《新绝地武士团：全球芯片战争与半导体产业》

内容 执行摘要第3-4页 芯片战争：谁统治着银河系？第5页至第17页 第18-27页帝国相互攻击：中国的野心和美国的反制措施。 第28-29页 欧洲绝地武士的回归？ 执行人员摘要 • 新的希望：芯片市场的持续复苏。芯片市场去年创造了近7000亿美元的收益，同比增长+21%，预计在未来一年内将以约+10%的复合年增长率（CAGR）增长，到2029/2030年成为一个万亿美元市场。这次反弹继续了疫情期间芯片短缺和计算设备需求激增这一艰难时期后连续两年的疲软表现（2022年增长+1%，2023年增长-10%）。未来收益预期将由电子设备（可穿戴设备2024-2028期间的CAGR为+8%）和计算解决方案（CAGR为+12%）中生成人工智能工具的逐渐集成驱动，同时5G技术的全面部署到移动市场（CAGR为+12%）以及数据中心投资的大幅增加（CAGR为15-20%）也将成为推动力。 Ano Kuhanathan首席企业研究负责人ano.kuhanathan@allianz-trade.com Guillaume Dejean 高级行业顾问 guillaume.dejean@allianz-trade.com •在银河系中分散：芯片供应链变得越来越复杂且在全球范围内分散。半导体供应链被划分为不同的专长/领导能力池，其中一两个国家往往占据主导地位。简单来说，中国通过其大量的稀土元素储备和提炼能力来控制原材料供应，而美国则在知识产权和设计领域领先，中国和台湾拥有最大的制造产能，东南亚专注于组装、测试与封装（ATP）环节。欧洲在这个行业中看起来像是弱势一方，但在设备市场以及由于与最大欧洲原始设备制造商的战略合作伙伴关系而具备汽车芯片方面的真功夫。 • 帝国之间相互碰撞：地缘政治紧张局势加剧。 经济强国随着贸易紧张局势加剧而实施竞争性芯片政策。像中国和美国一样，欧洲推出了自己的芯片工业政策——《欧洲芯片法案》，并设定了一个雄心勃勃的目标，即在2030年实现20%的国内芯片生产。但与同行不同的是，欧洲的目标在这一阶段似乎难以达到，尤其是在资本投资方面与中国和美国存在巨大差异，它们都投入了超过1000亿美元的财政补贴和贷款来发展自身能力并加强其产业。我们还看到各国之间的技术领导权之争，半导体成为一场地缘政治游戏中的核心，它们正被用作谈判筹码以增加经济影响力/或遏制竞争对手的扩张。从市场角度看，进一步的贸易紧张局势在长期内不会挑战由AI驱动的上涨势头，但它们可能为进一步的“类似深海探索”事件铺平道路，随着投资者审慎程度的提高。 •欧洲需要运用其智慧的力量，而不是展示肌肉。 芯片行业是一个成本非常高的行业，无论是在研发阶段还是在工业阶段：一座现代化的晶圆厂的成本约为150-200亿美元。欧洲起步太晚，难以迅速缩小与同行的差距，而低生产力也限制了其在市场上的竞争力。此外，从…… 从工业角度来看，对于欧洲开始生产消费电子产品和计算机芯片并不相关，因为这些产品在欧洲并未生产。相反，基于与欧洲在汽车、化工、国防或医疗保健等行业中的领先企业的潜在协同效应，针对并开发芯片产能更有意义。 • 欧洲绝地武士如何回归？如同芯片对汽车、国防及人工智能等多个行业至关重要，我们强调对这些行业的投资应部分转向半导体领域。特别是，我们为欧洲重返全球芯片竞赛提出了以下五个步骤： •1.1. 制定一个清晰且协调一致的路线图，以在欧洲具有经济或战略兴趣的行业（例如汽车、国防或医疗保健）发展半导体专业知识。早期投资可能有利于经济协同效应，同时支持发展有助于欧洲意图增加和现代化其军事能力时的专业知识领导力。预期国防支出增加的一部分（约占总GDP的3%，目标达到35-40%的比例分配给设备/研发）可能有助于为新芯片能力提供资金。 •22. 发展并支持其在半导体设备领域的专业知识，以捍卫在该领域的当前领导地位。这暗示着进一步投资以增加产能，同时复制成功以帮助培养新参与者，并保护免受不公平竞争和工业间谍活动的侵害。 •3.3. 进一步加强企业与工程学校之间的合作，以创建一个专注于AI和新技术研发的适当国内生态系统。欧洲应利用其工程专业知识，将目前在技术领域毕业的欧洲博士生的40-50%的流动性比率减半。在此背景下，将欧洲芯片法案到2030年实现20%市场份额的目标重新定位，并特别关注上游活动，将更为合适。 •4.4. 每年至少拨出GDP的0.5%（约35-40亿欧元）用于研发和新产能，通过在欧洲土地上吸引亚洲和美国晶圆代工厂的投资来实现（税收减免、优惠贷款、公共资金、快速通道获取土地等）。作为《芯片法案》资金方案的补充，这可以通过利用现有资金和设施如连接欧洲设施、EIB的InvestEU能力等来实施。 •5.将至少10-15%的欧洲InvestAI倡议（即200-300亿欧元）投入大规模数据中心投资，以及为欧洲开发一个完全致力于欧洲的安全供应链的采购和发展。 芯片战争：谁统治着银河系？ 供应链是一个高度复杂和全球化的过程，涉及多个关键步骤，每个步骤都需要在不同地区进行专业知识和协调。在这个过程中，存在上游和下游的输入。上游指的是供应链的早期阶段，主要涉及研究、原材料和制造设备，包括四个关键部分： 软件工具，使工程师能够在物理生产开始之前创建、模拟和优化半导体架构。 4- 设计与知识产权（IP）：概念化、工程化和验证半导体架构，在它们进入制造阶段之前。 1- 原材料：高纯度硅片、稀土元素、芯片制造所必需的化学品和气体。 2- 设备：高度专业化的工具，如光刻机、蚀刻系统和沉积设备，这些工具能够实现精确的半导体生产。 上游阶段对于现代半导体的发展与改进至关重要，这些半导体在尺寸变得更小的情况下，其容量却实质性地更加强大和高效。这一阶段高度依赖研究，并且需要高水平的专业知识，它是在向工厂下单制造芯片之前进行的。下游阶段则专注于过程的后期阶段，其中制造出的半导体被组装、分销并整合到最终产品中。在这一阶段，有三个关键部分： 最终产品要么直接销往消费者，要么通过零售商销售，或者销往处理企业设备资源的第三方批发商。上游和下游参与者之间的相互依赖突显了半导体行业的复杂性及其易受干扰性。上游供应链的任何中断——例如材料短缺——都可能对下游产生连锁反应，延迟产品制造和向最终客户发货，如近年来所强调的，尤其是在美中贸易紧张局势中。 1- 测试与包装：芯片在封装到保护外壳之前将经历严格的质量检查。 2- 分销与物流：半导体被运输到各种行业，包括消费电子、汽车和电信。 3- 最终产品制造：最终装配发生在芯片集成到智能手机、计算机、车辆和工业系统中时。 半导体制造，生产世界上大多数最先进的逻辑芯片。韩国专注于逻辑和内存半导体，而中国尽管面临地缘政治限制，正在迅速发展其制造能力。组装、测试和封装阶段主要位于东南亚，马来西亚、越南和菲律宾等国专业从事后端半导体加工。这种区域分布既实现了劳动成本效益，又保持了与主要制造中心的邻近性。但这种专业知识及/或制造能力的不平衡分布正是问题的核心，使得供应链面临国内外冲击的风险，尤其是在自动化和数字化普遍增加的情况下，需求呈指数级增长。 专业化的分布在全球范围内不均匀。亚洲、欧洲和北美主导不同的生产阶段。美国在设计和 知识产权（IP）阶段占据领先地位，拥有主要半导体公司、电子设计自动化（EDA）提供商和IP许可方。这种主导地位源于先进的研发能力、强大的人才库以及对尖端芯片架构的大量投资。欧洲在半导体制造设备方面表现出色，一些公司在光刻、蚀刻和沉积等关键工具供应上处于领先地位。欧洲企业提供了用于高级制造过程的核心高精度机械，使其在全球半导体生产中必不可少。在这个部分，美国和日本的企业同样是重要角色，并且共同创造的价值高于欧洲（分别为42%和27%，相比之下欧洲为21%；见图2）。然而，制造阶段主要集中在亚洲，特别是台湾、韩国和中国，这些地方的领先半导体代工厂生产最先进的芯片。台湾在高端领域尤为突出。 有三个主要的垄断风险：稀土资源、设计、晶圆代工。 2- 台湾是全球最大的晶圆代工厂，占该细分市场收入的约70%。台湾在全球代工业务中占据主导地位，其成功主要归功于全球领先的半导体代工企业台积电（台湾半导体制造公司）。台积电专注于先进半导体制造，生产5nm、3nm及以下的最尖端芯片，为从消费电子到AI和汽车等主要行业提供产品。台湾的主导地位源于早期政府的支持、庞大的研发投资、高度熟练的劳动力以及与所谓的“七大科技公司”（在美国）的紧密合作。然而，这种集中化对半导体供应链构成重大风险。鉴于台湾的地缘政治紧张局势和自然灾害易受影响，无论是来自地缘政治冲突、贸易限制还是地震的干扰，都可能严重影响到全球芯片的可用性，影响全球各行业。为了减轻这一风险，公司和政府正在投资于多元化的制造，美国和欧洲正在建设新的晶圆厂，但复制台湾的专业知识仍然是一个长期挑战。 1- 中国作为矿产资源供应国发挥着关键作用。半导体生产至关重要的，尤其是在稀土元素（REEs）和其他关键材料的采购和加工方面。钕、镝和铽等稀土金属对于半导体制造设备至关重要，而如镓（占全球生产的98%）、锗（约60%）、硅（85%）或铟（约70%）等元素则直接用于芯片制造。中国在全球这些材料的生产和精炼中占据主导地位，控制着60-70%的稀土供应链。任何影响中国矿物出口的贸易限制、出口管制或地缘政治紧张局势都可能造成重大瓶颈，影响全球半导体制造业的原材料供应。这种依赖性促使其他国家探索供应链多元化和国产化采矿计划，因为中国仅拥有全球稀土储备“一半”。然而，高度专业化的精炼工艺仍使中国在全球半导体生态系统中保持主导地位。 在制造工艺的同时，台湾还专门生产作为半成品晶圆生产输入的材料，这些晶圆通常被发送到位于邻近亚洲国家的测试和组装工厂。这使得台湾企业能够在一定程度上控制制造阶段的功能，尽管我们也注意到韩国在这一关键材料供应中占有重要地位，而中国的重要性相对较小。晶圆材料总销售额的粗略比重为25%，欧洲和美国公司在整个芯片制造阶段的影响和影响力肯定有所减弱。 台积电（TSMC）三星（韩国）全球晶圆厂（美国）台湾联电公司 (UMC)中芯国际（中国）华虹半导体（中国）其他人 并且，高度资本密集的过程广泛地导致了不平衡，有利于资本雄厚的美国科技公司。这些公司利用其庞大的资金能力作为杠杆，维护其技术领先地位，同时打压竞争。然而，这种设计专长的集中化给全球供应链带来了风险。贸易限制、出口控制或地缘政治紧张可能限制某些地区获取尖端芯片设计，从而破坏全球生产和创新。此外，依赖少数几家公司的先进半导体架构可能造成潜在瓶颈，尤其是在需求激增超过生产能力的情况下，同时产生可能导致在冲突中行业武器化的依赖。 3- 美国在全球芯片设计行业中占据主导地位，主要归功于其在半导体研究领域的早期领导地位、强大 的知识产权保护以及先进的创新生态系统。美国公司在设计高性能处理器、图形芯片和人工智能加速器方面表现出色，这些技术推动了从消费电子产品到云计算和自主系统的各个方面。这种领导地位通过在电子设计自动化（EDA）软件方面的广泛投资得到加强，这种软件对于创建复杂的半导体架构至关重要。此外，与领先的半导体制造商的紧密合作以及拥有深厚的人才库，使得美国公司能够推动芯片性能、能效和可扩展性的边界。高水平的专业技能 在各个地区进行了大量投资。在美国，CHIPS和科学法案成为增长的催化剂，截至2024年8月，已有超过90个新的制造项目宣布，总投资额接近4500亿美元，分布在28个州。预计到2032年，这些举措将使美国晶圆厂的产能增加三倍（+203%），与2022年相比。在欧洲，欧洲CHIPS法案也推动了众多项目，促进了半导体制造业的全球扩张。中国去年也启动了其集成电路产业投资基金（ICIIF）的第三阶段，旨在加强国内芯片生产能力。总体而言，预计到2024年，这些努力将使全球半导体制造业的月产能超过3000万片晶圆，比上一年增长6.4%。 人工智能繁荣预计将为芯片产业带来光明的未来，同时增加短缺风险。 芯