美国半导体行业的实力和前景

2022-05-06 01:05

近日，SIA发布了2020年版本的Factbook。

据介绍，2022 SIA Factbook 中包含的数据有助于展示美国半导体行业的实力和前景，以及为什么政策制定者制定促进增长和促进创新的措施至关重要。

SIA在Factbook 中表示，美国半导体产业是美国经济实力、国家安全、全球竞争力和技术领先地位的关键驱动力。半导体使我们用于工作、交流、旅行、娱乐、利用能源、治疗疾病和做出新的科学发现的系统和产品成为可能。半导体是在美国发明的，美国公司仍然引领全球市场，占全球芯片销售额的近一半。

但SIA同时也强调，尽管如此，总部位于美国的行业仍面临重大挑战。如位于美国的现代半导体制造能力的份额已从 1990 年的 37% 下降到今天的 12%。这主要是归因于其他国家的政府在芯片制造激励措施上进行了雄心勃勃的投资，但美国政府却没有。与此同时，联邦对芯片研究的投资占 GDP 的比重持平，而其他国家则大幅增加了研究投资。

为此SIA表示，尽管美国仍然是半导体设计（芯片微小而复杂电路的复杂映射）的全球领导者，但它的领先地位正在下滑并且不确定。因此他们指出，为帮助促进创新并确保美国继续保持技术领先地位，政策制定者应采取以下措施：

投资以保证美国半导体的领导地位

资助美国芯片法案中的国内半导体制造、研究和设计条款。制定涵盖制造和设计的投资税收抵免，以刺激新的在岸先进半导体研究、设计和制造设施的建设，并促进国内芯片创新。

2、增强美国的技术劳动力：

实施一项以适当投资为后盾并与教育领导者和私营部门协商的国家战略，以改善我们的教育体系并增加在 STEM 领域毕业的美国人数量。改革美国的高技能移民制度，使他们能够接触和留住世界上最优秀、最聪明的人才。

3、促进自由贸易，保护知识产权：

批准自由贸易协定并使之现代化，以消除市场壁垒、保护知识产权并实现公平竞争。扩大世界贸易组织最成功的自由贸易协定之一的信息技术协定。

4、与志同道合的经济体密切合作：

认识到半导体行业的全球性，扩大与志同道合的盟友的合作。在监管一致性、标准和出口控制等领域塑造更有利于增长、创新和供应链弹性的监管和法律环境。

SIA指出，通过实施这些政策，美国国会和政府可以采取关键步骤来保护美国在半导体技术方面的领导地位，并在未来技术的全球竞争中获胜。

接下来，我们来看一下2022 SIA Factbook中的详细内容。

半导体产业概览

Factbook表示，半导体产业是全球经济增长的重要组成部分。数据显示，全球半导体销售额从 2001 年的 1390 亿美元增长到 2021 年的 5559 亿美元，年复合增长率为 7.18%。而根据世界半导体贸易统计 (WSTS) 2021 年秋季做出的半导体行业预测，全球半导体行业销售额预计将在 2022 年达到 6010 亿美元，在 2023 年达到 6330 亿美元。

依赖于多年的投入，美国则占有全球半导体市场一半以上的份额。

如Factbook所说，美国半导体行业在 1980 年代经历了全球市场份额的重大损失。

1980 年代初期，美国生产商占据了全球半导体销售额的 50% 以上。但后来，由于收到日本企业的激烈竞争、非法“倾销”的影响，以及 1985 年至 1986 年的严重行业衰退，美国工业在全球总共失去了 19%的市场份额，并割让了全球工业市场。让日本半导体走上了行业领导的地位。

但美国半导体行业在接下来的 10 年中强力反弹，到 1997 年，它以超过 50% 的全球市场份额重新获得领先地位，并将其在该行业的领先地位一直保持到今天。现在，美国半导体公司在微处理器和其他尖端设备方面保持了竞争优势，并在一系列其他产品领域继续保持领先地位。此外，美国半导体公司在研发、设计和工艺技术方面也保持领先地位。如今，美国公司拥有全球最大的市场份额，达到 46%。作为对比，其他国家在行业中仅拥有 7% 到 20% 的全球市场份额。

与此同时，美国半导体公司的销售额在过去多年内也呈现稳定的年度增长态势。

如下图所示，总部位于美国的半导体公司的销售额从 2001 年的 711 亿美元增长到 2021 年的 2575 亿美元，复合年增长率为 6.65%。这个销售增长表现出与整个行业相同的周期性波动相似。

凭借雄厚的实力，美国半导体公司在主要区域半导体市场保持市场份额领先的地位。

2021 年，位于美国的半导体公司占据了半导体市场总份额的 46.3%，这在所有国家的半导体行业中是最多的。在所有主要国家和地区的半导体市场中，总部位于美国的公司也保持着销售市场份额的领先地位。

Factbook同时表示，在美国完成的大部分半导体制造由美国公司完成。

数据显示，2021 年，美国大约 80% 的半导体晶圆制造能力来自总部位于美国的公司。总部位于亚太地区的半导体公司占美国本土产能的10%。

从数据统计还可以看到，美国半导体行业在美国的制造基地比在任何其他国家都多。

2021 年，美国总部公司的前端半导体晶圆产能中约有 43% 位于美国。总部位于美国的前端半导体晶圆厂产能的其他主要据点是新加坡、欧洲、中国台湾和日本。

但报告也强调，美国半导体制造能力在美国的份额正在萎缩。这主要是由其他国家政府提供的雄心勃勃的芯片制造激励措施以及该行业的持续整合造成的。这就使得美国半导体制造的份额在过去 8 年中下降了 10% 以上。

正是因为拥有这样持久的影响力，半导体成为了美国最大的出口产品之一。

2021 年，美国半导体出口总额高达 620 亿美元，这在美国出口中排名第五，仅次于成品油、飞机、原油和天然气。在所有电子产品出口中，半导体占美国出口的最大份额。

全球半导体市场现状

根据Factbook，全球半导体销售由消费者最终购买的产品驱动。其中绝大多数半导体需求是由最终由消费者购买的产品驱动的，例如笔记本电脑或智能手机。新兴市场的消费需求日益受到驱动，包括亚洲、拉丁美洲、东欧和非洲。

当然，全球半导体销售也因所售产品类型而异。

报告指出，随着行业为最终用途行业的应用开发更先进的产品和工艺技术，半导体技术迅速发展。近年来，全球半导体行业最大的部分是内存、逻辑、模拟和 MPU。2021年，这些产品占半导体行业销售额的79%。

亚太地区则是最大的区域半导体市场，中国则荣膺全球最大的单一国家市场。

2001 年，随着电子设备生产向该地区转移，亚太市场的销售额超过了所有其他地区市场。从那时起，它的规模成倍增长，从 398 亿美元增加到 2021 年的 3430 亿美元以上。到目前为止，亚太地区最大的国家市场是中国，占亚太市场的 56%，占全球市场的 35% 市场。该数据仅反映了半导体对电子设备制造商的销售情况——包含半导体的最终电子产品随后被运往世界各地供消费。

资本指出和研发投入

根据报告，2021 年，包括无晶圆厂公司在内的美国半导体公司的研发和资本支出总额为 906 亿美元。从 2001 年到 2021 年，复合年增长率约为 5.9%。以销售份额计的投资水平通常不受与市场周期性相关的波动的影响。

而为了在半导体行业保持竞争力，公司必须不断将很大一部分收入投资于研发以及新工厂和设备。行业技术变革的步伐要求公司开发更复杂的设计和工艺技术，并引入能够制造具有更小特征尺寸的组件的生产机器。设计和生产最先进的半导体组件的能力只能通过持续承诺与大约 30% 销售额的全行业投资率保持同步来保持。保持技术领先的需要导致在 2001 年和 2002 年等年份出现一些极端波动，当时销售额急剧下降，而研发和资本设备的支出并没有以同样的速度下降。

从 2001 年到 2021 年，每名员工的总投资（以研发和新厂房和设备总投资衡量）以每年约 3.4% 的速度增长。这些支出在 2001 年超过了 100,000 美元，但在 2001 年的经济衰退之后，在 2003 年下降到大约 91,000 美元。2006 年每位员工的投资增加到超过 100,000 美元。2008-2009 年的经济衰退导致 2009 年和 2010 年每位员工的投资下降，但在 2012 年又恢复了，并在 2021 年增长到创纪录的 206,000 美元。

从 2001 年到 2021 年，美国半导体行业的研发支出以约 6.9% 的复合年增长率增长。无论年销售额周期如何，美国半导体公司的研发支出往往始终居高不下，这反映了投资研发对半导体的重要性。数据统计显示，2021年，美国半导体行业在研发方面的总投资总额为502亿美元。

在过去的20年里，半导体行业每年的研发支出占销售额的百分比已超过 10%。这一比率在美国经济的主要制造业部门中是前所未有的。研发支出对于半导体公司的竞争地位至关重要。技术变革的快速步伐需要工艺技术和设备能力的不断进步。尽管经济不景气，但2001 年和 2002 年研发还是增长，这主要体现了该行业对技术未来的承诺。2003-2004 年以及 2020-2021 年的减少不是由于研发预算的削减，而是由于行业增长强于预期，收入增长快于预期。

美国半导体行业的研发支出率在主要的主要高科技工业领域中名列前茅。根据 2021 年欧盟工业研发投资记分牌，就研发支出占销售额的百分比而言，美国半导体行业仅次于美国制药和生物技术行业。

由此可见，美国半导体行业的研发支出占销售额的百分比是其他任何国家的半导体行业都无法超越的。这遥遥领先中国的7.6%，也领先于中国台湾的11%。

2021 年，美国半导体行业的总资本支出为 405 亿美元。由于 1999-2001 年期间主要新设施的建成以及晶圆厂的使用增加，资本支出从 2001-2003 年下降。2004 年出现反弹，2005 年行业在资本支出占销售额的百分比方面处于平衡状态。2011 年，继 2009 年因全球经济衰退而大幅下滑后，资本支出反弹至 237 亿美元。2021 年，随着芯片制造商提高产能以满足半导体需求的激增，资本支出超过 400 亿美元。

在过去 20 年中，除 2 年外，年资本支出占销售额的百分比均超过 10%。这一比率在美国经济的主要制造业部门中非常高。对于半导体制造商而言，资本支出对其竞争地位至关重要。因为行业创新的快速步伐需要大量的资本支出，以继续生产更先进的设备。

美国半导体从业人员和产出

据SIA的报告，美国直接参与半导体行业的人才为277000人，但每一个半导体人员，需要来自其他行业的5.7个人来参与支持。那就意味着半导体给美国创造了160万的就业岗位。

自 2001 年以来，美国半导体行业的劳动生产率增加了一倍以上。这些生产率的提高是通过保持高资本投资水平和研发支出率实现的。2021 年，美国半导体行业的人均销售收入比率超过 670,000 美元。

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