美國半導體行業協會與波士頓咨詢合作發布了一份 38 頁全球芯片產業報告《半導體供應鏈的彈性正在顯現》。
▲ 按主要地區劃分的政府激勵措施（從左到右按 GOP 規模排列）
根據報告，半導體行業已經變得易受地理集中的影響，在整個供應鏈中，至少有 50 個點上，一個地區占據了全球 65% 以上的市場份額。
報告預計 2024-2032 年，私營部門對晶圓制造的投資約為 2.3 萬億美元，而在美國《芯片法案》頒布前的 10 年（2013-2022 年），這一數字為 7200 億美元。預計美國將占這些資本支出的 28%，而在《芯片法案》之前，美國的投資速度將僅占全球資本支出的 9%。
而如果沒有《芯片法案》，到 2032 年，美國的份額預計將下降到全球容量的 8%。
該報告還預測到 2032 年，頂尖晶圓制造能力將從臺灣和韓國擴展到美國、歐洲和日本；2022 年至 2032 年間，美國的晶圓廠產能將增加 203%，成全球增幅最大的國家；到 2032 年，美國將扭轉長達數十年的下滑趨勢，將其在全球晶圓廠總產能中的份額從目前的 10% 提高到 14%。
本報告提供了當前政策對全球半導體供應鏈未來投資的影響及其對彈性的影響的最新觀點，從廣義上將彈性定義為供應鏈地理多樣化的改善，并分析預測了相關產業趨勢對未來十年可能產生的影響， 預測晶圓制造分布和 ATP 容量的變化，還考慮了供應鏈其他部分的地理多樣化，包括芯片設計、核心 IP、EDA、設備和材料。
全球半導體供應鏈呈現高度專業化，不同地區在不同領域具有優勢。
比如，總部在美國的公司在芯片設計、核心 IP、EDA 方面處于領先地位；美歐日企業在設備領域領先；中國大陸、日本、中國臺灣、韓國在半導體材料方面領先；韓國、中國臺灣企業在先進芯片制造領域領先；組裝、測試和封裝 （ATP）主要集中在中國大陸和臺灣。
供應鏈的全球整合特性使區域專業化成為可能，使每家專業公司都能進入全球市場。但地理集中也造成了脆弱性，預計未來將呈現顯著的地域多元化，主要從晶圓制造和封測兩個領域開始。報告認為考慮到成本壓力，封測組裝企業不太可能將總部設在美國，除非是在新晶圓廠附近的一些先進封裝設施。
中國臺灣企業已經宣布計劃在島上新建 7 座晶圓廠。臺灣芯片制造龍頭臺積電還與索尼、電裝、豐田合作，提高日本熊本工廠的制造能力。中國大陸正在深圳、天津和上海進行新的晶圓廠投資。
日本芯片制造創企 Rapidus 在北海道的新工廠建立了先進的 2nm 芯片生產線。韓國宣布了一項投資 471 億美元的計劃，在京畿道的一個大型芯片集群建造 16 座新晶圓廠。
從 2020 年到 2023 年底，僅是在美國就宣布了 80 個新的半導體制造項目，預計將創造 5 萬個直接新增就業崗位。
歐洲在新產能方面進行了大量投資，自 2020 年以來宣布了 7 項重大晶圓廠投資。產能的大部分正在德國東部建設，包括英特爾在馬格德堡的投資，以及臺積電與歐洲領先半導體制造商在德累斯頓共同投資建設新工廠。
在法國南部，格芯已經與意法半導體合作，在克羅萊投資 31 億美元建造了一家晶圓廠。波蘭也準備設立一家新的英特爾先進封裝工廠。
報告預計從現在到 2032 年，各地區之間將有大量投資流動。
大力投資于前沿技術可以使一個地區在創新的前沿競爭，但不會完全反映在每月的晶圓開工量上；另一方面，投資于成熟制程，允許一個地區在短期內實現更多的金錢和就業價值，風險是在需求可能固定或減弱的部分創造過剩的產能。
先進邏輯的投資模式已經在全球范圍內變得更加分散，中國臺灣和韓國公司在美國、歐洲和日本的投資明顯增加。
先進的邏輯產量將從 2022 年幾乎 100% 分布在韓國和臺灣，到 2032 年將超過 40% 分布在這些地區以外。
2022 年，美國沒有生產任何先進的邏輯芯片。到 2032 年，美國將生產近 30% 的工藝小于 10nm 的邏輯芯片。
當計劃中的晶圓廠投入使用時，歐洲和日本也將生產約 12% 的 10nm 以上的芯片。
在 10 至 22nm 范圍內的邏輯工藝方面，日本將從頭開始發展 5% 的市場份額，而中國大陸的份額將從 6% 增加到 19%。大于或等于 28nm 的邏輯將保持良好的分布，大多數區域的份額變化很小。
中國大陸的份額增幅最大，從 2022 年的 33% 上升到 2032 年的 37%。
在其他制程技術中，動態隨機存取存儲器（DRAM）仍將高度集中在韓國，但美國的份額將從 3% 增加到 9%，增長了 3 倍。
NAND 內存的地理集中度將會提高。到 2032 年，韓國的市場份額預計將從 30% 上升到 42%，日本和韓國合計將占到約 75% 的容量。
離散、模擬和光電子芯片（DAO）將保持良好的分布，所有主要地區的參與份額將達到 5% 或更高。
公司采取這些具體的、戰略性的、有針對性的舉措的最終結果是，提高了該行業在按地區劃分的更“平均”的全球產能份額上的彈性。美國將把其在全球產能中的份額從 10% 提高到 14%。
報告預計在未來十年，每個主要地區的產能都將增長 80% 以上。美國的產能增長速度為 203%，將比其他地區更快，比前十年快得多。就每月數千片晶圓（300 毫米當量）而言，這意味著從 2022 年的 1121 千瓦時（每月數千片晶圓）增加到 2032 年的 3393 千瓦時（增長 203%）。
目前，中國大陸有 3000 多家無晶圓廠設計公司，年收入以兩位數的速度增長。中國大陸的本土芯片設計主要集中在消費電子產品、工業控制系統和智能設備芯片上，但在先進的 CPU、GPU 和 FPGA 以及相應的高端服務器和計算機電源管理方面競爭力較弱。
美國在 EDA 中的領導地位不應被視為理所當然。在 2018 年至 2023 年期間，中國大陸領先的 EDA 軟件供應商華大九天實現了 6 倍的收入增長。
價值 1100 億美元的半導體設備市場涵蓋了 50 多種專業設備，但在某些領域的集中度很高。光刻、沉積、材料去除和清洗這三個細分市場占據了 70% 的市場份額，每個細分市場都由少數幾家主要供應商主導。
一家歐洲公司占據了光刻市場 87% 的份額。在沉積、材料去除和清洗方面，3 家公司（2 家位于美國，1 家位于日本）占據了 70%-80% 的市場份額。
排名前 15 位的設備供應商在總共 17 個國家擁有生產設施。這些措施還包括建立新的培訓中心，以增加其所在地區以外的人才庫。
中國大陸目前占全球設備支出的 20%，占全球設備進口的 18%。美國、日本和荷蘭的出口管制提高了開發國內替代品的緊迫性。據報道，至少有 5 家中國生產商正在進行批量生產；中小企業創建了光刻示范設備；北方華創和中微半導體已進入更大節點的蝕刻市場。
價值 640 億美元的半導體材料市場包括用于供應鏈前端（400 億美元）和后端（ATP，240 億美元）的化學品和材料。
硅晶片和光抗蝕劑占前端材料總市場的一半左右（195 億美元），但其他子類別，如氣體、濕化學品、CMP 漿料和濺射靶，對制造過程的各個步驟也至關重要。同樣，基板和引線框架約占后端市場的一半（128 億美元）。
大多數領先的半導體材料公司總部設在日本、美國和歐盟。在前端和后端材料市場的多個細分市場中，日本至少有三家領先的供應商。
美國商務部工業和安全局 2023 年 12 月發布的一項調查發現，行業受訪者“對三種材料的國內來源表示嚴重擔憂：裸晶圓、氣體和濕化學品”。
后疫情芯片短缺也凸顯了與封裝基板相關的采購挑戰，封裝基板將芯片連接到電路板。此外，某些原材料，包括鎵、稀土和許多其他關鍵礦物，仍然主要來自單一地區。
有些人通過回收舊設備來獲取這些關鍵材料，絕大多數這些材料的開采和提煉都是在中國大陸完成的。
目前，價值 950 億美元的 ATP 市場主要集中在東北亞。韓國擁有與現有晶圓廠相近的重要后端產能。中國大陸和臺灣總共擁有全球近 60% 的 ATP 產能。在自 2020 年以來宣布的 36 個 ATP 設施中，預計將有 25 個在中國大陸和臺灣。
從長期來看，在持續的政策支持和海外投資下，報告預計 ATP 產能將向其他地區轉移，包括拉丁美洲、歐洲和東南亞欠發達地區。東南亞已經是 ATP 活動的中心，占全球總量的 20% 左右。
在占 ATP 市場不到一半的先進封裝領域，技術突破可能為美國等高成本地區在 ATP 領域發揮更大作用打開大門。一個關鍵的創新是 chiplets 異構集成。
美國《芯片法案》發展美國本土先進封裝生態系統的初步商業成果正在顯現：Amkor 宣布將在亞利桑那州皮奧里亞建立一個 20 億美元的工廠，用于封裝臺積電為蘋果生產的芯片；英特爾將在新墨西哥州里奧蘭喬的工廠投資 35 億美元用于先進封裝；SK 海力士計劃投資約 40 億美元，在美國印第安納州建設先進封裝工廠；三星還計劃在德克薩斯州建設一個先進封裝工廠。
一個潛在的關注領域是≥28nm 的邏輯。目前晶圓廠的建設軌跡使其產能大大超過未來的需求，其中大部分產能位于中國大陸的大型晶圓廠。如果軌跡沒有改變，高利用率驅動的晶圓廠經濟可能會導致降低晶圓價格的巨大壓力，這可能會導致無晶圓廠公司重新考慮工藝技術選擇決策。
未來十年，半導體將在全球經濟中發揮關鍵作用，從日常產品到國防和人工智能的前沿。
很少有行業的供應鏈和生態系統如此復雜，而且在全球范圍內相互交織。然而，從地緣政治緊張局勢和更復雜的監管環境到勞動力短缺和成本上升，許多因素都強調了供應鏈多樣化和投資以提高彈性的必要性。
同樣，各國政府也認識到半導體的戰略重要性，并尋求通過吸引和激勵新的本土或鄰近投資來減少戰略依賴。但彈性并不等同于自給自足，自給自足的成本將是驚人的。
