2019年，新冠病毒導致供應鏈中斷，帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，對全球經(jīng)濟產(chǎn)生了連鎖反應。2020年，疫情抑制了供應，造成了需求的意外波動。一些下游行業(yè)減少了生產(chǎn)和芯片采購，而另一些行業(yè)則看到，在全球封鎖期間，為了維持關鍵功能，對半導體的需求飆升。這種動態(tài)的背后，是巨大的全球物流和運輸網(wǎng)絡的混亂，加上原材料、關鍵零部件和中間件的短缺，暴露出高度相互依賴的全球化價值鏈的廣泛脆弱性，而這一價值鏈早在2019年疫情之前就已被地緣政治摩擦和精益生產(chǎn)戰(zhàn)略削弱。在全球范圍內(nèi)發(fā)生的供應鏈中斷中，全球半導體短缺扮演了一個特別重要的角色。

　　為此，半導體行業(yè)將生產(chǎn)能力推到了極限，準備在2021年將產(chǎn)量提高到歷史最高水平。在整個疫情期間，該行業(yè)為國家的關鍵基礎設施、國防工業(yè)基礎、制造業(yè)、醫(yī)療保健部門、勞動力和數(shù)字解決方案提供了動力，應對越來越多的新老挑戰(zhàn)。與此同時，供應鏈也面臨挑戰(zhàn)。在后疫情時代加速數(shù)字化的過程中，急劇的市場波動給該行業(yè)滿足不斷擴大的全球需求的能力帶來了巨大壓力。當前，該行業(yè)在一個來自多個關鍵經(jīng)濟部門的競爭和不斷增長的需求的艱難的環(huán)境中運營。盡管芯片制造商在短期內(nèi)夜以繼日地盡一切可能提高產(chǎn)量——而且半導體產(chǎn)量遠高于疫情前的水平——但供應鏈方面的挑戰(zhàn)依然存在。

　　理解這些挑戰(zhàn)需要一個全面的方法，考慮到這個高度復雜和全球化的供應鏈的每一步。根據(jù)最終用戶的類型，半導體器件要經(jīng)過一個分銷商、零部件供應商、裝配供應商、分銷商和其他步驟組成的錯綜復雜的鏈條。而如果我們的注意力和解決問題的努力僅限于供應鏈的制造步驟，就會錯過整個經(jīng)濟范圍內(nèi)短缺的更深層次的潛在挑戰(zhàn)。

　　全球芯片短缺根本無法通過政府主導的自上而下的努力在短期內(nèi)分配有限的供應來解決，分配不當并不是問題的核心。相反，它在于在我們的行業(yè)、國家和全球歷史上發(fā)生的一件不尋常的事件之后，市場需求發(fā)生了急劇和根本性的變化。對芯片的需求正在全面增長，所有地方的產(chǎn)能都必須擴大，以滿足現(xiàn)在和未來的需求。芯片短缺需要一個長期、全面的解決方案，旨在加強整個全球半導體生態(tài)系統(tǒng)，并與我們的盟友密切合作和協(xié)調(diào)，確保美國在技術創(chuàng)新和能力方面的持續(xù)領先地位。

　　作為半導體行業(yè)協(xié)會，SIA無法為信息請求中涉及公司特定信息的許多具體問題提供答案；然而，作為與商務部持續(xù)合作的一部分，我們提交的文件提供了半導體市場和供應鏈的全行業(yè)信息，并提出請注意這種整體方法的必要性，以加強美國半導體行業(yè)并使我們國家的供應鏈更具彈性。

　　SIA回答相關問題：“針對半導體產(chǎn)品設計、前端、后端制造商和微電子組裝商，以及他們的供應商和分銷商”。

　　a. 確定貴公司在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的角色。

　　半導體供應鏈是一個復雜的、全球公司和地區(qū)整合的產(chǎn)業(yè)鏈，需要以更低的成本提供越來越創(chuàng)新的設備。SIA準備了一份今年早些時候詳細介紹半導體供應鏈的報告：《在不確定的時代加強全球供應鏈》，該報告重點介紹了美國在全球供應鏈中的一些主要優(yōu)勢以及弱點。

　　美國在電子設計自動化（EDA）、核心知識產(chǎn)權（IP）、芯片設計和先進制造設備等研發(fā)密集型活動中處于領先地位，這得益于其世界一流的大學、龐大的工程人才庫和市場驅(qū)動的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。東亞的盟國經(jīng)濟體在晶圓制造方面處于領先地位，這得益于幾十年來大規(guī)模資本投資、政府持續(xù)激勵以及獲得強大基礎設施和熟練勞動力。中國在組裝、封裝和測試方面處于領先地位，這是一種技能和資本密集度相對較低的行業(yè)，并且正在積極投資以擴展整個價值鏈。所有國家都在一體化的全球半導體供應中相互依存，依靠自由貿(mào)易將世界各地的材料、設備、知識產(chǎn)權和產(chǎn)品運送到每項活動的最佳地點。這種基于地域?qū)I(yè)化的全球供應鏈結(jié)構為該行業(yè)帶來了巨大的價值，并為客戶增加了創(chuàng)新并降低了成本，但它也造成了每個地區(qū)需要評估的漏洞。

　　在這些風險中，制造業(yè)成為全球半導體供應鏈彈性的主要焦點之一。大約 75% 的半導體制造能力以及許多關鍵材料的供應商（如硅片、光刻膠和其他特種化學品）都集中在東亞，該地區(qū)暴露于高地震活動和地緣政治緊張局勢中。目前，整個世界上最先進的半導體制造能力位于韓國 （8%） 和中國臺灣 （92%），盡管來自這兩個地區(qū)的領先公司正在將這種能力引入美國。以應對主要全球供應中斷，該行業(yè)需要市場驅(qū)動、政府資助的激勵計劃，以實現(xiàn)更多元化的區(qū)位分布，包括擴大美國的制造能力、生產(chǎn)基地和關鍵材料的供應來源。這將使美國能夠在領先節(jié)點保持最低限度的可行制造能力，以滿足國內(nèi)對用于國家安全系統(tǒng)、航空航天和關鍵基礎設施的先進邏輯芯片的需求。

　　在高層次上，行業(yè)供應鏈包括由材料、設備和軟件設計工具以及核心IP供應商組成的專業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的幾個步驟支持：

　　確定基礎材料和化學工藝，以創(chuàng)新設計架構和制造技術；

　　設計納米級集成電路，實現(xiàn)電子設備正常工作的關鍵任務；

　　高度專業(yè)化的半導體制造設施或“晶圓廠”的制造，將納米級集成電路從芯片設計印刷到硅片中；

　　組裝、封裝和測試，將晶圓廠生產(chǎn)的硅片轉(zhuǎn)換成成品芯片，然后組裝成電子設備；

　　來自專業(yè)供應商的半導體制造材料，支持半導體設計的電子設計自動化 （EDA） 軟件和服務，包括設計階段的專用專用集成電路 （ASIC） 的外包設計；

　　對于半導體制造過程管理至關重要的計量和檢測設備。

　　下圖詳細說明了半導體價值鏈中的七項差異化活動，以及 2019 年各自占行業(yè)研發(fā)、資本支出和附加值的百分比。

　　資料來源：SIAxBCG 報告“在不確定的時代加強全球半導體供應鏈”（2021 年）

　　b.指明該組織能夠運營（設計和/或制造）的技術節(jié)點（以納米為單位）、半導體材料類型和設備類型。

　　技術節(jié)點行業(yè)數(shù)據(jù)

　　制造工藝技術的進步通常用“節(jié)點”來描述。術語“節(jié)點”是指電子電路中晶體管柵極的納米尺寸。隨著時間的推移，它已經(jīng)失去了它的原始含義，并已成為一個總稱，用來指代更小的特征以及不同的電路架構和制造技術。通常，節(jié)點尺寸越小，芯片越強大，因為在相同尺寸的區(qū)域上可以放置更多的晶體管。這就是“摩爾定律”背后的原理，這是半導體行業(yè)的一項重要觀察和預測，它指出邏輯芯片上的晶體管數(shù)量每 18 到 24 個月就會翻一番。自 1965 年以來，摩爾定律一直支撐著處理器性能和成本同時提高的持續(xù)步伐。當今智能手機、計算機、游戲機和數(shù)據(jù)中心服務器中使用的先進處理器是在 5 到 10 納米節(jié)點上制造的。使用 3 納米工藝技術的商業(yè)芯片制造預計將于 2022 年末開始。

　　雖然用于數(shù)字應用的邏輯和存儲芯片極大地受益于與較小節(jié)點相關的晶體管尺寸的縮放，但其他類型的半導體，尤其是上述 DAO（離散、模擬和其他）組中的半導體它們不能在更小型化的規(guī)模下工作，或簡單地使用不同類型的電路或架構，不能通過遷移到更小的節(jié)點來獲得同等程度的性能和成本效益。因此，晶圓制造在廣泛的節(jié)點上進行，從當前用于高級邏輯的 5 納米“領先節(jié)點”到用于分立、光電子、傳感器和模擬半導體的 180 納米以上的傳統(tǒng)節(jié)點。什么構成“前沿”節(jié)點因不同類型的半導體而異。例如，對于模擬，45 nm 將被視為“先進”或“前沿”。雖然目前只有 2% 的全球產(chǎn)能位于 10 納米以下的節(jié)點上，但預計未來幾年對此類先進半導體的需求將迅速增加。

　　資料來源：SIAxBCG 報告“在不確定的時代加強全球半導體供應鏈”（2021 年）

　　材料類型的行業(yè)數(shù)據(jù)

　　參與半導體制造的公司也依賴專業(yè)的材料供應商。半導體的制造通常需要多達 300 種不同的材料，包括原始晶片、商品化學品、特種化學品、濺射靶和大宗氣體。其中許多還需要先進的技術來生產(chǎn)。例如，用于制造隨后被切成晶片的硅錠所使用的多晶硅的純度水平需要比太陽能電池板所需的水平高 1000 倍。半導體級多晶硅主要由四家公司提供，全球市場份額合計超過 90%。超純氟化氫 （UPHF） 是另一種在半導體制造過程中廣泛使用的關鍵材料，用于半導體晶片的濕法蝕刻和清潔。只有一家 UPHF 制造商在美國設有工廠。同樣，濺射靶材由 4 家主要供應商提供，占市場的 90%，其中大部分在美國境外。在美國，只有一家制造商為先進半導體生產(chǎn)靶材。最后，世界上用于芯片制造過程中的光刻、掩模和旋涂電介質(zhì)應用的大部分電子聚合物是由美國以外的公司提供的。只有三家公司組成了美國的供應商。

　　該圖表顯示了 2019 年半導體制造材料在前端和后端制造中使用的關鍵系列的全球銷售明細。

　　資料來源：SIAxBCG 報告“在不確定的時代加強全球半導體供應鏈”（2021 年）

　　設備類型的行業(yè)數(shù)據(jù)

　　半導體制造使用由專業(yè)供應商提供的 50 多種不同類型的復雜晶圓加工和測試設備，用于制造過程的每個步驟。這些設備中的大多數(shù)，例如光刻和計量工具，都集成了數(shù)百個技術子系統(tǒng)，例如模塊、激光器、機電一體化、控制芯片和光學。涉及半導體設計和制造的高度專業(yè)化的供應商通常位于不同的國家。

　　資料來源：SIAxBCG 報告“在不確定的時代加強全球半導體供應鏈”（2021年）

　　光刻工具是制造商最大的資本支出之一，它決定了晶圓廠可以生產(chǎn)的芯片的先進程度。先進的光刻設備，特別是那些利用極紫外 （EUV） 技術的設備，需要制造 7 納米及以下的芯片。一臺 EUV 機器可能耗資 1.5 億美元。計量和檢測設備對于半導體制造過程的管理也至關重要。由于該流程在一到兩個月內(nèi)涉及數(shù)百個步驟，因此在流程早期出現(xiàn)的任何缺陷都會浪費后續(xù)耗時步驟中進行的所有工作。因此，在半導體制造過程的關鍵點建立了使用專用設備的嚴格計量和檢驗過程，以確?？梢源_認和保持一定的良率

　　現(xiàn)代工廠還使用先進的自動化和過程控制系統(tǒng)進行直接設備控制、自動化材料運輸和實時批次調(diào)度，許多最新的設施幾乎完全自動化。半導體制造設備還包含許多具有特定功能的子系統(tǒng)和組件，例如光學或真空子系統(tǒng)、氣體和流體管理、熱管理或晶圓處理。這些子系統(tǒng)由數(shù)百家專業(yè)供應商提供。開發(fā)和制造這種先進、高精度的制造設備需要大量的研發(fā)投資。半導體制造設備公司通常會將其收入的 10% 至 15% 投資于研發(fā)。2019年半導體設備制造商整體研發(fā)占比9%，增加值占比11%

　　c.對于生產(chǎn)的任何集成電路（無論是在自己的工廠還是在其他地方制造）確定主要集成電路類型、產(chǎn)品類型、相關技術節(jié)點（以納米為單位），并根據(jù)預期的最終用途對2019、2020和2021年的年銷售額進行估計。

　　產(chǎn)品類別的行業(yè)信息

　　半導體是高度專業(yè)化的組件，可為電子設備提供處理、存儲和傳輸數(shù)據(jù)的基本功能。今天的大多數(shù)半導體都是集成電路，或“芯片”。芯片是一組微型電子電路，由有源分立器件（晶體管、二極管）、無源器件（電容器、電阻器）和它們之間的互連組成，層疊在半導體材料（通常為硅）的薄晶片上。行業(yè)分類法通常描述了30多種產(chǎn)品類別，可以大致分為（i）邏輯；（ii） 離散、模擬和其他 （DAO）；（iii） 內(nèi)存。占行業(yè)收入42%的邏輯是在二進制代碼上運行的集成電路，作為計算的基本構建塊。此類別包括微處理器、通用邏輯產(chǎn)品、微控制器 （MCU） 和允許設備連接到網(wǎng)絡的連接產(chǎn)品。DAO占行業(yè)收入的32%，包括傳輸、接收和轉(zhuǎn)換處理連續(xù)參數(shù)（如溫度和電壓）信息的半導體。最后，占行業(yè)收入26%的內(nèi)存是用于存儲信息以執(zhí)行計算的半導體。計算機處理存儲在其內(nèi)存中的信息，內(nèi)存由各種數(shù)據(jù)存儲或存儲設備組成。目前使用的兩種最常見的半導體存儲器是用于臨時存儲的動態(tài)隨機存取存儲器 （DRAM） 和用于永久存儲的 NAND 存儲器。

　　下圖按產(chǎn)品類別分解了全球半導體對主要消費者的銷售額。

　　資料來源：SIAxBCG 報告“在不確定的時代加強全球半導體供應鏈”（2021 年）

　　近年來，全球半導體行業(yè)的最大部分是存儲器、邏輯、模擬和MPU。2020年，這些產(chǎn)品占半導體行業(yè)銷售總額的78%，達到3430億美元。

　　在過去的20年中，全球所有產(chǎn)品類別的半導體銷售額都在穩(wěn)步增長。

　　技術節(jié)點

　　今天的晶圓制造涉及廣泛的節(jié)點，從當前用于高級邏輯的5納米“前沿”到用于分立、光電子、傳感器和模擬半導體的180納米以上的傳統(tǒng)節(jié)點。美國目前在先進節(jié)點（10納米或以下）上的產(chǎn)能占全球的28%，但目前缺乏前沿（5納米及以下）的產(chǎn)能。

　　d.對于組織銷售的半導體產(chǎn)品，確定那些訂單積壓最多的產(chǎn)品。然后對于總數(shù)和每個產(chǎn)品，確定產(chǎn)品的屬性、過去一個月的銷售額以及制造和包裝/組裝的位置。

　　列出每個產(chǎn)品目前的前三名客戶，以及每個客戶估計占該產(chǎn)品銷售的百分比。

　　半導體用于跨越主要經(jīng)濟部門的多種應用的所有類型的電子設備。信息通信技術 （ICT） 行業(yè)目前是半導體的最大消費市場，半導體用于為筆記本電腦、蜂窩設備、數(shù)據(jù)中心和寬帶網(wǎng)絡以及各種軟件應用程序、人工智能技術和其他新興技術提供動力。在未來，半導體在汽車應用領域的內(nèi)容，如先進的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和傳感器，有望推動汽車終端市場的大幅增長。過去10年，汽車市場銷售額的復合年增長率為7%，從2011年的256億美元增長到2020年的500億美元。

　　e.對于生產(chǎn)過程的每個階段，確定你的公司是在內(nèi)部還是外部執(zhí)行該步驟。對于貴組織的頂級半導體產(chǎn)品，估計每個產(chǎn)品的 （a） 2019年交貨時間和 （b） 當前交貨時間（以天為單位），包括總體交貨時間和生產(chǎn)過程的每個階段交貨時間。用來解釋當前的延遲或瓶頸。

　　晶圓制造提前期

　　制造過程錯綜復雜，需要高度專業(yè)化的材料和設備才能在微型尺度上達到所需的精度。半導體晶圓的整個制造過程有400到1400個步驟，具體取決于產(chǎn)品。制造成品半導體晶圓的平均時間（稱為周期時間）約為12周，但對于高級工藝而言，可能需要14到20周才能完成。芯片制造使用數(shù)百種不同的材料，包括原始晶圓、商用化學品、特種化學品以及多種類型的加工和測試設備和工具，跨越多個階段。這些步驟通常會重復數(shù)百次，具體取決于所需電子電路組的復雜性。

　　代工廠與集成設備制造商 （IDM） 的生產(chǎn)

　　技術的復雜性和對規(guī)模的需求導致了專注于價值鏈特定部分的商業(yè)模式的出現(xiàn)。

　　資料來源：SIAxBCG 報告“在不確定的時代加強全球半導體供應鏈”（2021 年）

　　IDM在價值鏈的多個部分進行垂直整合，執(zhí)行設計、制造、以及內(nèi)部組裝、封裝和測試活動。在實踐中，許多IDM擁有混合“fab-lite”模型，他們將部分生產(chǎn)和封裝外包。在該行業(yè)的最初幾十年，IDM模式占主導地位，但研發(fā)和資本支出的投資規(guī)模迅速增加，產(chǎn)生了對規(guī)模和專業(yè)化的需求，從而導致了無晶圓代工模式的出現(xiàn)。目前，IDM模型對于專注于內(nèi)存和DAO產(chǎn)品的公司更為常見，這些產(chǎn)品主要是通用組件且更具可擴展性。2019年，IDM約占全球半導體銷售額的70%。

　　隨著行業(yè)轉(zhuǎn)向小型技術節(jié)點，開發(fā)成本不斷上升。隨著尖端節(jié)點成本的不斷上升，越來越少的IDM繼續(xù)在領先節(jié)點開發(fā)工藝技術，轉(zhuǎn)而依賴代工廠進行前沿制造。

　　代工廠滿足設計和其他無晶圓廠公司和IDM的制造需求，因為大多數(shù)IDM沒有足夠的內(nèi)部安裝制造能力來滿足他們的所有需求。這種商業(yè)模式使代工廠能夠分散與在設計公司和 IDM的更大客戶范圍內(nèi)建造現(xiàn)代晶圓廠所需的大量前期資本支出相關的風險。大多數(shù)代工廠只專注于為第三方制造，這反過來又讓設計公司和IDM專注于投資尖端研發(fā)。撇開內(nèi)存不談，在過去五年中，代工廠為DAO和邏輯產(chǎn)品增加了60%的行業(yè)增量產(chǎn)能。目前代工廠占整個行業(yè)制造能力的35%，如果不包括內(nèi)存，則為50%。在使用更先進的12英寸/300毫米晶圓尺寸的先進節(jié)點（14納米或以下）和尾節(jié)點（20至60納米）中，它們的份額上升至 78%。此外，目前僅有兩家代工廠能夠在領先的5納米節(jié)點上進行制造。

　　f.對于您組織的頂級半導體產(chǎn)品，列出每個產(chǎn)品的典型庫存和當前庫存（以天為單位）、成品、在制品和入庫產(chǎn)品。為庫存操作的任何變化提供解釋。

　　SIA沒有關于個別公司或整個行業(yè)的庫存水平的數(shù)據(jù)。但是，我們能夠提供關于應對大流行的工業(yè)產(chǎn)出的數(shù)據(jù)。

　　為應對不斷增長的需求，芯片制造商在2021年將產(chǎn)量提高至歷史空前水平。2021年8月全球半導體銷售額達到472億美元，較2020年8月的364億美元增長了29.7%，所有區(qū)域市場和主要產(chǎn)品類別的銷售額都在同比增長。從2020年12月到2021年8月，美國半導體公司的國內(nèi)銷售額增長了27.6%。同期對海外市場的銷售增長了16.7%。

　　從2021年4月到6月，該行業(yè)的銷量（包括汽車專用集成電路的銷量）超過了有記錄以來任何其他三個月期間的銷量。2021年6月的銷量創(chuàng)下歷史新高，銷量接近1000億臺。1月至4月的月度單位銷售額每個月都創(chuàng)下新紀錄。

　　半導體公司通過分銷商銷售大部分產(chǎn)品，分銷商轉(zhuǎn)售給原始設備制造商 （OEM） 和電子制造服務提供商以及各行各業(yè)的其他公司。分銷商通常為制造商提供最有效的方式來達到許多國家的“長尾”客戶——數(shù)以萬計的小客戶，如果擁有全職的內(nèi)部銷售團隊，他們的訂單成本會更高。許多半導體制造商也有分銷商管理成熟客戶和產(chǎn)品線，這些不需要內(nèi)部銷售或技術支持，因為他們提供了維持業(yè)務的低成本解決方案。分銷渠道的使用因公司而異，根據(jù)半導體公司 2020年的年報，通過分銷商產(chǎn)生的銷售額占總收入的25%至85%。平均而言，分銷商處理半導體行業(yè)50%的收入。

　　g.去年影響公司向客戶提供產(chǎn)品能力的主要干擾或瓶頸是什么？

　　COVID-19 時代的供應鏈中斷是整個經(jīng)濟的現(xiàn)象。根據(jù)埃森哲的數(shù)據(jù)，94%的《財富》1000強企業(yè)報告稱，COVID-19導致供應鏈中斷，75%的企業(yè)對其業(yè)務產(chǎn)生了負面或嚴重的負面影響。從制造業(yè)到消費品，世界各地的所有行業(yè)都受到了對設施和勞動力封鎖的影響。全球物流和運輸網(wǎng)絡的大規(guī)模錯位導致港口擁堵、生產(chǎn)和交付延遲以及消費價格上漲。原材料、中間產(chǎn)品和關鍵零部件的制造短缺對眾多終端市場產(chǎn)生了連鎖反應。供需沖擊暴露了全球供應鏈中的脆弱性，這些脆弱性已經(jīng)因 COVID-19 之前的地緣政治摩擦和精益生產(chǎn)戰(zhàn)略而變得緊張。在像我們這樣相互關聯(lián)的經(jīng)濟體中，全球價值鏈的中斷引發(fā)了一場完美風暴，半導體供應鏈也未能幸免于這些動態(tài)。

　　COVID-19 爆發(fā)

　　為遏制COVID-19，邊境管制、行動限制以及關閉工廠和港口，全球經(jīng)濟的各個領域都受到了影響。9月，一家領先的汽車公司將其年度生產(chǎn)目標削減了300000 輛，因為COVID-19 感染的增加導致越南和馬來西亞工廠的產(chǎn)量放緩。中國深圳鹽田港口和寧波-舟山港口爆發(fā)疫情，這些港口是世界五大港口之一，導致了部分港口關閉數(shù)周，影響了位于世界另一端的洛杉磯港的交易量。作為僅次于中國的美國第二大服裝和鞋類供應國，越南從7月開始迫使工廠關閉或嚴重減產(chǎn)，以應對Delta變種病毒的爆發(fā)，迫使美國的主要零售商除了飛漲的運輸成本外，還要應對意想不到的延誤和短缺。截至 10 月，一家服裝公司報告其越南工廠處于“100%封鎖”狀態(tài)，并延遲了四到八周。一家大型制造商2020年51%的鞋類產(chǎn)品在越南生產(chǎn)，預計7月至10月期間越南的生產(chǎn)時間將損失10周。馬來西亞是智能手機、汽車發(fā)動機和醫(yī)療設備的主要生產(chǎn)地，由于 COVID-19 病例的爆發(fā)，經(jīng)歷了多次工廠關閉和人員短缺。據(jù)估計，全球半導體供應的7%要經(jīng)過馬來西亞，美國從馬來西亞直接進口的芯片比從其他任何國家進口的都多。

　　天氣事件導致工廠和港口關閉

　　多個工廠和港口關閉可歸因于全球意外天氣事件。2月，寒冷的天氣和激增的電力需求導致德克薩斯州停電，并最終導致停水，工廠和商店被迫關閉。包括汽車芯片制造商（恩智浦半導體、英飛凌科技股份公司和三星）在內(nèi)的芯片制造商被迫關閉了奧斯汀的生產(chǎn)工廠。3月，瑞薩電子位于日本Naka的旗艦工廠發(fā)生火災，損壞電鍍機器并關閉批量生產(chǎn)300毫米半導體晶圓的生產(chǎn)線三個月。該公司在汽車和其他機器中使用的微控制器擁有近20%的全球市場份額。

　　h.過去三年公司的訂單與出貨比是多少？解釋任何變化。

　　SIA 沒有關于個別公司或整個行業(yè)的訂單出貨比的數(shù)據(jù)。

　　i.如果對產(chǎn)品的需求超出了公司的能力，您的組織分配可用供應的主要方法是什么？

　　SIA 無法解決個別公司在供不應求時分配可用供應的方式。但是，我們可以提供有關該行業(yè)需求驅(qū)動因素和未來需求增長的更多背景信息。

　　對半導體的需求正在迅速增加，預計還會繼續(xù)增加。在整個大流行期間，半導體行業(yè)在應對大流行以及隨后的經(jīng)濟復蘇和復原努力中發(fā)揮了關鍵作用。半導體提供用戶輸入、顯示、無線連接、處理、存儲、電源管理和其他基本功能。這包括醫(yī)療保健和醫(yī)療設備、電信、能源、金融、交通、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、航空航天和國防。半導體還支持 IT 系統(tǒng)，使遠程工作成為可能，并提供對各個領域的基本服務的訪問，包括醫(yī)藥、金融、教育、政府和食品配送。該行業(yè)一直是為經(jīng)濟和公共衛(wèi)生領域的眾多問題開發(fā)解決方案的關鍵，包括救生醫(yī)療設備、呼吸機、公共測試和追蹤、疫苗開發(fā)以及抗擊全球大流行所需的通信網(wǎng)絡和能力。

　　2020年，全球芯片銷售額從2019年的4123億美元增長到4404億美元，增長了6.8%，這主要是受Covid-19大流行刺激的需求增長的推動。《世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計（WSTS）半導體市場預測》（2021年6月）預測，2021年全球半導體行業(yè)銷售額將增加到5270億美元，比其2020年秋季預測的2021年有所上調(diào)。WSTS預測，到2022年，全球銷售額將增長到5730億美元。從2000年到2020年，全球半導體銷售額從2044億美元增長到4404億美元，復合年增長率為3.91%。

　　2001 年，每單位成本為 0.98 美元，2020 年下降至 0.68 美元。這反映了在此期間的復合年增長率為 -1.81%。產(chǎn)出增加而不是通脹壓力是原因所在。

　　未來十年，半導體技術的進一步創(chuàng)新將推動一系列變革性技術的普及，包括 5G、人工智能 （AI）、自動駕駛和物聯(lián)網(wǎng) （IoT）。半導體與其所服務的市場之間的關系是共生的，因為半導體的創(chuàng)新有助于刺激市場需求并開辟新市場。例如，半導體的進步使連續(xù)幾代蜂窩技術成為可能，導致最近引入了5G。短期內(nèi)，需求驅(qū)動因素經(jīng)歷了一些由COVID-19大流行帶來的意想不到的社會變化，但隨著社會越來越依賴半導體技術，這些轉(zhuǎn)變導致需求持續(xù)增長。半導體需求的長期增長動力已經(jīng)穩(wěn)固，在可預見的未來，該行業(yè)是全球經(jīng)濟的關鍵增長領域。然而，該行業(yè)必須首先在短期內(nèi)應對更廣泛的供應鏈中斷，并采取措施在長期內(nèi)建立更具彈性的供應鏈。

　　j.貴公司是否有可用產(chǎn)能？如果有，是什么阻止了該產(chǎn)能的擴展？

　　盡管過去30年美國制造能力的年增長率為7%，但美國在全球半導體制造業(yè)中的份額從 1990年的37%穩(wěn)步下降到2020年的12%。Fab經(jīng)濟學解釋了這種下降：政府激勵措施和勞動力成本。美國裝機容量的增長速度被幾個亞洲國家趕超，這些國家的政府通過優(yōu)惠補貼、稅收優(yōu)惠和其他政府激勵措施，雄心勃勃地投資于國內(nèi)制造業(yè)。

　　這些投資的結(jié)果導致全球約75%的半導體制造能力集中在東亞，但也存在重要區(qū)別。例如，美國的盟友和合作伙伴目前占據(jù)了前沿生產(chǎn)的大部分，中國臺灣占全球領先和先進節(jié)點產(chǎn)能的47%，10納米及以下用于先進邏輯器件，韓國生產(chǎn)的內(nèi)存占全球產(chǎn)能的40%以上，估計占半導體總需求的30%。

　　作為成熟半導體技術的重要生產(chǎn)國，中國取得了顯著增長，但仍在領先地位上落后。然而，中國政府繼續(xù)將半導體行業(yè)作為經(jīng)濟增長和技術領先的驅(qū)動力，預計到2030年，將在全球新增產(chǎn)能中占40%左右。相反，目前計劃中的工廠建設數(shù)據(jù)表明，如果沒有《美國芯片法案》（CHIPS for America Act）和擴大后的《工廠法案》（FABS Act）等激勵措施，目前在建的新工廠中只有6%位于美國。

　　資料來源：SIAxBCG 關于“政府激勵和美國半導體制造競爭力”的報告（2020年）

　　k.貴公司是否正在考慮增加產(chǎn)量？如果是，以什么方式，在什么時間范圍內(nèi)，這種增加存在哪些障礙？在評估是否增加容量時會考慮哪些因素？

　　半導體行業(yè)正在大力投資于能力建設，以滿足未來需求并增強供應鏈彈性。與大多數(shù)其他行業(yè)相比，該行業(yè)在資本和研發(fā)方面的年度總投資水平較高。2020年，美國半導體公司（包括無晶圓廠公司）的研發(fā)和資本支出總計為742億美元。從2000年到2020年，研發(fā)與資本支出的復合年增長率約為5.6%

　　2020年，美國半導體行業(yè)僅在研發(fā)方面的總投資就達到440億美元。該行業(yè)每年將大約五分之一的收入用于研發(fā)。根據(jù)紐約大學斯特恩商學院發(fā)布的2021年數(shù)據(jù)，就研發(fā)支出占銷售額的百分比而言，它僅次于美國制藥和生物技術行業(yè)。美國半導體行業(yè)的研發(fā)支出占銷售額的百分比是任何其他國家的半導體行業(yè)都無法超越的。

　　為了在兩年或更長的時間內(nèi)增加產(chǎn)量，資本支出率是行業(yè)進展的良好指標，從2021年開始，有一個明顯的增長和持續(xù)水平的趨勢。預計 2021 年全球半導體行業(yè)的資本支出 （capex） 將達到創(chuàng)歷史最高水平的1480億美元，比2020年增長 30%。預測未來五年的年度行業(yè)資本支出也表明較之前的年度水平大幅躍升，2021-2025 年平均為1560億美元，而2016-2020年為970億美元。這意味著資本支出增長了61%。

　　2021年，全球半導體行業(yè)的目標是在全球范圍內(nèi)增加超過200座新晶圓廠，另有15座IC晶圓廠正在建設中。下表顯示了頂級半導體公司從2021年開始新建或擴建的晶圓廠建設項目。

　　資料來源：IC Insights Fab 數(shù)據(jù)庫，SIA

　　該行業(yè)克服了一系列干擾事件，維持了半導體供應鏈的運營，并擴大了產(chǎn)能，以滿足關鍵需求。這包括 SIA 和同行努力將半導體和供應鏈運營指定為世界各地的“基本基礎設施”和“基本業(yè)務”，以確保在政府封鎖和其他人員流動限制的情況下繼續(xù)運營。

　　l.在過去三年中，貴公司是否改變了材料或設備采購力度或做法？

　　自 2019 年第一季度以來，晶圓廠季度產(chǎn)能利用率已遠高于 80% 的“滿負荷”率，并且在最近幾個時期已達到95%以上。利用率是系統(tǒng)被利用的時間相對于它們可用于生產(chǎn)的時間。半導體工廠的“充分”利用率通常是 80% 的產(chǎn)能利用率，以便進行預防性維護、維修、升級和認證程序，以保持產(chǎn)量和質(zhì)量。高利用率提高了設備生產(chǎn)率，但會增加未來發(fā)生代價高昂的故障的風險。這包括生產(chǎn)用于計算、服務器和圖形處理應用的尖端芯片的先進節(jié)點晶圓廠，以及生產(chǎn)用于汽車和消費電子產(chǎn)品的半導體的成熟節(jié)點晶圓廠。這種利用率水平對半導體行業(yè)緩解芯片短缺短期影響的努力至關重要，但從長期來看，這是不可持續(xù)的。

　　從各個方面來看，利用率的提高都導致了產(chǎn)能的顯著擴張，以滿足全球芯片需求的激增：

　　增加晶圓開工率：自 2020 年第一季度以來，全球 IC 晶圓廠每月新增產(chǎn)能為 545,000 片。據(jù)估計，在同一時期，用于制造分立器件、光電器件和傳感器（包含單個組件但對汽車電子產(chǎn)品越來越重要的半導體器件）的新產(chǎn)能已經(jīng)翻了一番。

　　創(chuàng)紀錄的芯片銷售額：2021年第二季度的半導體產(chǎn)品銷量超過歷史上任何其他季度。在 2021年上半年的六個月中，有四個月創(chuàng)下了月度半導體銷售量的新記錄。2021年6月的單位銷售額是有史以來最高的，接近1000億。2021年將售出超過1萬億顆半導體，這將是有記錄以來的最高水平。

　　創(chuàng)紀錄的汽車芯片銷售額：從2020年9月到2021年8月，汽車用半導體的月度銷售總額已超過2018年9月創(chuàng)下的紀錄。

　　m.在接下來的六個月中，哪一個變化（以及供應鏈的哪個部分）最能顯著提高供應半導體產(chǎn)品的能力？

　　全球半導體行業(yè)正在積極努力滿足需求，但沒有可以立即緩解當前短缺的短期解決方案?？朔蛐酒倘毙枰荚诮㈤L期產(chǎn)能和供應鏈彈性的市場遠見。有幾種措施可以促進半導體生產(chǎn)。這些包括大量的政府激勵計劃以及終端市場和消費者對供應鏈管理戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變。

　?。?）為《美國芯片法案》（CHIPS for America Act）提供資金，并頒布強化的FABS法案，以激勵在美國擴大產(chǎn)能。

　　問題的核心是，半導體在各個經(jīng)濟領域都供不應求。解決芯片短缺問題需要旨在從根本上加強整個行業(yè)的政策。政府為此可以采取的最具建設性的行動是：（i） 資助《美國芯片法案》（CHIPS for America Act），該法案為國內(nèi)芯片生產(chǎn)和研究投資提供激勵； （ii） 頒布強化版的 FABS 法案，為半導體制造和設計提供投資稅收抵免。SIA 和牛津經(jīng)濟研究院在 5 月發(fā)布了一份報告，詳細介紹了《芯片法案》（CHIPS Act）對美國勞動力和GDP的影響。

　　2020 年，我們估計勞動力規(guī)模為277000人。半導體集成設備制造商 （IDMs）、純代工廠和其他涉及半導體制造的機構直接雇用了近185000名美國工人。此外，據(jù)推算，美國的非晶圓廠半導體設計公司的雇用人數(shù)將增加9.2萬名

　　根據(jù)《美國芯片法案》，一項 520 億美元的聯(lián)邦激勵計劃將對美國的半導體工業(yè)基礎設施以及更廣泛的經(jīng)濟和勞動力產(chǎn)生持久影響，包括額外增加 246 億美元的 GDP，并從 2021 年到 2026 年平均每年創(chuàng)造 185000 個臨時工作崗位。在這六年的建設期間，這一激勵計劃每年對GDP和就業(yè)的累計影響將分別為1,477億美元和110萬美元。如此規(guī)模的投資將使未來十年在美國建設 19 座先進的晶圓廠，使預期的晶圓廠數(shù)量增加一倍，并使美國的產(chǎn)能增加 57%。這些好處將被 FABS 法案放大，該法案將為半導體制造投資創(chuàng)造 25% 的投資稅收抵免，包括制造設備和晶圓廠建設。增強的 FABS 法案將把這些激勵措施擴大到設計。

　　立法的頒布對于解決長期芯片短缺問題以及推動美國在未來經(jīng)濟增長、國家安全和供應鏈彈性方面的技術領先地位至關重要。鑒于《芯片法案》規(guī)定的規(guī)模和范圍，我們強烈鼓勵商務部開始實施相關項目，以便在《芯片法案》資金獲得批準后，管理和管理贈款項目、研發(fā)工作和其他相關行動。盡快建立這些計劃將縮短從破土動工到商業(yè)運營的前置時間——最終縮短在美國增加芯片產(chǎn)量所需的時間，推進半導體研發(fā)的前沿，提高供應鏈的彈性和安全，并滿足不斷增長的消費者需求。

　?。?）擴大全球市場的貿(mào)易政策

　　除了制造業(yè)激勵措施和投資稅收抵免之外，政府還可以采取許多其他措施來打造更強大的供應鏈。這包括推進貿(mào)易政策，擴大全球市場，開放市場，使其對我們的商品更具吸引力。大多數(shù)半導體需求是由消費者最終購買的產(chǎn)品驅(qū)動的，包括筆記本電腦和智能手機等通信設備。芯片行業(yè) 80% 的消費者都在海外。新興市場（包括亞洲、拉丁美洲、東歐和非洲）的消費需求日益受到推動。2001年，隨著設備生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到該地區(qū)，亞太市場在向電子設備制造商銷售半導體方面超過了所有其他區(qū)域市場。從那以后，它的規(guī)模從 398 億美元增加到 2020 年的超過2710億美元。亞太地區(qū)最大的國家市場是中國，到2020年，中國占亞太市場的56%，占全球市場的34%。

　?。?）對前沿技術的需求激勵

　　政府在刺激對前沿技術的需求方面可以發(fā)揮有影響力的作用，對國家更廣泛的技術生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，SIA 對商務部在該領域?qū)ふ铱赡艿倪x擇表示贊賞。對新寬帶、5G服務和綠色技術等下一代能力的前沿需求激勵，可以釋放支撐汽車生產(chǎn)和其他形式制造業(yè)的遺留節(jié)點的產(chǎn)能，同時創(chuàng)造廣泛的經(jīng)濟價值。例如，寬帶的主要形式，特別是 WiFi、電纜、光纖和 DSL，正處于技術十字路口，越來越多的寬帶產(chǎn)品包含前沿半導體。通過自己的采購、贈款和與其他政府的協(xié)調(diào)，美國政府可以加速寬帶解決方案向更新的工藝節(jié)點的遷移，并代表了解決傳統(tǒng)芯片短缺的一種解決方案，并帶來了額外的好處，即用更多的能量來適應未來的國家寬帶基礎設施高效技術

　?。?）長期不可取消、不可退還 （NCNR） 合同

　　在疫情開始時取消訂單是導致當前汽車行業(yè)芯片短缺的主要原因。2020年上半年，由于工廠關閉和客戶需求低迷的預測，汽車行業(yè)的一些人取消了現(xiàn)有訂單，導致對汽車行業(yè)的芯片交付空前減少。2020 年3月和4月，汽車市場專用芯片的月度同比（YoY）銷售增長下降是突然而急劇的。同樣戲劇性的是，隨著汽車工廠恢復生產(chǎn)和強勁銷售出現(xiàn)，汽車工廠恢復生產(chǎn)，并在2020年下半年出現(xiàn)強勁的銷售。汽車行業(yè)前所未有的需求突然增加，與已經(jīng)轉(zhuǎn)向其他終端市場的產(chǎn)能發(fā)生了沖突。由于生產(chǎn)一種半導體芯片可能需要長達 6 個月的時間，因此長期合同將有助于為生產(chǎn)過程提供穩(wěn)定性，并有助于避免未來的供應中斷。

　　盡管有這些限制，半導體行業(yè)還是滿足了不斷增長的需求，對汽車行業(yè)的銷售和出貨量達到了歷史水平。汽車集成電路（ICs）的月度同比銷售增長在第三季度和第四季度迅速恢復為正值。下面的圖表顯示了汽車芯片銷售的v型衰退和復蘇。

　　整個 2021 年汽車市場銷售勢頭持續(xù)，2021 年第二季度飆升78%。汽車IC單位出貨量在 2021年前六個月也以類似甚至更快的速度增長，這表明銷售復蘇和隨后的飆升并不是價格上漲的結(jié)果。

　　汽車銷售反映了整個市場的動態(tài)。自2020年下半年以來，所有主要消費者部門的芯片銷售額（以三個月移動平均為基礎）同比增長迅速。2020年6月至2021年6月，汽車行業(yè)的增長幅度最大，從- 27%增至66%。

　?。?）修改即時庫存做法

　　與此相關的是，面對疫情造成的供應鏈意外中斷，采用優(yōu)先考慮成本最小化和提高效率的準時 （JIT） 庫存做法被證明是無效的。采用此類做法的行業(yè)應考慮重新評估其庫存和供應鏈管理方法，建立更加偏向于增強彈性的“以防萬一”的方法。

　?。?）WSTS：利用現(xiàn)有行業(yè)數(shù)據(jù)

　　為了提高半導體供應鏈的透明度，終端用戶應該利用現(xiàn)有的行業(yè)數(shù)據(jù)資源。世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計 （WSTS） 是半導體行業(yè)的市場數(shù)據(jù)標準。WSTS 數(shù)據(jù)按價值、數(shù)量和平均售價提供每月半導體銷售額。它允許客戶跟蹤所有主要終端市場到所有主要國家/地區(qū)市場的數(shù)百種半導體子產(chǎn)品的半導體銷售月度趨勢。自 1976 年以來，半導體行業(yè)一直在運行這種銷售跟蹤功能，因此它在跟蹤行業(yè)表現(xiàn)方面積累了豐富的經(jīng)驗并建立了強大的記錄數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是半導體公司每月提供的主要來源數(shù)據(jù)，并匯總在一起，因此不披露個別公司的數(shù)據(jù)。SIA可以提供更多關于WSTS數(shù)據(jù)價值、WSTS計劃收集的特定銷售和市場數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)收集計劃工作方式的詳細信息。