半導(dǎo)體對于經(jīng)濟(jì)競爭力和國家安全至關(guān)重要。半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新是推動全球經(jīng)濟(jì)數(shù)字化，人工智能（AI）和5G通信的基礎(chǔ)。例如，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，物聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)4.0系統(tǒng)和自動駕駛汽車這些方面，革命性的技術(shù)應(yīng)用正逐漸成為商業(yè)現(xiàn)實(shí)。

除此之外，國防也依賴于由先進(jìn)半導(dǎo)體組件提供動力的成熟電子系統(tǒng)。《2018年美國國防戰(zhàn)略》中所列出的國防現(xiàn)代化重點(diǎn)領(lǐng)域就包括微電子，5G和量子科學(xué)，這些都是需要美國投資的戰(zhàn)略領(lǐng)域。其他重點(diǎn)領(lǐng)域（例如網(wǎng)絡(luò)安全，人工智能，自主系統(tǒng)和先進(jìn)的成像設(shè)備），也極其依賴于半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。隨著數(shù)字化連接的電子系統(tǒng)對于管理先進(jìn)武器系統(tǒng)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施變得越來越重要，能夠提供兼具經(jīng)濟(jì)性，可靠性和組件安全性的半導(dǎo)體供應(yīng)商，將在國家安全方面起到更加關(guān)鍵的作用。

引言

由于半導(dǎo)體對技術(shù)領(lǐng)先地位和國家安全的戰(zhàn)略意義，許多國家現(xiàn)在更為關(guān)注其在半導(dǎo)體價(jià)值鏈中的地位。美國一直是半導(dǎo)體領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，在過去30年中，美國在全球半導(dǎo)體行業(yè)收入中所占份額為45％至50％。但是當(dāng)前美國在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的份額正在下降，僅占全球裝機(jī)容量的12％。

中美之間持續(xù)的地緣政治摩擦，以及COVID-19大流行造成的破壞，也引發(fā)了對美國半導(dǎo)體公司在全球供應(yīng)鏈的潛在漏洞的質(zhì)疑，這主要是因?yàn)橹圃鞓I(yè)活動集中在東亞。

近年來，美國發(fā)起了許多與美國國防部有關(guān)的計(jì)劃，例如“受信任和有保證的微電子”倡議，以確保國內(nèi)供應(yīng)價(jià)值鏈在制造業(yè)層面的安全。全球最大的半導(dǎo)體代工公司臺積電（TSMC）于2020年5月宣布，該公司計(jì)劃在亞利桑那州建立先進(jìn)的晶圓廠。

這個(gè)計(jì)劃是提升美國先進(jìn)半導(dǎo)體制造能力的第一步。為了滿足預(yù)期增長的半導(dǎo)體需求，從2020年到2030年，全球的制造能力將顯著提高，這為美國吸引更多新晶圓廠提供了市場。在本報(bào)告中，我們將分析美國擴(kuò)大半導(dǎo)體制造業(yè)歷程的案例。

我們首先探討美國半導(dǎo)體制造業(yè)目前的狀況和趨勢，以確定如果現(xiàn)狀持續(xù)，美國在全球制造容量的份額將如何變化，以及這種狀況和趨勢對美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的潛在影響。

為了了解多年來美國在全球制造業(yè)中所占份額持續(xù)下降的根本原因，我們分析了在美國與其他國家和地區(qū)建造和運(yùn)營三種類型的晶圓廠的總成本差異。我們還研究了各個(gè)國家和地區(qū)所提供的政府激勵(lì)措施的水平。分析結(jié)果表明，與目前在中國和中國***地區(qū)，新加坡以及其他在半導(dǎo)體制造方面具有重要影響力的國家和地區(qū)相比，美國晶圓廠成本要高出40％至70％，這與美國相對欠缺的激勵(lì)措施有直接關(guān)系。

我們建立了一種分析模型，以評估美國在全球制造產(chǎn)能中所占份額的未來趨勢。盡管本報(bào)告未提供政策建議，但我們提出，如果美國要設(shè)定目標(biāo)以在未來半導(dǎo)體制造業(yè)產(chǎn)能中占據(jù)重要份額，并扭轉(zhuǎn)過去30年中美國制造產(chǎn)能持續(xù)下滑趨勢，美國政府還應(yīng)該推出哪些額外的激勵(lì)計(jì)劃。

長遠(yuǎn)來看，我們認(rèn)為這些激勵(lì)計(jì)劃尤為重要，因?yàn)?a href="http://www.xsypw.cn/v/tag/137/" target="_blank">芯片設(shè)計(jì)與制造之間需要更緊密的研發(fā)合作，以開發(fā)芯片架構(gòu)和材料方面的創(chuàng)新。

如此一來，美國的下一代半導(dǎo)體芯片性能能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)的飛躍，而其成本可以大幅降低。這具有重要戰(zhàn)略意義，因?yàn)榧夹g(shù)行業(yè)和先進(jìn)的國防系統(tǒng)都依賴于半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。

目前美國在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的地位

美國發(fā)明了集成電路，長期以來也一直是半導(dǎo)體的全球領(lǐng)導(dǎo)者。在半導(dǎo)體行業(yè)，美國公司始終占全球總銷售額的45％至50％。美國在整個(gè)價(jià)值鏈中的強(qiáng)勢地位促成了這一地位。美國公司在電子設(shè)計(jì)自動化工具（EDA），知識產(chǎn)權(quán)核心（核心IP），集成電路設(shè)計(jì)和制造設(shè)備中的綜合市場份額超過50％。

相比之下，美國在半導(dǎo)體制造能力中所占的份額（1990年為37％）現(xiàn)在僅為12％。（請參見圖表1）美國在分立，模擬和光電產(chǎn)品中的制造能力份額仍然很高（30％）。

實(shí)際上，美國仍是半導(dǎo)體特定領(lǐng)域的全球制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，例如復(fù)合半導(dǎo)體，射頻和體聲波（BAW）濾波器（盡管這種地位現(xiàn)在也受到亞洲新投資的挑戰(zhàn)）。但是，美國在內(nèi)存（4％）和邏輯系統(tǒng)（12％）方面的份額要低得多，預(yù)計(jì)增長最快的細(xì)分市場將在未來十年推動90％的容量增長。

圖表1-與其他半導(dǎo)體價(jià)值鏈和其他戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)相比，美國制造業(yè)所占份額較低

資料來源：半導(dǎo)體價(jià)值鏈來源于Gartner，半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會（SIA），VLSI研究，SEMI和公司財(cái)務(wù)的市場數(shù)據(jù)進(jìn)行的BCG分析；美國占制造業(yè)附加值的份額來源于牛津經(jīng)濟(jì)研究院對宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的BCG分析。

注：DAO指離散，模擬和光電；EDA指電子設(shè)計(jì)自動化工具；ICT指信息和通信技術(shù)；OSAT指外包半導(dǎo)體組裝和測試。

美國半導(dǎo)體制造業(yè)所占份額的下降與美國其他行業(yè)的制造業(yè)的總體趨勢一致。美國在全球制造業(yè)增加值中所占的份額從1990年代的25％降至2018年的17％。2但是，目前美國僅占半導(dǎo)體制造業(yè)份額的12％，遠(yuǎn)低于美國在航空航天等其他戰(zhàn)略性行業(yè)中的份額（美國的全球制造業(yè)占49％），醫(yī)療設(shè)備和藥品（約占25％）以及石化產(chǎn)品（約占20％）。在依賴先進(jìn)制造業(yè)的行業(yè)中，美國僅在勞動密集型行業(yè)（消費(fèi)電子占3％，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)硬件占8％）的份額低于其半導(dǎo)體制造業(yè)。與其他幾個(gè)行業(yè)不同，美國半導(dǎo)體行業(yè)沒有經(jīng)歷過大規(guī)模的重組浪潮，這與美國制造工廠的關(guān)閉和遷移至國外相關(guān)。相反，在過去30年中，美國的制造能力以每年7％的累計(jì)年增長率增長。但是，同期全球產(chǎn)能每年以11％的速度增長。美國的裝機(jī)容量增幅已經(jīng)被中國***地區(qū)，韓國和中國大陸等亞洲國家和地區(qū)超越，因?yàn)樗麄円恢痹谶M(jìn)行大力投資以成為制造業(yè)龍頭。（參見圖2。）

圖表2-亞洲國家和地區(qū)超過美國裝機(jī)容量的增長資料來源：VLSI研究預(yù)測；SEMI 2020年第二季度更新；BCG分析。

注：所有值均以8英寸等效值顯示；不包括容量低于5 kwpm或小于8英寸的容量。

政府政策一直是亞洲半導(dǎo)體強(qiáng)勁增長的主要因素。這些國家和地區(qū)把戰(zhàn)略重點(diǎn)放在半導(dǎo)體上，并以優(yōu)惠的政府撥款，稅收減免和其他政府激勵(lì)措施以支持其國內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展，從而使本國的經(jīng)濟(jì)體更具吸引力。

與此同時(shí)，半導(dǎo)體行業(yè)見證了“無晶圓廠”模式的興起。許多美國公司采用了這種商業(yè)模式，使他們能夠?qū)Ｗ⒂诎雽?dǎo)體設(shè)計(jì)和商業(yè)化，同時(shí)又依賴于國外制造合作伙伴（也稱為專用或純“代工廠”）。這些合作伙伴在其他國家/地區(qū)可以獲得較低的成本和更具吸引力的政府激勵(lì)措施。他們還能夠降低廣泛的全球客戶在大規(guī)模資本投資方面的風(fēng)險(xiǎn)。專用晶圓廠占全球制造能力的38％，其中僅7％位于美國。

相比之下，美國在全球集成設(shè)備制造商（IDM）擁有的能力中所占的份額要高得多（占14％），后者在自己的工廠中設(shè)計(jì)和制造其產(chǎn)品，因此可以通過將兩個(gè)流程都放在同一地點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。美國在全球制造能力中的份額預(yù)計(jì)將進(jìn)一步下降。

有關(guān)計(jì)劃中的晶圓廠建設(shè)最新數(shù)據(jù)表明，美國已經(jīng)開發(fā)的新產(chǎn)能僅占總計(jì)劃的6％，并且在未來五年內(nèi)開始運(yùn)營的新產(chǎn)能將位于美國。這大大低于美國目前在全球已安裝容量中所占的份額（12％）以及美國從2010年到2020年在全球新增容量中所占的比例（10％）。

我們估計(jì)，如果不采取任何行動，到2030年，美國在制造業(yè)中的份額將減少到10％。相比之下，中國大陸計(jì)劃增加全球新增產(chǎn)能的40％，并有可能成為已安裝半導(dǎo)體的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

到2030年，其制造能力將達(dá)到全球總產(chǎn)能的24％，大約相當(dāng)于中國大陸設(shè)備制造商對半導(dǎo)體的全球需求份額。

盡管在2030年之前，中國在制造工藝技術(shù)上可能仍落后一到兩代，但其龐大的制造基地可能會加速其學(xué)習(xí)曲線從而縮小差距。

此外，在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)集群中發(fā)展新的半導(dǎo)體制造能力方面，協(xié)同作用尤為重要。實(shí)際上，半導(dǎo)體公司將其視為在選擇新晶圓廠位置時(shí)要考慮的最重要因素之一。

3這種協(xié)同作用產(chǎn)生了一種自我增強(qiáng)的動力。隨著時(shí)間的推移，美國制造業(yè)份額將進(jìn)一步下降，并且中國大陸以及亞洲其他已經(jīng)建立晶圓廠的國家的份額會進(jìn)一步擴(kuò)大。最終，如果在當(dāng)前條件下沒有重大變化，美國將越來越難以在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域留存任何強(qiáng)大的制造能力。

與美國相反，長期以來，半導(dǎo)體制造一直是中國的當(dāng)務(wù)之急，中國近年來也一直在加快實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。如下圖所示，中國在全球半導(dǎo)體制造能力中所占份額的快速增長。

資料來源：來自SEMI，IC Insights和VLSI Research的中國市場數(shù)據(jù)；經(jīng)合組織;BCG分析。

為什么半導(dǎo)體制造如此重要

制造業(yè)占全球增加值的45％，約占全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總研發(fā)投資的20％至25％。制造業(yè)是半導(dǎo)體行業(yè)不斷發(fā)展的中心。（參見圖3）。在過去的五十年中，通過工藝節(jié)點(diǎn)規(guī)模化（通常稱為摩爾定律）的半導(dǎo)體制造不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體性能和降低成本取得了驚人的進(jìn)步：每個(gè)晶片的晶體管數(shù)量增長了將近1000萬倍，這使得處理器速度提高了100,000倍，并且在性能相當(dāng)?shù)那闆r下，每年的成本降低了45％以上。

這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步的飛速發(fā)展，促使其從1980年代的大型機(jī)過渡到2010年代的智能手機(jī)，這是生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)增長的驅(qū)動力。

圖表3-半導(dǎo)體制造的進(jìn)步推動了芯片性能和成本的顯著提高資料來源：英特爾；Singularity.com;維基百科;BCG分析。

既有研究表明，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造流程緊密相關(guān)的行業(yè)中，制造業(yè)與研發(fā)的隔離會對行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，無晶圓廠業(yè)務(wù)模式的成功需要設(shè)計(jì)公司與其代工合作伙伴之間的合作，但是地理位置相近并不是必要條件。

但是，半導(dǎo)體行業(yè)正在尋求芯片架構(gòu)和材料方面的新突破，以維持性能提高的步伐以及使諸如AI或量子計(jì)算等新的關(guān)鍵技術(shù)得到應(yīng)用的成本。這些新領(lǐng)域的進(jìn)展取決于設(shè)計(jì)與制造之間不斷加強(qiáng)的研發(fā)合作。

鑒于美國半導(dǎo)體行業(yè)在基礎(chǔ)科學(xué)，集成電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)備方面的領(lǐng)先地位，增強(qiáng)其制造能力可能會它引領(lǐng)著這些創(chuàng)新領(lǐng)域的發(fā)展，為未來創(chuàng)造了新的技術(shù)范式。美國領(lǐng)先地位的保持為定義半導(dǎo)體制造的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)模式提供了重要的戰(zhàn)略優(yōu)勢，從而推動了從制造設(shè)備和工具到設(shè)計(jì)的整個(gè)價(jià)值鏈的創(chuàng)新步伐。保持強(qiáng)大的國內(nèi)制造能力對于確保美國半導(dǎo)體行業(yè)具有高度彈性的供應(yīng)鏈也至關(guān)重要。

全球約有75％的半導(dǎo)體生產(chǎn)能力集中在東亞，在強(qiáng)大的集群效應(yīng)的推動下，這一數(shù)字有望繼續(xù)增長。預(yù)計(jì)到2030年，僅中國大陸就將占據(jù)全球總制造能力的25％。中國***地區(qū)目前占領(lǐng)先和高級節(jié)點(diǎn)（10納米或以下）的全球容量的47％，這些節(jié)點(diǎn)用于高級邏輯系統(tǒng)設(shè)備，例如為智能手機(jī)或數(shù)據(jù)中心供電的高性能處理器。

在內(nèi)存方面，韓國約占半導(dǎo)體總需求的30％，而韓國則占全球容量的40％以上。正如COVID-19危機(jī)所表明的那樣，一個(gè)國家或地區(qū)的高度集中使全球供應(yīng)鏈易受自然災(zāi)害，疫情或地緣政治沖突等破壞的影響。

考慮到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對美國經(jīng)濟(jì)和國家安全的戰(zhàn)略性，通過地理多元化來增強(qiáng)供應(yīng)鏈的彈性勢在必行。

在美國擁有更大的半導(dǎo)體制造空間還可以為美國經(jīng)濟(jì)帶來更多好處：

1、發(fā)展當(dāng)?shù)馗呖萍技海瑒?chuàng)造高質(zhì)量的就業(yè)機(jī)會和經(jīng)濟(jì)繁榮。一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模的晶圓廠需要3,000至6,000名員工，人員具體數(shù)量取決于具體的產(chǎn)品和技術(shù)。

這種直接創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會通常會為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)產(chǎn)生倍數(shù)效應(yīng)，隨著時(shí)間的流逝，它還可以幫助吸引價(jià)值鏈中的其他公司，這些公司希望從集群效應(yīng)中受益，例如半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中更緊密的協(xié)作，進(jìn)入本地人才庫，已建立的支持基礎(chǔ)架構(gòu)等。美國已經(jīng)擁有一批充滿活力的半導(dǎo)體制造集群，例如達(dá)拉斯和奧斯汀（都在德克薩斯州），波特蘭（俄勒岡州）和菲尼克斯（亞利桑那州）周圍的城市。

2、改善美國商品貿(mào)易平衡。美國在半導(dǎo)體方面的貿(mào)易順差非常大，2019年將超過80億美元。在美國擁有更多的晶圓廠可以通過增加在美國設(shè)計(jì)和制造的半導(dǎo)體產(chǎn)品的出口來擴(kuò)大這一順差，無論是面向最終客戶還是海外設(shè)施出口外包半導(dǎo)體組裝和測試（OSAT）供應(yīng)商，從而通過封裝和測試最終確定生產(chǎn)過程。

在價(jià)值鏈上實(shí)現(xiàn)集群效應(yīng)并增強(qiáng)其全球供應(yīng)鏈的彈性對于美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)競爭力至關(guān)重要。這并不是說美國應(yīng)該為實(shí)現(xiàn)廣泛意義上的“自給自足”目標(biāo)而盲目地恢復(fù)半導(dǎo)體制造能力。半導(dǎo)體行業(yè)本質(zhì)上是全球性的，因?yàn)閲液偷貐^(qū)在整個(gè)價(jià)值鏈中針對不同活動具有明顯的比較優(yōu)勢。這種特性使美國和外國公司能夠以最低的經(jīng)濟(jì)成本獲得最佳能力，從而可以推動該行業(yè)技術(shù)突破背后的創(chuàng)新“良性循環(huán)”。6此外，正如東亞制造業(yè)高度集中導(dǎo)致美國半導(dǎo)體的供應(yīng)鏈漏洞，美國境內(nèi)用來滿足國內(nèi)市場需求的產(chǎn)能也會導(dǎo)致類似的情況。

了解美國競爭力與其他國家可替代選址

美國在全球半導(dǎo)體制造能力中所占份額的下降并不是缺乏技術(shù)能力的問題。實(shí)際上，美國在領(lǐng)先節(jié)點(diǎn)和先進(jìn)節(jié)點(diǎn)（10納米或以下）的全球產(chǎn)能中占28％的份額，大大高于其在所有制程節(jié)點(diǎn)中12％的份額。美國公司是所有領(lǐng)域（邏輯系統(tǒng)，內(nèi)存和模擬）以及fab軟件，設(shè)備和過程控制工具的制造工藝技術(shù)研發(fā)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。涉及半導(dǎo)體制造的全球前20名公司中有8家（包括IDM和代工廠）已經(jīng)在美國進(jìn)行制造，它們合計(jì)占當(dāng)前全球產(chǎn)能的80％以上。

半導(dǎo)體制造商在美國雇用了大約18萬名工人，并在美國18個(gè)州運(yùn)營晶圓廠。

那么，為什么公司選擇在美國境外建造晶圓廠呢？

我們根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者進(jìn)行的討論，以及對參與制造的美國半導(dǎo)體公司的調(diào)查來確定：公司決定在何處建立新晶圓廠的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，以及將美國與其他替代地點(diǎn)進(jìn)行比較所得到的相對位置。（參見圖4）在五個(gè)最重要的因素中，美國排名非常有利：與現(xiàn)有規(guī)模的協(xié)同作用，人才的獲取以及對知識產(chǎn)權(quán)和資產(chǎn)的保護(hù)。但是，在確定的另外兩個(gè)關(guān)鍵因素（勞動力成本和政府激勵(lì)措施）方面，美國被認(rèn)為遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他地區(qū)。

圖表4-盡管在三個(gè)晶圓廠選址標(biāo)準(zhǔn)中得分很高，但美國在建立晶圓廠的方面沒有經(jīng)濟(jì)競爭力資料來源：BCG對SIA成員的調(diào)查，問題C2：選擇晶圓廠位置最重要的決定性標(biāo)準(zhǔn)是什么？注意：圖表未顯示受訪者未認(rèn)定為“重要”的其他因素。

晶圓廠選址五大標(biāo)準(zhǔn)的排名對比資料來源：SIA成員調(diào)查數(shù)據(jù)，問題G1：請為您在晶圓廠的每個(gè)關(guān)鍵決策因素對以下國家/地區(qū)評分（N = 6）。吸引力指標(biāo)量化為1-5：5 =高度吸引人，1 =完全沒有吸引力。

的確，美國目前不是半導(dǎo)體制造的具有成本競爭力的地區(qū)。因?yàn)榘雽?dǎo)體晶圓廠需要大量投資。

實(shí)際上，2019年整個(gè)行業(yè)的資本支出與收入之比超過20％，半導(dǎo)體行業(yè)與電力和公用事業(yè)在整個(gè)經(jīng)濟(jì)中是資本最密集的部門。

為了量化美國與其他地區(qū)之間的成本差異，我們對三種代表性類型的晶圓廠在十年內(nèi)的總擁有成本（TCO）8進(jìn)行了基準(zhǔn)測試，以闡明將于2020年至2030年建立的新產(chǎn)能9?（參見圖5。）

圖表5-用于衡量不同地點(diǎn)總擁有成本的三類代表性晶圓廠資料來源：SIA；BCG分析。

如圖表6所示，包括土地，建筑，和設(shè)備在內(nèi)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容量的先進(jìn)半導(dǎo)體工廠大約需要50億美元（用于先進(jìn)的模擬工廠）和200億美元（用于高級邏輯系統(tǒng)和存儲器工廠）的資本支出。

這大大高于下一代航空母艦（130億美元）或新核電站（40億至80億美元）的估算成本。除了前期資本支出，我們還計(jì)算出每年的現(xiàn)金運(yùn)營支出（人工，公用事業(yè)等）約為6億至20億美元。

因此，在不考慮政府激勵(lì)措施的情況下，一個(gè)新晶圓廠的TCO總額在十年內(nèi)將達(dá)到110億至150億美元（高級模擬）和300億至400億美元（用于高級邏輯系統(tǒng)或內(nèi)存）。

考慮到這些成本，政府提供的激勵(lì)措施對于需要支持的投資方至關(guān)重要，并且這種激勵(lì)措施已成為新晶圓廠投資業(yè)務(wù)案例的常規(guī)部分。政府激勵(lì)措施通常會減少土地，建筑和設(shè)備上的前期資本支出，但也可以擴(kuò)展到經(jīng)常性運(yùn)營支出，例如人工成本。總體而言，根據(jù)國家/地區(qū)的不同，我們估計(jì)政府的激勵(lì)措施可以抵消新工廠總TCO的15％至40％（扣除激勵(lì)措施之前）。

圖表6-政府激勵(lì)措施對晶圓廠成本有重大影響資料來源：BCG分析。

TCO包括資本支出（前期土地，建筑和設(shè)備）加上十年的運(yùn)營支出（人工，公用事業(yè)，材料，稅金）。平均值是被分析國家或地區(qū)（美國，日本，韓國，中國***地區(qū)，中國大陸，新加坡和德國）的估計(jì)值。

對于所考慮的每種類型的晶圓廠，我們已經(jīng)分析了不同國家的前期資本支出，年度運(yùn)營成本和政府激勵(lì)措施。

根據(jù)我們的分析，在所有三種類型的晶圓廠中，美國的晶圓廠的總擁有成本比中國***地區(qū)或新加坡的同等晶圓廠高約25％至30％。（請參見圖表7）中國除了結(jié)構(gòu)上較低的工資外，還提供了非常高的政府激勵(lì)措施，這看起來甚至是更具成本競爭力。

在美國，晶圓廠總擁有成本比中國大約高50％，甚至不算中國通過獲得低于資本成本的信貸和股權(quán)所提供的融資成本的額外優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)合作組織（OECD）最近的一項(xiàng)研究運(yùn)營與發(fā)展（OECD）表明這一點(diǎn)非常重要。10

圖表7-美國工廠的總擁有成本比其他地區(qū)高25％–50％資料來源：BCG分析。

1.TCO包括資本支出（前期土地，建筑和設(shè)備）加上十年的運(yùn)營支出（人工，公用事業(yè)，材料，稅金）。

2.那些選擇進(jìn)入中國進(jìn)行技術(shù)共享的跨國公司可以享受更廣泛的激勵(lì)措施，包括具有優(yōu)惠條件的設(shè)備回租。

以下因素解釋了TCO的顯著差距：

政府激勵(lì)是主要因素。美國的激勵(lì)政策名列榜尾，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于擁有大型半導(dǎo)體制造基地的亞洲國家和地區(qū)。（見表8）根據(jù)晶圓廠類型和有關(guān)國家和地區(qū)的情況，這些激勵(lì)措施占其他國家或地區(qū)相對于美國的成本優(yōu)勢的40%~70%。

在某些情況下，激勵(lì)措施優(yōu)先考慮國家半導(dǎo)體制造龍頭企業(yè)，因此有助于支持國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。但在很多情況下，跨國公司也可以享受到這些優(yōu)惠政策。

在某些情況下，美國在稅收上具有競爭力，因?yàn)槊绹挠行Ф惵蔬h(yuǎn)低于名義企業(yè)稅率，而且在某些地方還大幅降低了州稅和地方稅。然而，這些州政府和地方政府的激勵(lì)措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他國家政府提供的補(bǔ)助金和直接現(xiàn)金激勵(lì)措施。

表8：各地政府激勵(lì)措施的比較資料來源：BCG分析。

注：激勵(lì)措施是針對前十年的運(yùn)營。表中所列國家還包括100%的設(shè)備進(jìn)口成本減免和5%的研發(fā)項(xiàng)目注銷和延期；稱不上是詳盡無遺。

1基于當(dāng)前激勵(lì)措施和最近協(xié)議的最佳方案。

2 不包括中國。

3中國大陸。

4 有效稅率與一般激勵(lì)措施分開考慮，并基于現(xiàn)行法規(guī)。

要素成本的天然劣勢。美國和其他地區(qū)在TCO方面的差異大約有15%~40%，這主要是由于勞動力和公用事業(yè)成本方面的結(jié)構(gòu)性劣勢造成的。美國制造業(yè)的工資中位數(shù)高于其他國家，美國用于晶圓廠建設(shè)和運(yùn)營的勞動力成本比新加坡和中國***高40%，是中國大陸的兩倍。美國和其他國家之間的公用事業(yè)成本差異不太顯著，但仍比中國大陸高出近25%。

資本支出。資本支出占美國TCO劣勢的15%~20%。一家新工廠的資本支出中，約有一半用于由一小部分高度專業(yè)化的全球供應(yīng)商提供的制造設(shè)備，因此各地區(qū)之間的情況預(yù)計(jì)將是相似的。建設(shè)成本占資本支出的20%~40%，差異較大。

此外，一些國家還通過在晶圓廠周邊建設(shè)配套基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)一步促進(jìn)本國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，而半導(dǎo)體生產(chǎn)商無需為此支付任何費(fèi)用。中國在這方面提供的福利特別全面，通常包括住房、電信、公用事業(yè)和物流基礎(chǔ)設(shè)施。

同樣，其他亞洲國家和地區(qū)，如中國***、新加坡和韓國，也提供基礎(chǔ)設(shè)施支持，通常是經(jīng)濟(jì)特區(qū)和科技園的方式。例如，在中國***，除了提供土地、電力和水之外，科技園也為其他供應(yīng)鏈公司提供空間，讓他們?nèi)谌敫蟮闹圃鞓I(yè)生態(tài)系統(tǒng)。同樣，韓國政府的合作范圍不僅限于公用事業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施，還包括確定并提供便利的地點(diǎn)，簡化或加快程序，并放松監(jiān)管。

改變未來十年發(fā)展軌跡的機(jī)會

鑒于半導(dǎo)體作為技術(shù)進(jìn)步推動者的戰(zhàn)略性質(zhì)，擴(kuò)大國內(nèi)制造業(yè)對美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)極其重要，這對提升美國整體經(jīng)濟(jì)競爭力和國家安全至關(guān)重要。

預(yù)計(jì)未來十年，全球?qū)Π雽?dǎo)體的需求將以累計(jì)年均5%的速度增長，其驅(qū)動力來自于新技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，包括人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、5G，以及電動汽車和越來越多的自動駕駛汽車。

預(yù)計(jì)到2030年，制造業(yè)產(chǎn)能將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加56%，即約新增1000萬wpm。截至2020年6月，在2020年~2030年全球新增的這些產(chǎn)能中，約有50%尚未開發(fā)或規(guī)劃。（見表9）這一“空白地帶”，即新增產(chǎn)能需求中可解決的部分，為美國提供了一個(gè)機(jī)會，可以使美國在未來新增產(chǎn)能中獲得更高的份額，超過已經(jīng)在開發(fā)或規(guī)劃階段實(shí)現(xiàn)的6%。按發(fā)展?fàn)顩r分列的2020年~2030年全球產(chǎn)能預(yù)計(jì)增量（M wpm）。

表9：全球產(chǎn)能的強(qiáng)勁增長為我們帶來了增長機(jī)會資料來源：BCG基于SEMI、VLSI和Gartner的市場預(yù)測做出的分析；SIA成員的意見；BCG項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

1、“開發(fā)中”包括“破土動工”和“生產(chǎn)”之間的任何狀態(tài)，以及“計(jì)劃或宣布”（口頭或公開確認(rèn)建設(shè)意向）。

2、為滿足2030年的預(yù)計(jì)需求，預(yù)計(jì)需要增加的產(chǎn)能，但沒有任何公司或國家的具體公告。

3、分立、模擬和光電子器件。

要意識到這一市場機(jī)遇，就需要讓美國晶圓廠的TCO更接近其他國家，從而使美國成為對半導(dǎo)體制造業(yè)更具吸引力的國家。

由于美國在其他對晶圓廠選址很重要的標(biāo)準(zhǔn)方面具有明顯的優(yōu)勢——例如與現(xiàn)有版圖和生態(tài)系統(tǒng)其余部分的協(xié)同效應(yīng)，獲得熟練人才儲備的機(jī)會，以及知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)——因此吸引半導(dǎo)體公司在美國建設(shè)更大比例的新產(chǎn)能可能不需要總成本相同。

此外，不斷變化的地緣政治背景也使制造業(yè)的地理分布更加多樣化，從而對美國和外國半導(dǎo)體公司更具吸引力。

根據(jù)我們的分析，要使新的美國晶圓廠的經(jīng)濟(jì)效益更具吸引力，就必須縮小政府激勵(lì)措施的差距，因?yàn)檎?lì)措施直接導(dǎo)致了美國較高的TCO的40%~70%。

新的政府激勵(lì)措施也可能有助于抵消我們看到的美國在建筑和運(yùn)營成本方面的結(jié)構(gòu)性劣勢。為了評估當(dāng)前美國在全球制造能力中所占份額的潛在變化，我們開發(fā)了一個(gè)分析模型，該模型按產(chǎn)品類型和國家對全球新增總產(chǎn)能進(jìn)行了細(xì)分。

然后，我們使用我們對各國不同晶圓廠經(jīng)濟(jì)狀況的估計(jì)，根據(jù)TCO創(chuàng)建了一個(gè)“績效排序”。鑒于美國在晶圓廠選址的其他關(guān)鍵選擇標(biāo)準(zhǔn)方面的優(yōu)勢，我們假設(shè)美國晶圓廠的TCO需要從目前比中國***、新加坡或韓國高25%~30%的水平降至僅高5%~10%的水平，而不是總成本相同，才能使美國成為一個(gè)有吸引力的新晶圓廠選址地。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，美國政府必須制定新的激勵(lì)計(jì)劃。我們將這一新激勵(lì)計(jì)劃定義為具有固定總額的基金（例如，補(bǔ)助金、稅收抵免計(jì)劃，或者兩者兼有），可以用于美國2021年~2030年期間的新增產(chǎn)能。我們假設(shè)現(xiàn)有的美國州和地方激勵(lì)措施保持不變，并適用于在美國建設(shè)的任何新增產(chǎn)能（即，它們是基于“每座工廠”設(shè)置的，而不是以給定的總額為上限）。

美國能夠吸引多少新的全球產(chǎn)能取決于美國新的激勵(lì)計(jì)劃的規(guī)模。我們對現(xiàn)狀和兩種可能的美國額外激勵(lì)方案進(jìn)行了模擬。表10顯示了每個(gè)場景的預(yù)期結(jié)果。·現(xiàn)狀。我們假設(shè)，在現(xiàn)有激勵(lì)措施不變的情況下，可以看到美國在已經(jīng)開發(fā)的項(xiàng)目中所占份額為6%，這是一個(gè)很好的指標(biāo)，可以說明美國能夠吸引多少新增產(chǎn)能。這將低于過去十年美國在全球新增產(chǎn)能中10%的份額。

因此，美國在全球制造業(yè)中的份額將從2020年的12%進(jìn)一步下降到2030年的10%。

情景1——新增200億美元政府激勵(lì)計(jì)劃。根據(jù)我們的模型，我們預(yù)計(jì)美國將吸引14家新晶圓廠，比目前多5家，占據(jù)新增產(chǎn)能的14%。美國將成為建設(shè)新產(chǎn)能的第三大地點(diǎn)，僅次于中國大陸和***。因此，到2030年，美國將能夠維持目前占全球產(chǎn)能12%的份額，相比于按現(xiàn)狀預(yù)測要少損失2%。·

情景2——新增500億美元政府激勵(lì)計(jì)劃。根據(jù)我們的模型，這樣的計(jì)劃可能會使美國成為中國以外新半導(dǎo)體產(chǎn)能的首選目的地。我們估計(jì)，美國將能夠吸引總共19座晶圓廠，比目前多10座。這占未來10年進(jìn)入市場的新產(chǎn)能的24%。較2010年~2020年的10%和目前的6%有大幅提升。這將導(dǎo)致美國在全球產(chǎn)能中的份額從2020年的12%增加到2030年的13%~14%，比按照現(xiàn)狀預(yù)測的10%份額有了很大的提高。

表10：新激勵(lì)計(jì)劃對美國制造業(yè)地位的潛在影響來源：超大規(guī)模集成電路研究；SEMI 2020年第二季度更新；BCG分析。

1假設(shè)適用于美國未來10年新增的產(chǎn)能。

2為了便于比較，假設(shè)晶圓廠規(guī)模為75000 wpm，與2020年~2030年預(yù)測中使用的晶圓廠平均規(guī)模一致。根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，2010年~2020年美國實(shí)際建造的晶圓廠數(shù)量為19座（不包括實(shí)驗(yàn)性和非常小的晶圓廠，平均規(guī)模約為40000 wpm。

在我們的模型中，我們假設(shè)新的額外激勵(lì)措施只適用于在現(xiàn)狀情況下建設(shè)的新增產(chǎn)能（即那些“否則不會在美國建設(shè)的產(chǎn)能”）。

在實(shí)踐中，這意味著只有某些采用先進(jìn)技術(shù)的晶圓廠才有資格享受新的激勵(lì)措施。新的政府激勵(lì)措施將把美國變成一個(gè)具有經(jīng)濟(jì)競爭力的、對新晶圓廠有吸引力的地方。

這些潛在的激勵(lì)措施將標(biāo)志著一個(gè)真正的拐點(diǎn)，并將扭轉(zhuǎn)過去30年來美國份額持續(xù)下降的歷史趨勢。美國將重新成為一個(gè)具有競爭力的半導(dǎo)體制造業(yè)基地，在2030年以后的幾十年里，美國將處于有利地位，繼續(xù)加大參與全球產(chǎn)能擴(kuò)張的力度。

此外，新的政府激勵(lì)計(jì)劃將推動美國制造業(yè)產(chǎn)能的擴(kuò)張，這將為美國技術(shù)的競爭力、供應(yīng)鏈彈性和國家安全帶來顯著好處。在500億美元的激勵(lì)計(jì)劃下，未來十年美國建造的晶圓廠數(shù)量可能會從按現(xiàn)狀推算的僅有9家躍升至19家。

這些總部設(shè)在美國的新晶圓廠將帶來最先進(jìn)的制造技術(shù)和足夠的產(chǎn)能，以滿足美國國防和航空航天工業(yè)的半導(dǎo)體需求。此外，我們估計(jì)，這19家新晶圓廠可以創(chuàng)造約7萬個(gè)直接就業(yè)機(jī)會，顯著增加美國熟練半導(dǎo)體制造技術(shù)人員的人才儲備，并加強(qiáng)美國在先進(jìn)制造工藝技術(shù)方面的能力。最后，這些政府激勵(lì)措施，以及美國新產(chǎn)能的建設(shè)，不會扭曲全球半導(dǎo)體市場。這樣的激勵(lì)措施是非歧視性的，可用于公司提出的新的增量項(xiàng)目。

這種性質(zhì)的計(jì)劃并不旨在通過政府對產(chǎn)能或制造企業(yè)的所有權(quán)來挑選贏家或引導(dǎo)市場結(jié)果。此外，潛在的新晶圓廠的商業(yè)可行性還得到了一個(gè)事實(shí)的支持，即美國也已經(jīng)具備了所有關(guān)鍵的推動因素：半導(dǎo)體制造技術(shù)、人才、配套基礎(chǔ)設(shè)施、貫穿價(jià)值鏈的蓬勃發(fā)展的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，以及全球市場準(zhǔn)入。這最大限度地降低了造成全球產(chǎn)能過剩的風(fēng)險(xiǎn)，而全球產(chǎn)能過剩顯然不符合美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的利益。

扭轉(zhuǎn)美國半導(dǎo)體制造業(yè)的頹勢

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在技術(shù)領(lǐng)先和國家安全方面的戰(zhàn)略性質(zhì)，引發(fā)了人們對過去30年美國在全球半導(dǎo)體制造產(chǎn)能中所占份額持續(xù)下降的質(zhì)疑。美國和中國之間持續(xù)的地緣政治摩擦加劇了這種擔(dān)憂。

目前，全球75%的半導(dǎo)體產(chǎn)能都集中在東亞，中國正在積極投資，力爭在2030年成為全球最大的制造強(qiáng)國。鑒于2020年至2030年全球產(chǎn)能預(yù)計(jì)將強(qiáng)勁增長，以滿足半導(dǎo)體需求的增長，未來十年為美國提供了一個(gè)止跌甚至可能擴(kuò)大制造份額的市場機(jī)會。在選擇工廠所在地的一些關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)上，美國已經(jīng)具備相對優(yōu)勢，如與現(xiàn)有版圖和生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同效應(yīng)、技術(shù)人才、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等，但在成本上卻沒有競爭力。

雖然本報(bào)告的目的不是提供政策建議，但我們的分析表明，擴(kuò)大目前有限的州級政府激勵(lì)措施，并在十年內(nèi)制定一個(gè)新的目標(biāo)為200億~500億美元的聯(lián)邦計(jì)劃，可以使美國的激勵(lì)措施與***、韓國或新加坡的激勵(lì)措施相一致，并重新確立美國是先進(jìn)半導(dǎo)體制造的最有吸引力的國家的地位。

不過，扭轉(zhuǎn)歷史趨勢、擴(kuò)大美國半導(dǎo)體制造業(yè)版圖的窗口正在迅速關(guān)閉。

首先，未來10年內(nèi)滿足全球需求所需的新產(chǎn)能有50%已經(jīng)在開發(fā)中，因此很可能已經(jīng)無法染指。

此外，目前的制造強(qiáng)國或地區(qū)——特別是中國***和韓國，也包括中國大陸和正在崛起的新加坡和以色列等越來越多規(guī)模較小的地方——受益于重要的集群效應(yīng)，這種效應(yīng)自然有利于在現(xiàn)有制造基地建設(shè)新的產(chǎn)能，形成了一個(gè)良性循環(huán)，使得像美國這樣版圖日益萎縮的國家越來越難以維持其全球份額。

值得注意的是，盡管為了擴(kuò)大美國在制造業(yè)中的份額，政府為美國晶圓廠創(chuàng)造公平的競爭環(huán)境是必要的，但對于繁榮的半導(dǎo)體制造業(yè)，還有其他重要的結(jié)構(gòu)促進(jìn)因素，政府的支持可能是有益的。材料和制造科學(xué)的基礎(chǔ)研究是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，歷史證明，政府的支持在這個(gè)領(lǐng)域是有效的。同樣，政府鼓勵(lì)國內(nèi)制造業(yè)的另一個(gè)重要方式是支持培訓(xùn)，以確保美國擁有強(qiáng)大的人才儲備，包括生產(chǎn)工程師、能夠使用高度復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的操作員，以及熟練的技術(shù)人員。

最后，雖然美國在制造業(yè)中的地位吸引了政策制定者的強(qiáng)烈興趣，但美國半導(dǎo)體行業(yè)的實(shí)力還需要繼續(xù)致力于保持美國的研發(fā)領(lǐng)先地位，并確保進(jìn)入全球市場。一個(gè)充分融入全球技術(shù)供應(yīng)鏈的強(qiáng)大的美國半導(dǎo)體行業(yè)，對于進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)型和開創(chuàng)人工智能新時(shí)代至關(guān)重要。與過去10年的移動革命一樣，這種突破的巨大好處將惠及所有國家的消費(fèi)者和企業(yè)，而不僅僅是美國。