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)實或虛擬現(xiàn)實體驗，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。

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)?！?018年美國國防戰(zhàn)略》中所列出的國防現(xiàn)代化重點領(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，這主要是因為制造業(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，該公司計劃在亞利桑那州建立先進(jìn)的晶圓廠。

這個計劃是提升美國先進(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)建造和運營三種類型的晶圓廠的總成本差異。我們還研究了各個國家和地區(qū)所提供的政府激勵措施的水平。分析結(jié)果表明，與目前在中國和中國臺灣地區(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計劃。

長遠(yuǎn)來看，我們認(rèn)為這些激勵計劃尤為重要，因為芯片設(shè)計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，因為技術(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％。美國在整個價值鏈中的強(qiáng)勢地位促成了這一地位。美國公司在電子設(shè)計自動化工具（EDA），知識產(chǎn)權(quán)核心（核心IP），集成電路設(shè)計和制造設(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)（消費電子占3％，計算機(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)被中國臺灣地區(qū)，韓國和中國大陸等亞洲國家和地區(qū)超越，因為他們一直在進(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，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)計和商業(yè)化，同時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。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)計和制造其產(chǎn)品，因此可以通過將兩個流程都放在同一地點來實現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。美國在全球制造能力中的份額預(yù)計將進(jìn)一步下降。

有關(guān)計劃中的晶圓廠建設(shè)最新數(shù)據(jù)表明，美國已經(jīng)開發(fā)的新產(chǎn)能僅占總計劃的6％，并且在未來五年內(nèi)開始運營的新產(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，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。實際上，半導(dǎo)體公司將其視為在選擇新晶圓廠位置時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)計的整個價值鏈的創(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)計到2030年，僅中國大陸就將占據(jù)全球總制造能力的25％。中國臺灣地區(qū)目前占領(lǐng)先和高級節(jié)點（10納米或以下）的全球容量的47％，這些節(jié)點用于高級邏輯系統(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?，?chuàng)造高質(zhì)量的就業(yè)機(jī)會和經(jīng)濟(jì)繁榮。一個新的標(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)，隨著時間的流逝，它還可以幫助吸引價值鏈中的其他公司，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?。ǘ荚诘驴怂_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。

在價值鏈上實現(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，因為國家和地區(qū)在整個價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。實際上，美國在領(lǐng)先節(jié)點和先進(jìn)節(jié)點（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個州運營晶圓廠。

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，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進(jìn)行比較所得到的相對位置。（參見圖4）在五個最重要的因素中，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，在確定的另外兩個關(guān)鍵因素（勞動力成本和政府激勵措施）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)。因為半導(dǎo)體晶圓廠需要大量投資。

實際上，2019年整個行業(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，我們還計算出每年的現(xiàn)金運營支出（人工，公用事業(yè)等）約為6億至20億美元。

因此，在不考慮政府激勵措施的情況下，一個新晶圓廠的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，政府提供的激勵措施對于需要支持的投資方至關(guān)重要，并且這種激勵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)常性運營支出，例如人工成本?？傮w而言，根據(jù)國家/地區(qū)的不同，我們估計政府的激勵措施可以抵消新工廠總TCO的15％至40％（扣除激勵措施之前）。

圖表6-政府激勵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，中國臺灣地區(qū)，中國大陸，新加坡和德國）的估計值。

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，年度運營成本和政府激勵措施。

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臺灣地區(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）最近的一項研究運營與發(fā)展（OECD）表明這一點非常重要。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：

政府激勵是主要因素。美國的激勵政策名列榜尾，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，因為美國的有效稅率遠(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)金激勵措施。

表8：各地政府激勵措施的比較資料來源：BCG分析。

注：激勵措施是針對前十年的運營。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)項目注銷和延期；稱不上是詳盡無遺。

1基于當(dāng)前激勵措施和最近協(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)和運營的勞動力成本比新加坡和中國臺灣高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)，如中國臺灣、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，在中國臺灣，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，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)計未來十年，全球?qū)Π雽?dǎo)體的需求將以累計年均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)、邊緣計算、5G，以及電動汽車和越來越多的自動駕駛汽車。

預(yù)計到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項目經(jīng)驗。

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)計需求，預(yù)計需要增加的產(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措施的差距，因為政府激勵措施直接導(dǎo)致了美國較高的TCO的40%~70%。

新的政府激勵措施也可能有助于抵消我們看到的美國在建筑和運營成本方面的結(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，根據(jù)TCO創(chuàng)建了一個“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需要從目前比中國臺灣、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有吸引力的新晶圓廠選址地。

為實現(xiàn)這一目標(biāo)，美國政府必須制定新的激勵計劃。我們將這一新激勵計劃定義為具有固定總額的基金（例如，補(bǔ)助金、稅收抵免計劃，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計劃的規(guī)模。我們對現(xiàn)狀和兩種可能的美國額外激勵方案進(jìn)行了模擬。表10顯示了每個場景的預(yù)期結(jié)果?！がF(xiàn)狀。我們假設(shè)，在現(xiàn)有激勵措施不變的情況下，可以看到美國在已經(jīng)開發(fā)的項目中所占份額為6%，這是一個很好的指標(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200億美元政府激勵計劃。根據(jù)我們的模型，我們預(yù)計美國將吸引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，僅次于中國大陸和臺灣。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%?！?/p>

情景2——新增500億美元政府激勵計劃。根據(jù)我們的模型，這樣的計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，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：新激勵計劃對美國制造業(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年美國實際建造的晶圓廠數(shù)量為19座（不包括實驗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措施。新的政府激勵措施將把美國變成一個具有經(jīng)濟(jì)競爭力的、對新晶圓廠有吸引力的地方。

這些潛在的激勵措施將標(biāo)志著一個真正的拐點，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，新的政府激勵計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500億美元的激勵計劃下，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，這19家新晶圓廠可以創(chuàng)造約7萬個直接就業(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。這樣的激勵措施是非歧視性的，可用于公司提出的新的增量項目。

這種性質(zhì)的計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事實的支持，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，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措施，并在十年內(nèi)制定一個新的目標(biāo)為200億~500億美元的聯(lián)邦計劃，可以使美國的激勵措施與臺灣、韓國或新加坡的激勵措施相一致，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)——特別是中國臺灣和韓國，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，政府的支持在這個領(lǐng)域是有效的。同樣，政府鼓勵國內(nèi)制造業(yè)的另一個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者和企業(yè)，而不僅僅是美國。