高于前十年的增长率(见图 8)。
以每月数千晶圆开工量(300 毫米当量)打算,这意味着产能将从 2022 年的 1,121 kwspm(每月数千晶圆开工量)增长到 2032 年的 3,393 kwspm(增长 203%)。

2.设计、核心 IP 和 EDA

设计、核心 IP 和 EDA 是供应链中的研发密集型非制造环节。
在所有设计活动(无晶圆厂和 IDM)中,总部设在美国的公司霸占了 51% 的设计市场。
美国也是 EDA 软件的领先企业所在地,而英国和美国则是知识产权的领先企业所在地。

只管如此,在这些人才驱动的供应链环节中,企业正在招聘、安置和培训研发与工程人才的地点实现多样化。
根据美国商务部工业与安全局 (BIS) 2023 年的一项调查,受访公司将欧洲、中国大陆和印度列为其设计活动的紧张非美国地区。
中国大陆和印度是美国以外半导体设计工程师最多的地区(见图 9)。

在设计领域,对人工智能加速器等专用芯片的需求日益增长,以适应新设备和干系功能的激增。
知足这一需求为不同地区的新供应商打开了大门,包括新市场--例如,印度估计拥有 20% 的设计工程师。

中国大陆国家对设计和 EDA 活动的支持也可能重塑行业细分,并寻衅美国在设计和 EDA 领域的领先地位。
中国大陆的本土芯片设计紧张集中在消费电子、工业掌握系统和智能设备芯片领域,但在前辈的 CPU、GPU、FPGA 以及相应的高端做事器和打算机电源管理方面竞争力较弱。
此外,国家集成电路基金特殊关注 GPU 和 FPGA,并支持中国大陆的一些重大国家半导体项目。
美国在 EDA 领域的领先地位不应被认为是天经地义的。

3.设备与工具

半导体设备市场规模达 1100 亿美元,涵盖 50 多种专用设备,但在某些领域集中度很高。
光刻、沉积和材料去除与清洁这三个领域霸占了 70% 的市场份额,每个领域都由少数几家紧张供应商主导。
一家欧洲公司霸占了光刻市场 87% 的份额。
在沉积以及材料去除和清洁方面,三家公司(两家位于美国,一家位于日本)霸占了 70%-80% 的市场份额(见图 10)。

只管研发密集度对新进入者造成了障碍,但目前的市场领导者正在使其研发和培训中央的地理分布多样化,这将增强其抗压能力。
排名前 15 位的设备供应商共在 17 个国家和地区设有生产举动步伐。
个中还包括新的培训中央,以增加本土以外的人才储备。
例如,ASML 在中国台湾开设了一个操作 EUV 光刻设备的培训中央,为台积电供应支持。
LAM Research 在韩国开设了一家新的半导体设备和工艺技能研发机构,以便更快、更紧密地与客户互助。
KLA 正在英国威尔士培植研发和制造中央。

此外,中国大陆为培植产能并终极实现设备自给自足所做的努力也值得关注。
中国大陆目前占环球设备支出的 20%,占环球设备入口的 18%。
美国、日本和荷兰的出口牵制提高了发展海内替代品的紧迫性。
在国家的支持下,中国海内的设备公司已经取得了进展;据宣布,至少有五家中国生产商正在向沉积领域的大规模生产迈进;SMEE 已经开拓出光刻领域的示范设备;NAURA 和 AMEC 已经进入较大节点的蚀刻市场。

4.材料

640 亿美元的半导体材料市场包括供应链前端(400 亿美元)和后端(ATP)(240 亿美元)利用的化学品和材料。
硅晶片和光刻胶约占前端材料市场总额的一半(195 亿美元),但其他子种别,如气体、湿化学品、CMP 泥浆和溅射靶材,对制造工艺的各个步骤也至关主要。
同样,基板和引线框架约占后端市场的一半(128 亿美元);其他紧张子种别包括键合丝、封装树脂、陶瓷封装和芯片连接材料。

大多数领先的材料公司总部设在日本、美国和欧盟(见图 11)。
在前端和后端材料市场的多个细分市场中,日本至少拥有三家领先供应商。
只管如此,其环球生产足迹仍在不断扩大,以适应新的晶圆厂产能。
在美国,超纯多晶硅制造商 Hemlock Semiconductor 投资超过 3.7 亿美元,扩建其在密歇根州的工厂;半导体材料制造商 Entegris 斥资 6 亿美元扩建其在科罗拉多斯普林斯的卓越中央;Global Wafers 正在德克萨斯州新建一座 300 毫米硅晶片工厂,为台积电 (TSMC)、英特尔 (Intel)、德州仪器 (Texas Instruments) 和三星 (Samsung) 供货;Calumet 正在密歇根州建立一座占地 60,000 平方英尺的基板工厂。
在韩国,Dongwoo Fine Chem 宣告在其益山工厂新建一条光刻胶生产线,部分缘故原由是为了减少对日本入口的依赖。
而在台湾,Entegris 正在高雄建造一座耗资 5 亿美元的湿化学品和 CMP 浆料工厂,以支持当今的前辈逻辑节点(10 纳米以上的新节点)。

并非所有材料领域都涌现了在工厂附近同地办公的趋势。
小批量、高代价、技能前辈的材料(如极紫外光(EUV)光刻胶)生产商会权衡知识产权透露的风险以及在阔别紧张生产基地的地方确保高效、高质量生产的难度。
另一方面,生产知识广泛分散、物流本钱较高的材料则更有动力在工厂附近共建生产基地。
例如,老一代光刻胶、氢氟酸等纯化的直接化学品和大宗气体,这些材料确当地化现场生产在经济上具有吸引力。

展望未来,须要进一步努力提高复原力。
2023 年 12 月,国际清算银行发布的一项调查创造,行业受访者 "对裸晶圆、气体和湿化学品这三类材料的海内来源表示严重关怀 "。
虽然有人努力通过回收旧设备来获取个中一些关键材料,但这些材料的绝大部分开采和提炼都在中国大陆进行。

5.组装、测试和封装

目前,代价 950 亿美元的 ATP 市场紧张集中在东北亚地区。
韩国在现有晶圆厂附近拥有大量的后端生产能力。
更主要的是,中国大陆和中国台湾合计拥有环球近 60% 的 ATP 产能(包括 IDM ATP 工厂和 OSAT)。
在 2020 年以来公布的 36 家 ATP 工厂中,估量有 25 家位于中国大陆和中国台湾(见图 12)。

然而,从长远来看,在持续的政策支持和外国投资的推动下,我们估量ATP产能将向其他地区转移,包括拉丁美洲、欧洲和东南亚欠发达地区,从而提高抗风险能力。
东南亚已经拥有大量的 ATP 活动,占环球 ATP 总产能的约 20%,个中马来西亚在该地区所占份额最大。
估量 ATP 产能将增长的其他国家包括越南(Amkor 公司将在越南投资 16 亿美元培植占地 20 万平方米的前辈封装工厂)和哥斯达黎加的英特尔工厂。

美国只占环球 ATP 产能的一小部分。
在 950 亿美元的 ATP 市场中,传统封装占 510 亿美元,由于其劳动密集型和低利润,紧张集中在发展中国家。
美国可以通过扩大附近低成本地区的 ATP 产能,以及在环球范围内实现 ATP 举动步伐更均衡的分布,来提高抗风险能力。

不过,在占 ATP 市场不到一半份额的前辈封装领域,技能打破可能会为美国等本钱较高的地区打开大门,使其在 ATP 领域发挥更大浸染。
一项关键创新是芯片的异构集成。

为了加强美国的半导体供应链,美国 CHIPS 法案的目标之一是发展美国海内的前辈封装生态系统。
这一政策的初步商业成果正在显现: Amkor 宣告将在亚利桑那州皮奥里亚建立一个代价 20 亿美元的工厂,为苹果公司封装台积电在那里生产的芯片。
SK 海力士操持投资约 40 亿美元,在印第安纳州培植前辈封装工厂。
此外,三星正操持在得克萨斯州建造一座前辈封装工厂,作为大型半导体生态系统的一部分。
在国家前辈封装制造操持(NAPMP)下,来自《CHIPS 法案》的 30 亿美元也可促进前辈封装研发。

展望未来--提高抗灾能力之路

在近期勉励操持取获胜利的根本上,政策制订者可以连续展示对供应链复原力的武断承诺。
在美国,政府可以加快履行现有的《CHIPS 法案》操持。
美国政府还可以考虑未来税收勉励方法的必要性;例如,如果将目前的 ITC 永久化并扩大到半导体设计领域,将使未来的勉励方法更具可预见性,从而帮助企业做出更好的投资决策。
在其他地区,政府同样可以采纳行动,延长和加强勉励项目。

同样主要的是,企业和政府可以从长远和计策的角度来看待抗风险能力。
半导体行业随意马虎涌现周期性颠簸。
虽然周期发生在需求稳步增长的背景下,但资产利用率的降落会危害成本密集型晶圆制造单元的经济效益,从而迅速导致利润率低落。
当周期性衰退发生时,关注短期股票估值的行业剖析师可能会提出市场上有多少 "过剩 "的问题,以及是否有勉励成分匆匆使行业制造出这种过剩。
繁芜的产品流和不明确的需求旗子暗记会使我们难以估计 "真正的过剩 "和复苏的韶光。

在这种情形下,"坚持到底 "将至关主要。
在一个像依赖能源一样严重依赖芯片的天下里,潜在的 "黑天鹅 "事宜(如另一场环球大盛行病)所造成的影响将比 "过剩 "的近期外部效应严重得多。
公司和政府自傲的领导力和沟通能力至关主要。

1.供需失落衡

我们估量未来十年晶圆厂投资额将超过 2 万亿美元,在此背景下,供应链中的一些环节将面临供需失落衡的风险。

个中一个值得关注的潜在领域是 28 纳米或更高的逻辑。
从目前的晶圆厂培植轨迹来看,其产能大大超过了未来的需求,而大部分产能都集中在中国大陆的大型晶圆厂。
如果不改变发展轨迹,高度利用率驱动的晶圆厂经济可能会导致降落晶圆价格的巨大压力,这可能会导致无晶圆厂公司重新考虑工艺技能选择决策。

2.供应链中的新区域

随着环球对晶圆厂产能的投资势头日益强劲,"后端 "制造产能不敷(尤其是在 ATP 领域)的弱点也日益明显。

半导体生态系统中新市场的进入为在中长期内办理这些薄弱环节供应了机遇。
东南亚尤其可以发挥更大的浸染。
几十年来,马来西亚吸引了大量的 ATP 投资,形成了一个发达发展的生态系统。
现在,相对较新的越南也吸引了英特尔、Amkor 和天下各地其他公司的投资,估量到 2032 年,其在环球 ATP 产能中所占份额将从不到 1%增至 9%。
在企业面临人才保障寻衅之际,东南亚准备在 2030 年将受过高档教诲的事情年事人口从 2015 年的 3700 万增加到 6500 万。

新市场能否充分发挥其吸引投资的潜力,取决于许多成分,如能否得到技能闇练、具有本钱竞争力的劳动力;是否有可靠的电力和供水举动步伐;是否有市场壁垒有限的有利监管环境;安全和法治;以及竞争勉励操持。
政府政策也发挥着浸染,尤其是当企业在环球运营中比以往任何时候都更加重视环境的可持续发展、透明度和社会任务的时候。

美国政府也在加大力度扶持新的地区,以便在半导体供应链的其他环节建立更加多样化的生态系统。
美国国务院卖力履行根据《CHIPS 法案》设立的 5 亿美元 ITSI 基金,以扩大印度-太平洋和西半球的下贱能力并使之多样化。
其核心目标是促进 "扩大环球半导体供应链多样化所需的国际组装、测试和封装能力 " 。
美国政府已宣告与巴拿马、哥斯达黎加、越南、印度尼西亚和菲律宾建立 ITSI 互助伙伴关系,并对每个国家进行了半导体生态系统评估。

此外,美国政府正在寻求与印度开展半导体互助,包括通过拜登总统和莫迪总理于 2022 年建立的双边关键和新兴技能倡议(iCET),以及通过 2023 年的美国-印度半导体供应链和创新互助伙伴包涵备忘录。

3.人才与移民

半导体的开拓和生产依赖于拥有不同技能组合的劳动力。
随着行业创新周期和研发投资的加快,他们须要确保采纳方法,培养一批具备专业技能和培训的工程师和操作职员,以运营新的半导体举动步伐。
2023 年 7 月,SIA 与牛津经济研究院(Oxford Economics)互助开展的一项研究创造,美国面临着技能职员、打算机科学家和工程师严重短缺的问题,估量到 2030 年,半导体行业将短缺 67,000 名此类工人,而全体美国经济将短缺 140 万名此类工人 。

人才短缺也涌如今高层劳动力之外,包括建筑工人、技能员、电工、焊接工和管道工等职业。
没有这些工人,就无法充分培植和运营半导系统编制造能力。
许多年事较大的工人正在退休;例如,在焊接行业,2023 年美国须要 375,000 名专业职员来补充职位空缺,该行业的员工均匀年事为 55 岁,而所有员工的均匀年事为 42 岁。

教诲是应对这一寻衅的核心办理方案。
SIA 成员公司正与各州和其他互助伙伴互助,在新建和扩建半导体工厂附近的社区和技能学院扩大认证演习营、学徒制和其他培训项目,以此作为帮助填补技能职员劳动力缺口的有效手段。
例如,在美国,新墨西哥州已赞许向英特尔公司供应高达 500 万美元的资金,用于培训数百名新员工,以支持其与芯片制造干系的里奥兰乔工厂代价数十亿美元的扩建项目。

欢迎外国人才也是缩小各地区人才短缺和过剩之间差距的关键。
例如,联合国开拓操持署 2022 年的一项研究预测,2015 年至 2030 年间,印度和东南亚劳动力中的大专毕业生人数将增加近一倍,达到 2.06 亿人。
澳大利亚计策政策研究所(Australian Strategic Policy Institute)对约 500 名顶尖半导体研究学者的轨迹进行的一项微型研究进一步解释了这一点。
个中许多学者在亚洲得到了 STEM 本科学位,在美国和欧盟得到了研究生学位,然后选择在美国和欧盟发展奇迹(见图 14)。
这种环球流动的职业道路对当今行业的成功至关主要。

对美国而言,机会在于提高外国人才的总体留用率。
SIA 创造,在美国的高档院校中,超过 50% 的工程学硕士毕业生和超过 60% 的工程学博士毕业生是外国公民。
在从美国院校毕业的外国学生中,约有 80% 的理工科硕士毕业生和 25% 的理工科博士毕业生在毕业后没有留在美国,缘故原由可能是他们自己的选择,也可能是美国的移民政策。

德国是鼓励高技能和中等技能移民的典范。
2023 年 7 月,德国政府通过了《技能移民法案》(Skilled Immigration Act),该法案放宽了收入超过 39600 欧元的人以及通过 "机会卡 "探求事情的人得到签证的程序。
此外,德国还取消了高技能人才签证的上限。

4.开放贸易与互助

环球半导体供应链面临着一个高度紧张和繁芜的天下。
军事冲突会扰乱供应链的各个环节并导致短缺(例如,俄罗斯对乌克兰采纳行动后,半导系统编制造激光器利用的氖气供应中断)。
非军事争端也会影响环球生产链;例如,2019 年,日本和韩国之间的不合导致日本对韩国履行氟化氢、含氟聚酰胺和光刻胶等半导体生产关键材料的出口牵制。
大水、失火和其他与景象干系的磨难以及更加频繁的盛行病也带来了 "黑天鹅 "风险。

与半导体干系的产品和做事的环球贸易量仍旧很大。
按实际美元打算,2017 年至 2022 年期间,环球半导体芯片贸易增长了 43%。
虽然美国在环球出口中所占的份额有所低落,但中国大陆所占的份额却持续上升(见图 15)。
中国大陆的半导体贸易逆差仍旧很大,但相对其贸易总额而言,大多数半导体产品的逆差已经低落。

美国与中国大陆之间持续的地缘政治紧张场合排场给环球半导体生态系统中的公司带来了巨大的不愿定性。
环球领先的半导体公司在晶圆制造、设计、材料和设备方面的收入仍有很大一部分来自中国大陆。
2020 年 3 月,BCG 揭橥了一份报告,指出如果与中国大陆在技能上完备脱钩,美国半导体行业将失落去目前在发卖和创新方面的领导地位,并直接损失 1.5 万至 4 万个高技能事情岗位。

中国大陆正在努力确保其海内公司能够随时进入国外市场发卖半导体产品。

美国政府在推进其贸易议程方面并不那么积极。
它没有积极的自由贸易协定(FTA)会谈,最近的造诣是 2018 年美国-墨西哥-加拿大协定(USMCA)--对 1994 年北美自由贸易协定(NAFTA)的重新会谈--以及 2020 年与日本缔结的数字贸易协定。
印度-太平洋经济框架》是由美国牵头与亚洲 13 个国家达成的经济安排,它并不是一个传统的、全面的自贸协定,其章节涉及关税、非关税壁垒、投资、知识产权以及企业最关心的其他条款。

行业的未来需求

未来十年,半导体将在环球经济中发挥至关主要的浸染,从日常产品到国防和人工智能领域的尖端技能。
很少有行业的供应链和生态系统能像半导体行业这样繁芜且在环球范围内相互交织。
然而,从地缘政治紧张场合排场、更繁芜的监管环境到劳动力短缺和本钱上升等一系列成分,都凸显了供应链多样化和投资以提高应变能力的必要性。

同样,各国政府也认识到半导体的计策主要性,并寻求通过吸引和勉励新的海内投资或 "近本土化 "投资来降落计策依赖性,从而实现抗风险能力。
但是,复原力并不等同于自给自足,正如我们在 2021 年 4 月的报告中所述,自给自足的代价是惊人的。

要使半导体家当发达发展,未来的关键需求包括以下方面:

1、通过与教诲机构的有效互助、劳动力培训和符合家当特点的移民政策,培养从尖端研究到工厂车间技能职员和建筑工地焊工等各个层面的人才

2、供应持续的政策支持,以办理供应链中仍旧存在的薄弱环节,预测当前勉励操持的到期韶光,并在商业周期中 "坚持到底"。

3、帮助新市场创造吸引半导体投资的适当条件,包括有针对性地持续利用勉励方法、劳动力培训、根本举动步伐培植和改进监管环境

4、通过颁布定义明确、运用同等、与志同道合的互助伙伴保持同等的贸易方法,以及在地缘政治不愿定的情形下通过会谈达成有效的贸易协议,保持开放的贸易和终端市场的多样化

1.SIA-BCG, “Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain in an Uncertain Era,” April 2021.

2. For further reading, see Daniel Nenni and Paul McLellan, Fabless: The Transformation of the Semiconductor Industry (SemiWiki, 2016) and Larry Diamond et al, (eds). Silicon Triangle: The United States, Taiwan, China, and Global Semiconductor Security (Palo Alto: Stanford Hoover Institution, 2023).

3. For the purposes of this paper, we have expanded the definition of “supply chain” to include areas, such as EDA and design, that are not typically considered part of the physical product supply chain.

4. The Korea Times, “Korea unveils plan to build $471 bil. mega chip cluster in Gyeonggi Province,” 15 January 2024. https://www.koreatimes.co.kr/www/tech/2024/02/129_366948.html.

5. SIA, “The CHIPS Act Has Already Sparked $450 Billion in Private Investments for U.S. Semiconductor Production,” 14 December 2022.

6. The forecast is based on historical patterns of CapEx and capacity as well as CapEx already committed for the 2024–2032 period from company headquarter regions to fab site destination regions, by process technology. Additional adjustments were made based on investments recently announced, through March 15, 2024, but not yet captured in CapEx data; primarily accounting for South Korea’s mega-cluster planned in Gyeonggi Province ($471 billion in CapEx through 2047).

7. The technological capability to produce logic chips newer than 3 nanometers may already exist prior to 2030.

8. BCG, “Establishing Leadership in Advanced Logic Technology,” November 2021.

9. While other approaches are possible, the historical analysis in this document focuses on “modern” capacity where the wafer diameter is greater than or equal to 8 inches. Capacity in this range represents 80%–90% of all capacity in operation today, is >80% of all capacity added between 1990 and 2020, is more cost-competitive than <8” capacity, and is used to make a wider variety of products than <8” capacity. Alternative analyses, which, for example, include wafer capacity at and below 6”, lead to substantially equivalent historical trends, though the year-by-year percentages necessarily differ.

10. U.S. Department of Commerce, “Assessment of the Status of the Microelectronics Industrial Base in the United States,” https://www.bis.doc.gov/index.php/documents/technology-evaluation/3402-section 9904-report-final-20231221/file.

11. SIA-BCG, “The Growing Challenge of Semiconductor Design Leadership,” November 2022.

12. Global Market Insights, “Application Specific Integrated Circuit Market to surpass $28 Bn by 2032, Says Global Market Insights inc.,” 8 August 2023.

13. Electronics Clap, “India Home to 20% of World’s Chip Design Engineers, Emerges as a Leader with Strong Presence of Major Semiconductor Companies,” 2 January 2023.

14. SIA-BCG, “The Growing Challenge of Semiconductor Design Leadership,” November 2022.

15. SIA, “Taking Stock of China’s Semiconductor Industry,” 13 July 2021.

16. TechNode, “Xiaomi’s Self-developed Chip Set to Power Its Smartphones and Cars,” 1 September 2023.

17. Approximately 20 different design companies are listed as recipients of National IC Fund Phase II funding.

18. Empyrean Technology Co., Ltd. Income statement (SZSE:301269), via CapitalIQ.

19. Supply Chain Dive, “Entegris breaks ground on $600M Colorado facility,” 5 July 2023; Freese and Nichols, “Tech Boom Part Two: Wafer Plant Progresses in Sherman,” 2 August 2023; Governor Gretchen Whitmer, “Gov. Whitmer Announces Approval for Economic Development Projects Creating or Retaining Nearly 400 Jobs Across the State,” 24 October 2023; Korea IT News, “Sumitomo of Japan to Produce ArFi Photoresist in Korea… ‘Factory Operation in 2024,’” 2 September 2021; Entegris, “Entegris Opens State-of-the-Art Manufacturing Facility in Kaohsiung, Taiwan,” 10 May 2023; HSC, “Hemlock Semiconductor Breaks Ground on $375 Million Expansion Project in Saginaw County,” 21, October, 2022. For the purposes of this report, semiconductor grade polysilicon is categorized as a material input into the process, although the process of manufacturing semiconductors “starts with silicon” and the “semiconductor supply chain begins with polysilicon of ultra-high purity.” White House Supply Chain Report, available at https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2021/06/100-day-supply-chain review-report.pdf.

20. The report further states: “Within gases, the survey found that helium, nitrogen, hydrogen chloride, neon, nitrogen trifluoride, and hydrogen presented the most frequent acquisition concerns. Concerns for wet chemicals were more dispersed. Survey respondents identified 78 unique chemicals of concern, led by sulfuric acid and isopropyl alcohol.” U.S. Department of Commerce, “Commerce Assessment of U.S. Microelectronics Industrial Base,” December 2023.

21. Wall Street Journal, “The Chip Shortage Has Made a Star of This Little-Known Component,” 4 September 2021.

22. US Geological Survey, 2023.

23. See detailed methodology in the Appendix.

24. Fanny Potkin and Yantoultra Ngui, “Exclusive: Chinese firms look to Malaysia for assembly of high-end chips, sources say,” Reuters, December 18, 2023, https://www.reuters.com/technology/chinese-firms look-malaysia-assembly-high-end-chips-sources-say-2023-12-17/.

25. Intel’s IDM ATP facility in Vietnam is ~50,000 sq. meters of facility space (<1% of global ATP capacity) but due to growing investment momentum and favorable cost factors, we project Vietnam to reach 9% of world ATP capacity by 2032.

26. “Amkor Inaugurates Latest Factory in Vietnam,” Amkor, https://amkor.com/blog/amkor-inaugurates latest-factory-in-vietnam/; https://www.cinde.org/en/essential-news/intel-costa-rica-s-assembly-and testing-plant-begun-operations-and-already-made-its-first-export.

27. Facility capacity measured by footprint of the facilities (in square meters).

28. Wittgenstein Centre for Demography and Global Human Capital, (2018). Wittgenstein Centre Data Explorer Version 2.0. Available at: http://www.wittgensteincentre.org/dataexplorer.

29. U.S. Department of State, “The U.S. Department of State International Technology Security and Innovation Fund.”

30. U.S. Department of State, “New Partnership with the Philippines to Explore Semiconductor Supply Chain Opportunities,” 16 November 2023; U.S. Department of State, “New Partnership with Indonesia to Explore Semiconductor Supply Chain Opportunities,” 13 November 2023; U.S. Department of State, “New Partnership with Vietnam to Explore Semiconductor Supply Chain Opportunities,” 11 September 2023; U.S. Department of State, “New Partnership with Panama to Explore Semiconductor Supply Chain Opportunities,” 20 July 2023; U.S. Department of State, “New Partnership with Costa Rica to Explore Semiconductor Supply Chain Opportunities,” 14 July 2023

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33. White House, “Fact Sheet: United States and India Elevate Strategic Partnership with the initiative on Critical and Emerging Technology (iCET),” January 31, 2023.

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54. California Governor’s Office of Business and Economic Development, (Link to both credits) 1) Semiconductors & Microelectronics - California Governor’s Office of Business and Economic Development.

55. Refer to “We need to lend support to important high-tech projects, such as high-speed, wide-band information networks, key integrated circuits and new-type carrier rockets in order to strengthen China’s new and high-tech industries on an overall as well as individual basis” in “The Outline of the Tenth Five-Year Plan for National Economic and Social Development (2001),” The National People’s Congress of the People’s Republic of China, 3 March 2010.

56. Notice on Issuing Guidelines for the Development and Promotion of the Integrated Circuit Industry (State Council, issued June 24, 2014).

57. The focus on more mature node fabrication is reflected in China’s production capacity build up primarily in semiconductors at or older than 28 nm.

58. SIA, “Taking Stock of China’s Semiconductor Industry,” July 2021.

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85. Bureaucratic delays in the approval process reportedly led prospective partner STMicroelectronics to pull out of the deal early, leaving the Foxconn-Vedanta JV to struggle to find a partner with the know how to build a fab. Munsif Vengattil, Aditya Kalra, and Jane Lee, “Modi’s chip making plan flounders as firms struggle to find tech partners,” Reuters, 1 June 2023.

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