半導(dǎo)體觀察 | 麥肯錫：“半導(dǎo)體黃金十年”的未來發(fā)展戰(zhàn)略【走出去智庫】-ESG跨境

走出去智庫觀察

日前，麥肯錫發(fā)布研究報(bào)告《引領(lǐng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略》指出，隨著自動(dòng)駕駛、車輛電氣化和人工智能對(duì)芯片的需求不斷增加，企業(yè)需抓住機(jī)遇迎接“半導(dǎo)體黃金十年”。

走出去智庫（CGGT）觀察到，過去兩年芯片短缺問題一直困擾著許多行業(yè)，促使各國愈發(fā)重視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，美國、歐洲先后出臺(tái)了競爭法案、芯片法案，加大對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的投資力度。如果未來中美科技摩擦加劇，或許會(huì)造成半導(dǎo)體供需兩端脫鉤，更需要中國企業(yè)提前做好供應(yīng)鏈布局。

未來如何做好半導(dǎo)體投資布局？今天，走出去智庫（CGGT）編譯麥肯錫報(bào)告的主要內(nèi)容，供關(guān)注半導(dǎo)體投資的讀者參考。

要 點(diǎn)

CGGT，CHINA GOING GLOBAL THINKTANK

1、沒有一個(gè)本地市場具備端到端半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造所需的所有能力，專業(yè)知識(shí)的集中已經(jīng)在價(jià)值鏈上形成了一個(gè)相互依賴的網(wǎng)絡(luò)。

2、通過“超越摩爾”實(shí)現(xiàn)差異化，除了縮小結(jié)構(gòu)尺寸外，一些半導(dǎo)體公司正在追求“超越摩爾”的創(chuàng)新，以使其產(chǎn)品與眾不同。

3、芯片設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，加上價(jià)值鏈的轉(zhuǎn)移和人才競爭的加劇，增加了半導(dǎo)體行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的重要性。

正 文

CGGT，CHINA GOING GLOBAL THINKTANK

從數(shù)據(jù)來看，當(dāng)前是半導(dǎo)體公司發(fā)展的理想時(shí)機(jī)。隨著芯片需求的飆升，2020年芯片行業(yè)的年收入增長了9%，2021年增長了23%，遠(yuǎn)高于2019年報(bào)告的5%。甚至在疫情之前，資本市場就已經(jīng)對(duì)該行業(yè)飆升的盈利能力給予了回報(bào)，從2015年底到2019年底，半導(dǎo)體公司的總股東回報(bào)（TSR）年均達(dá)到25%。去年，股東們看到了更高的回報(bào)，平均每年50%。由于因?yàn)檫h(yuǎn)程辦公已成為常態(tài)，消費(fèi)者和企業(yè)增加了電子產(chǎn)品的購買，幫助加速了數(shù)字革命。

然而，在幕后，今天的半導(dǎo)體公司正面臨著一系列挑戰(zhàn)。即使晶圓廠滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，也無法滿足需求，導(dǎo)致產(chǎn)品交付周期長達(dá)六個(gè)月或更長。持續(xù)的半導(dǎo)體短缺現(xiàn)在經(jīng)常成為頭條新聞，尤其是當(dāng)它迫使汽車設(shè)備制造商推遲汽車生產(chǎn)時(shí)。更重要的是，半導(dǎo)體公司正在努力解決日益增加的設(shè)計(jì)復(fù)雜性、人才短缺以及與疫情相關(guān)的問題，這些問題正在破壞連接不同市場參與者的復(fù)雜的全球供應(yīng)鏈。這種短缺現(xiàn)在令人擔(dān)憂，促使更多大型科技公司和大型汽車設(shè)備制造商將芯片設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)部——這一趨勢可能對(duì)市場產(chǎn)生重大影響。

在其他行業(yè)，制造商通常通過增加產(chǎn)量來應(yīng)對(duì)短缺。但是，半導(dǎo)體晶圓廠的建設(shè)和生產(chǎn)升級(jí)成本極高，而且非常耗時(shí)——通常需要一年的時(shí)間進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)張，或者需要三年多的時(shí)間來建設(shè)一個(gè)新工廠——這使得很難快速增加半導(dǎo)體產(chǎn)量。雖然提高產(chǎn)能有時(shí)可能會(huì)有所幫助，但它不會(huì)立即產(chǎn)生效果，通常需要多年的大量投資，才會(huì)出現(xiàn)額外的收入(如果有的話)。

為了幫助半導(dǎo)體公司制定一個(gè)全面的成功計(jì)劃，我們量化了產(chǎn)能擴(kuò)張的好處，以確定何時(shí)可以合理建設(shè)。我們還確定了可以幫助半導(dǎo)體公司提高生產(chǎn)率和收入的其他戰(zhàn)略，如增加對(duì)前沿芯片的關(guān)注，追求超越節(jié)點(diǎn)規(guī)模的創(chuàng)新，進(jìn)行大膽的長期投資，提高彈性，改善人才渠道，以及在半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)合作。

半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展情況

雖然關(guān)于半導(dǎo)體短缺的頭條新聞經(jīng)常泛泛地討論，但該行業(yè)包括許多不同的細(xì)分市場:存儲(chǔ)器、邏輯、模擬、光學(xué)元件和傳感器等。單個(gè)半導(dǎo)體公司及其生產(chǎn)基地傾向于專注于特定的細(xì)分市場。相比之下，他們的最終客戶通常需要所有半導(dǎo)體領(lǐng)域的產(chǎn)品，因此依賴于多家供應(yīng)商。缺少專門的芯片會(huì)使最終產(chǎn)品的生產(chǎn)陷入停頓，即使所有其他組件都可用。

考慮到所有生產(chǎn)階段，整個(gè)過程從材料采購延伸到后端制造。對(duì)于每個(gè)產(chǎn)品細(xì)分市場，大多數(shù)公司專注于三個(gè)或更少的步驟，并可能將某些活動(dòng)外包給合作伙伴，例如印刷電路板組裝。在后端制造之后，半導(dǎo)體成為電子產(chǎn)品價(jià)值鏈的一部分。

在過去的20年里，該行業(yè)在許多價(jià)值鏈環(huán)節(jié)中變得越來越整合，在每個(gè)領(lǐng)域都出現(xiàn)了一些冠軍企業(yè)。因此，專業(yè)知識(shí)通常集中在某些市場(例如，美國的無晶圓廠企業(yè)和設(shè)備制造企業(yè)最多)。沒有一個(gè)本地市場具備端到端半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造所需的所有能力，專業(yè)知識(shí)的集中已經(jīng)在價(jià)值鏈上形成了一個(gè)相互依賴的網(wǎng)絡(luò)。

專業(yè)知識(shí)的集中傳達(dá)了一些優(yōu)勢，因?yàn)樗ǔＴ试S公司共享資源，如電力供應(yīng)，即使它們是競爭對(duì)手，這有助于降低成本。擁有合適技能的員工也可能被吸引到專業(yè)集群，從而形成強(qiáng)大的人才庫。但這種相互依存性也意味著，局部沖擊可能會(huì)產(chǎn)生全球性影響，比如2011年泰國的洪水導(dǎo)致該國多個(gè)內(nèi)存后端晶圓廠停產(chǎn)，并將內(nèi)存芯片價(jià)格推高了30%。

半導(dǎo)體短缺背后的因素

在疫情之前，半導(dǎo)體晶圓廠已經(jīng)接近滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槌藵M足客戶需求之外，它們盡量避免投資新的資本設(shè)備。不確定的貿(mào)易動(dòng)態(tài)也促使一些公司增加半導(dǎo)體庫存以確保供應(yīng)。疫情刺激了人們對(duì)用于遠(yuǎn)程工作的電腦和其他設(shè)備的購買，進(jìn)而將需求推至更高水平。

對(duì)于汽車原始設(shè)備制造商和其他公司來說，一種反應(yīng)是偏離他們典型的“準(zhǔn)時(shí)”訂單。相反，他們已經(jīng)開始訂購超過必要數(shù)量的芯片，這樣他們就可以建立庫存，手頭有儲(chǔ)備。然而，從短期來看，這一舉措放大了供需缺口。從長遠(yuǎn)來看，一些公司可能會(huì)考慮要求簽訂有約束力的“照付不議”合同，在合同中，他們可以接受一定數(shù)量的芯片，如果拒絕，也可以付費(fèi)。這種安排有助于公司更準(zhǔn)確地將芯片需求與制造能力相匹配。

客戶也可以考慮與半導(dǎo)體公司共同投資旨在提高晶圓廠產(chǎn)能的項(xiàng)目。這類項(xiàng)目可以讓半導(dǎo)體公司減少前期投資，緩解潛在的資本支出限制。但考慮到晶圓廠建設(shè)和產(chǎn)量提升的漫長時(shí)間表，共同投資不會(huì)立即改善半導(dǎo)體短缺問題。

實(shí)現(xiàn)并保持半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)先地位

盡管目前存在不確定性，但隨著越來越多的產(chǎn)品和服務(wù)日益數(shù)字化，半導(dǎo)體行業(yè)仍將迎來進(jìn)一步增長。正如當(dāng)前估值所反映的那樣，半導(dǎo)體行業(yè)當(dāng)前企業(yè)價(jià)值的一半以上是基于盈利增長預(yù)期：按照最近的利潤率趨勢，投資者預(yù)計(jì)長期增長率為每年7%至8%。

但是什么樣的策略可以幫助這個(gè)行業(yè)達(dá)到這些目標(biāo)呢？雖然答案可能因公司的優(yōu)勢和劣勢而異，但所有半導(dǎo)體公司可以通過重新思考他們?cè)诹鶄€(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的方法而受益:技術(shù)領(lǐng)先、長期R&D、彈性、人才、生態(tài)系統(tǒng)能力和更大的產(chǎn)能。當(dāng)然，最后一個(gè)領(lǐng)域不會(huì)帶來立竿見影的效果，但它可能是長期戰(zhàn)略的重要組成部分。我們已經(jīng)量化了不同規(guī)模晶圓廠的相關(guān)成本，以幫助半導(dǎo)體公司確定產(chǎn)能擴(kuò)張是否適合他們。

技術(shù)領(lǐng)先

在所有產(chǎn)品領(lǐng)域，半導(dǎo)體公司都在努力創(chuàng)新，因?yàn)楦?、更?qiáng)大的芯片和領(lǐng)先的設(shè)備有助于在所有價(jià)值鏈領(lǐng)域創(chuàng)造更大的銷售額。擁有最獨(dú)特技術(shù)和產(chǎn)品的公司有可能成為全球冠軍。在一項(xiàng)跨行業(yè)分析中，半導(dǎo)體行業(yè)的R&D支出僅次于制藥和生物技術(shù)（以銷售額的百分比計(jì)算）。當(dāng)研究行業(yè)冠軍時(shí)，發(fā)現(xiàn)他們通常通過將以下策略整合到他們的R&D計(jì)劃中來取得成功。

專注于尖端芯片和制造這些芯片所需的機(jī)器。對(duì)于半導(dǎo)體制造商來說，制造更小的節(jié)點(diǎn)尺寸一直是成功的途徑。幾十年來，隨著半導(dǎo)體公司不斷縮小技術(shù)節(jié)點(diǎn)的規(guī)模，芯片上的晶體管數(shù)量每兩年翻一番——這是摩爾定律預(yù)測的速度。然而，近年來，翻倍的速度已經(jīng)放緩，因?yàn)殡S著行業(yè)接近單個(gè)芯片上可以包含的晶體管數(shù)量的物理極限，技術(shù)挑戰(zhàn)不斷增加。盡管如此，一些公司仍將試圖推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)，因?yàn)榈?025年，最小節(jié)點(diǎn)芯片(7納米及以下)的平均需求增長將比供應(yīng)增長高出4個(gè)百分點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)尺寸的重要性因設(shè)備細(xì)分市場而異，對(duì)尖端芯片的需求在某些類別中將比其他類別增長更多。由于客戶期望計(jì)算密集型應(yīng)用的高性能，在最小可用技術(shù)節(jié)點(diǎn)上設(shè)計(jì)芯片的半導(dǎo)體公司可能在這些領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。在其他領(lǐng)域，較大的節(jié)點(diǎn)通常是合適的，因?yàn)榭蛻魧?duì)當(dāng)前的芯片性能感到滿意，或者需要特定的功能，如快速切換，并且認(rèn)為轉(zhuǎn)移到較小的節(jié)點(diǎn)尺寸沒有什么優(yōu)勢。

設(shè)備制造商可以通過創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)前沿創(chuàng)新所需的機(jī)器來獲取增長。此外，他們可以創(chuàng)造出包括先進(jìn)技術(shù)的設(shè)備，以優(yōu)化過程控制和提高產(chǎn)量。

對(duì)特定成熟節(jié)點(diǎn)（40到65 nm）的需求也高于平均水平，因?yàn)樗鼈冇糜谄嚭推渌P(guān)鍵產(chǎn)品。然而，從歷史上看，它們的利潤率往往較低，因此有時(shí)很難支持?jǐn)U展成熟節(jié)點(diǎn)容量的業(yè)務(wù)案例。如果建造新的晶圓廠，高昂的前期成本將意味著，公司最初從這些晶圓廠獲得的利潤將低于資產(chǎn)折舊后的現(xiàn)有晶圓廠。為了確保長期穩(wěn)定的回報(bào)，廠家可以努力從客戶那里獲得硬承諾，以確保新的晶圓廠一上線就有較高的利用率。

通過“超越摩爾”實(shí)現(xiàn)差異化，除了縮小結(jié)構(gòu)尺寸外，一些半導(dǎo)體公司正在追求“超越摩爾”的創(chuàng)新，以使其產(chǎn)品與眾不同。例如，一些公司正在開發(fā)基于硅以外材料的半導(dǎo)體。碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等化合物半導(dǎo)體材料特別適合于需要高功率和高頻率的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兿拗屏四芰繐p失，并允許產(chǎn)生較小的形狀因子。

提高可持續(xù)性和電氣化推動(dòng)了SiC和GaN功率器件的采用，預(yù)計(jì)這兩類器件的復(fù)合年增長率（CAGR）將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過整個(gè)功率半導(dǎo)體市場預(yù)計(jì)的5%的增長率。在基本情況下，SiC器件的年市場增長率預(yù)計(jì)為23%，GaN功率器件的年市場增長率預(yù)計(jì)為40%。

設(shè)備制造商可以通過推出專門加工SiC或GaN的機(jī)器來促進(jìn)創(chuàng)新并抓住新的機(jī)遇。鑒于對(duì)這些機(jī)器的需求將低于對(duì)主流前沿設(shè)備的需求，制造商應(yīng)仔細(xì)審查開發(fā)這些最初利基產(chǎn)品的商業(yè)案例。代工廠可以為更廣泛的無晶圓廠半導(dǎo)體廠商提供基于SiC和GaN的創(chuàng)新技術(shù)。

對(duì)創(chuàng)新功能的關(guān)注在高增長細(xì)分市場(如物聯(lián)網(wǎng))中可能尤其有價(jià)值，因?yàn)檫@有助于將產(chǎn)品與競爭對(duì)手區(qū)分開來(例如，通過優(yōu)化幾種射頻應(yīng)用中所需的快速切換)。幾個(gè)IDM和代工廠已經(jīng)在成熟的節(jié)點(diǎn)中開發(fā)這樣的產(chǎn)品。

半導(dǎo)體元件的先進(jìn)封裝。這些技術(shù)在操作過程中提供了更好的管理，允許公司將半導(dǎo)體元件放置得更近。由于連接點(diǎn)數(shù)量更多，這些芯片提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸率和更好的性能。此外，先進(jìn)的封裝允許半導(dǎo)體公司將成熟和領(lǐng)先的芯片結(jié)合在一個(gè)集成系統(tǒng)中，用于需要這兩種類型的應(yīng)用，從而降低成本。這種趨勢被稱為異構(gòu)集成，使公司能夠組合多個(gè)較小的芯片，而不是制造一個(gè)大芯片。較大的芯片通常具有較低的成品率，其下降通常與芯片尺寸成比例，因此異構(gòu)集成可能帶來巨大的成本優(yōu)勢。

2020年，先進(jìn)封裝市場的價(jià)值為200億美元，預(yù)計(jì)到2026年，這一數(shù)字將增至450億美元，屆時(shí)將占封裝收入的50%左右。盡管領(lǐng)先的IDM和鑄造廠正在推動(dòng)封裝創(chuàng)新，但先進(jìn)的技術(shù)也為價(jià)值鏈上的其他參與者創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，因?yàn)樗鼈兇碳ち藢?duì)新材料和新設(shè)備的需求。

專業(yè)應(yīng)用。專用集成芯片(ASIC)將明確定義的算法和功能集成到其芯片設(shè)計(jì)中，并為特定目的定制，如用于人工智能和云計(jì)算。這一領(lǐng)域最近發(fā)展迅速，可能會(huì)為更多的參與者提供一個(gè)良好的機(jī)會(huì)。希望專注于開發(fā)專用半導(dǎo)體的小公司仍會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的產(chǎn)品需求旺盛，即使它們的客戶群相對(duì)較小。

ASIC的客戶群包括許多不同的公司，如汽車OEM和Hyperscaler，他們的需求會(huì)有所不同。一些客戶可能會(huì)決定在內(nèi)部設(shè)計(jì)自己的ASIC，以改進(jìn)定制，使其產(chǎn)品與眾不同，并縮短交付周期。然后，他們將直接與鑄造廠合作，以滿足其制造需求。其他參與者，通常是較小的參與者，更喜歡有一個(gè)ASIC合作伙伴，負(fù)責(zé)從設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的所有步驟，因?yàn)檫@需要許多專業(yè)能力。

大膽的長期研發(fā)投資

半導(dǎo)體行業(yè)的R&D周期可能非常長，有時(shí)會(huì)超過十年，公司通?？床坏搅⒏鸵娪暗幕貓?bào)。從歷史上看，一些政府曾資助此類工作，因?yàn)榇蠖鄶?shù)上市公司并不總是對(duì)這種長期投資感興趣。

盡管許多投資者可能對(duì)長期提供資金持懷疑態(tài)度，但半導(dǎo)體公司已經(jīng)證明，大膽的長期投資最終會(huì)帶來豐厚的回報(bào)。例如，ASML花了17年時(shí)間和大約70億美元開發(fā)其極紫外光刻技術(shù)，包括批量生產(chǎn)該技術(shù)的能力。長期的R&D是值得的，因?yàn)樵摴ぞ攥F(xiàn)在是ASML的主要收入來源。同樣，Arm花了六年時(shí)間開發(fā)了一款64位處理器，該處理器現(xiàn)在是該公司收入的重要來源。

其他大量投資于長期R&D項(xiàng)目的公司可能有助于促進(jìn)技術(shù)飛躍——通常遠(yuǎn)不止減少節(jié)點(diǎn)——這可能有助于改善社會(huì)。比如，量子計(jì)算專用芯片的創(chuàng)造可以改善制藥開發(fā)、可持續(xù)性計(jì)劃和其他跨行業(yè)計(jì)劃。在大多數(shù)情況下，半導(dǎo)體公司專注于在他們已經(jīng)強(qiáng)大的領(lǐng)域增加投資，而不是進(jìn)入新的領(lǐng)域來進(jìn)一步擴(kuò)大他們的技術(shù)優(yōu)勢。

在動(dòng)蕩的世界中增強(qiáng)彈性

像其他企業(yè)一樣，半導(dǎo)體公司和其他行業(yè)利益相關(guān)者仍在試圖制定新的戰(zhàn)略，以管理新冠疫情危機(jī)帶來的巨大破壞，包括供應(yīng)鏈問題和需求變化。有一點(diǎn)是明確的:疫情大流行后的世界可能會(huì)變得更加動(dòng)蕩，這將要求企業(yè)具有更強(qiáng)的彈性。

在本地供需嚴(yán)重不匹配的市場，半導(dǎo)體公司可以考慮將更多產(chǎn)能用于最迫切需要的節(jié)點(diǎn)，以提供一些短期緩解。例如，歐洲終端客戶在很大程度上需要節(jié)點(diǎn)大于28納米的半導(dǎo)體用于汽車和工業(yè)應(yīng)用，而美國客戶對(duì)節(jié)點(diǎn)小于7納米的半導(dǎo)體有更高的需求。額外的產(chǎn)能可能最適合滿足這種需求。除了有助于當(dāng)?shù)厥袌?，這些舉措將增加供應(yīng)鏈的彈性，減少市場間的依賴。

半導(dǎo)體公司還可以通過提高靈活性和響應(yīng)能力來幫助縮短交付周期，例如擴(kuò)大供應(yīng)商基礎(chǔ)、加強(qiáng)定價(jià)策略、改善客戶的芯片分配、與行業(yè)組織合作探索芯片短缺的解決方案，以及邀請(qǐng)客戶共同投資定制芯片的開發(fā)。

當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢要求增加靈活性。雖然現(xiàn)在對(duì)半導(dǎo)體的需求強(qiáng)勁，但主要市場的低迷可能需要新的策略來最小化資本支出和最大化收入。例如，半導(dǎo)體公司可能會(huì)考慮修改其首付政策，并向客戶收取專用容量的預(yù)付款，或者他們可能會(huì)要求客戶提前18個(gè)月以上提供有約束力的需求預(yù)測。

強(qiáng)大的人才渠道

隨著半導(dǎo)體對(duì)產(chǎn)品差異化變得越來越重要，一些電子公司、汽車OEM和超大規(guī)模計(jì)算正在將芯片設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)部，以增加定制和消除瓶頸。這些舉措使得本已稀缺的半導(dǎo)體人才競爭比以往更加激烈。同時(shí)，隨著半導(dǎo)體功能的擴(kuò)展，芯片設(shè)計(jì)變得越來越復(fù)雜，這需要更多的勞動(dòng)力。五納米節(jié)點(diǎn)的勞動(dòng)力增加尤其多，這是最難設(shè)計(jì)的，需要最多的勞動(dòng)力。

隨著競爭的加劇，半導(dǎo)體公司明智的做法是加大招聘人才的力度，包括擁有工藝技術(shù)和運(yùn)營管理專業(yè)知識(shí)的員工。但首先，他們必須解決形象問題。在最近的一項(xiàng)員工調(diào)查中，半導(dǎo)體行業(yè)在工作場所吸引力的多個(gè)維度上排名低于科技和汽車行業(yè)，包括工作生活平衡、職業(yè)機(jī)會(huì)以及多樣性和包容性。

隨著半導(dǎo)體公司加大招聘力度，它們可能需要打造自己的品牌。通常情況下，半導(dǎo)體產(chǎn)品比終端產(chǎn)品受到的關(guān)注少，未來的員工可能對(duì)該行業(yè)中許多強(qiáng)大的創(chuàng)新型公司知之甚少。公司可能還需要評(píng)估薪酬、學(xué)習(xí)和發(fā)展機(jī)會(huì)，以確保他們與其他行業(yè)的企業(yè)處于同等水平。

勞動(dòng)力短缺的一個(gè)可能解決方案是與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)建立伙伴關(guān)系，特別是在人才非常短缺的市場。如果半導(dǎo)體公司考慮支持學(xué)習(xí)項(xiàng)目，并可能提供課程指導(dǎo)，畢業(yè)生更有可能擁有在該行業(yè)工作所需的技能。

改善半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的協(xié)作

芯片設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，加上價(jià)值鏈的轉(zhuǎn)移和人才競爭的加劇，增加了半導(dǎo)體行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的重要性。與客戶的合作已經(jīng)變得越來越普遍。例如，許多希望提高設(shè)計(jì)能力的汽車原始設(shè)備制造商現(xiàn)在正在與半導(dǎo)體公司合作，特別是在開發(fā)特定應(yīng)用解決方案方面，如自動(dòng)駕駛汽車。

在另一種類型的合作中，公司可以創(chuàng)建生態(tài)系統(tǒng)，其中參與者開發(fā)許多客戶可以利用的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）模塊。例如，Arm開發(fā)了一種處理器體系結(jié)構(gòu)，其他人可能會(huì)對(duì)其進(jìn)行許可。這一策略降低了所有相關(guān)方的成本。一些公司還與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)建立了強(qiáng)大的知識(shí)產(chǎn)權(quán)合作伙伴關(guān)系。

主要的半導(dǎo)體公司也有聯(lián)合開發(fā)和調(diào)整其技術(shù)模塊的悠久歷史，從而減少了組織創(chuàng)造不適合價(jià)值鏈的技術(shù)的機(jī)會(huì)。同樣，行業(yè)協(xié)會(huì)可以在為長期技術(shù)路線圖提供指導(dǎo)方面發(fā)揮重要作用，專門的半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)，如比利時(shí)的Imec，可以在競爭前研究期間召集參與者進(jìn)行合作。

除了合作伙伴關(guān)系之外，半導(dǎo)體公司可能還想實(shí)施一項(xiàng)計(jì)劃性的并購戰(zhàn)略，即在行業(yè)整合的過程中，圍繞一個(gè)特定的主題，對(duì)小型收購采取一系列方法。如果他們這樣做，他們可能會(huì)受益于專注于收購，這將使他們能夠進(jìn)入相鄰領(lǐng)域，打開重要市場，或增加對(duì)未來增長和擴(kuò)大其技術(shù)領(lǐng)先地位至關(guān)重要的能力。然而，目前目標(biāo)公司的稀缺性要求潛在收購方迅速調(diào)查和執(zhí)行合并。

與其他生態(tài)系統(tǒng)成員的合作也可以采取更加非正式的形式。如果多家半導(dǎo)體公司同意建設(shè)或擴(kuò)大設(shè)計(jì)和制造中心，它們可能更容易吸引人才，并可能獲得其他好處，如合作開發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的能力。

更大的產(chǎn)能

對(duì)于一些半導(dǎo)體公司來說，產(chǎn)能擴(kuò)張可能會(huì)帶來好處。但是考慮到建設(shè)和設(shè)備所需的巨額資金，公司領(lǐng)導(dǎo)在推進(jìn)之前必須仔細(xì)考慮工廠的生產(chǎn)能力。當(dāng)以每12英寸掩模層為指數(shù)時(shí)，操作和構(gòu)造成本隨著產(chǎn)能的增加而下降。例如，對(duì)于具有每周25萬LSPW能力的晶圓廠，建設(shè)和運(yùn)營成本都在30億美元左右。對(duì)于產(chǎn)能為40萬LSPW的晶圓廠，建設(shè)成本降至20億至30億美元，之后趨于平穩(wěn)。對(duì)于產(chǎn)能約為575000 LSPW的晶圓廠來說，運(yùn)營成本達(dá)到了一個(gè)平臺(tái)。

我們的分析表明，產(chǎn)能至少為60萬LSPW的晶圓廠會(huì)產(chǎn)生最佳的成本狀況。這相當(dāng)于每周12，000到20，000個(gè)晶圓開始，具體取決于產(chǎn)品。生產(chǎn)的芯片類型將顯著影響成本，隨著節(jié)點(diǎn)尺寸的縮小，成本將呈指數(shù)增長。建立一個(gè)產(chǎn)能至少為600，000 LSPW的40納米制造廠可能需要約50億美元，其中約80%的投資用于設(shè)備支出。但是生產(chǎn)最小節(jié)點(diǎn)尺寸的尖端晶圓廠可能要花費(fèi)100億美元甚至更多。

半導(dǎo)體公司或許可以通過在已經(jīng)有類似企業(yè)集群的地區(qū)建造晶圓廠來獲得一些成本優(yōu)勢，因?yàn)檫@可能有助于確保足夠的人才和資源(如土地、能源和水)。在另一個(gè)節(jié)省成本的舉措中，玩家可以嘗試改善工具連接和升級(jí)，以更快地收回投資成本。他們的努力可能包括與設(shè)備制造商建立伙伴關(guān)系，應(yīng)用先進(jìn)的分析技術(shù)來提高產(chǎn)量。例如，先進(jìn)的組合學(xué)習(xí)使建模成為可能，有可能在整個(gè)制造周期中取代物理測試的一些元素，從而降低成本和縮短上市時(shí)間。例如，公司可以使用數(shù)據(jù)從物理計(jì)量轉(zhuǎn)換到虛擬計(jì)量。

在芯片需求超過當(dāng)?shù)毓?yīng)的市場，一些政府官員也在考慮提高當(dāng)?shù)厍岸酥圃炷芰Φ牟呗?，特別是在供應(yīng)鏈中斷加劇和地緣政治問題使貿(mào)易變得復(fù)雜的情況下。在某些情況下，他們可能會(huì)補(bǔ)貼晶圓廠建設(shè)，研究表明，這可以幫助公司更快地收回投資。但許多政府官員可能沒有意識(shí)到他們?cè)谠噲D趕上領(lǐng)先市場時(shí)將面臨的所有挑戰(zhàn)。

由于半導(dǎo)體價(jià)值鏈如此復(fù)雜和專業(yè)化，在可預(yù)見的未來，該行業(yè)可能仍將是一個(gè)高度相互依賴的全球網(wǎng)絡(luò)。由于沒有哪個(gè)市場的公司具備整個(gè)端到端價(jià)值鏈所需的所有能力，因此每個(gè)公司都應(yīng)該專注于加強(qiáng)自己在領(lǐng)先領(lǐng)域的地位。

結(jié)論

雖然半導(dǎo)體隱藏在設(shè)備當(dāng)中，但在每個(gè)人的生活中扮演著比以往任何時(shí)候都更重要的角色，如從小學(xué)生到療養(yǎng)院的病人的需求。目前的半導(dǎo)體短缺突出了這一事實(shí)，并使該行業(yè)對(duì)運(yùn)行良好的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的依賴非常明顯。一些最令人興奮的趨勢，包括與自動(dòng)駕駛、車輛電氣化和人工智能相關(guān)的趨勢，依賴于半導(dǎo)體技術(shù)的不斷創(chuàng)新和穩(wěn)定的芯片供應(yīng)。我們相信，如果利益相關(guān)者現(xiàn)在做好準(zhǔn)備，抓住未來的機(jī)遇，這些趨勢將使未來十年成為“半導(dǎo)體黃金十年”。

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