2019年，新冠病毒導致供應鏈中斷，帶來了前所未有的挑戰，對全球經濟產生了連鎖反應。2020年，疫情抑制了供應，造成了需求的意外波動。一些下游行業減少了生產和芯片采購，而另一些行業則看到，在全球封鎖期間，為了維持關鍵功能，對半導體的需求飆升。這種動態的背后，是巨大的全球物流和運輸網絡的混亂，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戰略削弱。在全球范圍內發生的供應鏈中斷中，全球半導體短缺扮演了一個特別重要的角色。
為此，半導體行業將生產能力推到了極限，準備在2021年將產量提高到歷史最高水平。在整個疫情期間，該行業為國家的關鍵基礎設施、國防工業基礎、制造業、醫療保健部門、勞動力和數字解決方案提供了動力，應對越來越多的新老挑戰。與此同時，供應鏈也面臨挑戰。在后疫情時代加速數字化的過程中，急劇的市場波動給該行業滿足不斷擴大的全球需求的能力帶來了巨大壓力。當前，該行業在一個來自多個關鍵經濟部門的競爭和不斷增長的需求的艱難的環境中運營。盡管芯片制造商在短期內夜以繼日地盡一切可能提高產量——而且半導體產量遠高于疫情前的水平——但供應鏈方面的挑戰依然存在。
理解這些挑戰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。根據最終用戶的類型，半導體器件要經過一個分銷商、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，就會錯過整個經濟范圍內短缺的更深層次的潛在挑戰。
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、國家和全球歷史上發生的一件不尋常的事件之后，市場需求發生了急劇和根本性的變化。對芯片的需求正在全面增長，所有地方的產能都必須擴大，以滿足現在和未來的需求。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系統，并與我們的盟友密切合作和協調，確保美國在技術創新和能力方面的持續領先地位。
作為半導體行業協會，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業鏈中的角色。
半導體供應鏈是一個復雜的、全球公司和地區整合的產業鏈，需要以更低的成本提供越來越創新的設備。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勢以及弱點。
美國在電子設計自動化（EDA）、核心知識產權（IP）、芯片設計和先進制造設備等研發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動的創新生態系統。東亞的盟國經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模資本投資、政府持續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，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，依靠自由貿易將世界各地的材料、設備、知識產權和產品運送到每項活動的最佳地點。這種基于地域專業化的全球供應鏈結構為該行業帶來了巨大的價值，并為客戶增加了創新并降低了成本，但它也造成了每個地區需要評估的漏洞。
在這些風險中，制造業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，該行業需要市場驅動、政府資助的激勵計劃，以實現更多元化的區位分布，包括擴大美國的制造能力、生產基地和關鍵材料的供應來源。這將使美國能夠在領先節點保持最低限度的可行制造能力，以滿足國內對用于國家安全系統、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供應商組成的專業生態系統的幾個步驟支持：
確定基礎材料和化學工藝，以創新設計架構和制造技術；
設計納米級集成電路，實現電子設備正常工作的關鍵任務；
高度專業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，將晶圓廠生產的硅片轉換成成品芯片，然后組裝成電子設備；
來自專業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 年各自占行業研發、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）的技術節點（以納米為單位）、半導體材料類型和設備類型。
技術節點行業數據
制造工藝技術的進步通常用“節點”來描述。術語“節點”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，節點尺寸越小，芯片越強大，因為在相同尺寸的區域上可以放置更多的晶體管。這就是“摩爾定律”背后的原理，這是半導體行業的一項重要觀察和預測，它指出邏輯芯片上的晶體管數量每 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步伐。當今智能手機、計算機、游戲機和數據中心服務器中使用的先進處理器是在 5 到 10 納米節點上制造的。使用 3 納米工藝技術的商業芯片制造預計將于 2022 年末開始。
雖然用于數字應用的邏輯和存儲芯片極大地受益于與較小節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點上進行，從當前用于高級邏輯的 5 納米“領先節點”到用于分立、光電子、傳感器和模擬半導體的 180 納米以上的傳統節點。什么構成“前沿”節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% 的全球產能位于 10 納米以下的節點上，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）
材料類型的行業數據
參與半導體制造的公司也依賴專業的材料供應商。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。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）
設備類型的行業數據
半導體制造使用由專業供應商提供的 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，例如光刻和計量工具，都集成了數百個技術子系統，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涉及數百個步驟，因此在流程早期出現的任何缺陷都會浪費后續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，以確保可以確認和保持一定的良率
現代工廠還使用先進的自動化和過程控制系統進行直接設備控制、自動化材料運輸和實時批次調度，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和組件，例如光學或真空子系統、氣體和流體管理、熱管理或晶圓處理。這些子系統由數百家專業供應商提供。開發和制造這種先進、高精度的制造設備需要大量的研發投資。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。2019年半導體設備制造商整體研發占比9%，增加值占比11%
c.對于生產的任何集成電路（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、產品類型、相關技術節點（以納米為單位），并根據預期的最終用途對2019、2020和2021年的年銷售額進行估計。
產品類別的行業信息
半導體是高度專業化的組件，可為電子設備提供處理、存儲和傳輸數據的基本功能。今天的大多數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。行業分類法通常描述了30多種產品類別，可以大致分為（i）邏輯；（ii） 離散、模擬和其他 （DAO）；（iii） 內存。占行業收入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、通用邏輯產品、微控制器 （MCU） 和允許設備連接到網絡的連接產品。DAO占行業收入的32%，包括傳輸、接收和轉換處理連續參數（如溫度和電壓）信息的半導體。最后，占行業收入26%的內存是用于存儲信息以執行計算的半導體。計算機處理存儲在其內存中的信息，內存由各種數據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隨機存取存儲器 （DRAM） 和用于永久存儲的 NAND 存儲器。
下圖按產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，全球半導體行業的最大部分是存儲器、邏輯、模擬和MPU。2020年，這些產品占半導體行業銷售總額的78%，達到3430億美元。
在過去的20年中，全球所有產品類別的半導體銷售額都在穩步增長。
技術節點
今天的晶圓制造涉及廣泛的節點，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納米以上的傳統節點。美國目前在先進節點（10納米或以下）上的產能占全球的28%，但目前缺乏前沿（5納米及以下）的產能。
d.對于組織銷售的半導體產品，確定那些訂單積壓最多的產品。然后對于總數和每個產品，確定產品的屬性、過去一個月的銷售額以及制造和包裝/組裝的位置。
列出每個產品目前的前三名客戶，以及每個客戶估計占該產品銷售的百分比。
半導體用于跨越主要經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、數據中心和寬帶網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容，如先進的駕駛輔助系統（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.對于生產過程的每個階段，確定你的公司是在內部還是外部執行該步驟。對于貴組織的頂級半導體產品，估計每個產品的 （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
技術的復雜性和對規模的需求導致了專注于價值鏈特定部分的商業模式的出現。
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，執行設計、制造、以及內部組裝、封裝和測試活動。在實踐中，許多IDM擁有混合“fab-lite”模型，他們將部分生產和封裝外包。在該行業的最初幾十年，IDM模式占主導地位，但研發和資本支出的投資規模迅速增加，產生了對規模和專業化的需求，從而導致了無晶圓代工模式的出現。目前，IDM模型對于專注于內存和DAO產品的公司更為常見，這些產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%。
隨著行業轉向小型技術節點，開發成本不斷上升。隨著尖端節點成本的不斷上升，越來越少的IDM繼續在領先節點開發工藝技術，轉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IDM沒有足夠的內部安裝制造能力來滿足他們的所有需求。這種商業模式使代工廠能夠分散與在設計公司和 IDM的更大客戶范圍內建造現代晶圓廠所需的大量前期資本支出相關的風險。大多數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。撇開內存不談，在過去五年中，代工廠為DAO和邏輯產品增加了60%的行業增量產能。目前代工廠占整個行業制造能力的35%，如果不包括內存，則為50%。在使用更先進的12英寸/300毫米晶圓尺寸的先進節點（14納米或以下）和尾節點（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納米節點上進行制造。
f.對于您組織的頂級半導體產品，列出每個產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的庫存水平的數據。但是，我們能夠提供關于應對大流行的工業產出的數據。
為應對不斷增長的需求，芯片制造商在2021年將產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%，所有區域市場和主要產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下新紀錄。
半導體公司通過分銷商銷售大部分產品，分銷商轉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——數以萬計的小客戶，如果擁有全職的內部銷售團隊，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品線，這些不需要內部銷售或技術支持，因為他們提供了維持業務的低成本解決方案。分銷渠道的使用因公司而異，根據半導體公司 2020年的年報，通過分銷商產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50%的收入。
g.去年影響公司向客戶提供產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濟的現象。根據埃森哲的數據，94%的《財富》1000強企業報告稱，COVID-19導致供應鏈中斷，75%的企業對其業務產生了負面或嚴重的負面影響。從制造業到消費品，世界各地的所有行業都受到了對設施和勞動力封鎖的影響。全球物流和運輸網絡的大規模錯位導致港口擁堵、生產和交付延遲以及消費價格上漲。原材料、中間產品和關鍵零部件的制造短缺對眾多終端市場產生了連鎖反應。供需沖擊暴露了全球供應鏈中的脆弱性，這些脆弱性已經因 COVID-19 之前的地緣政治摩擦和精益生產戰略而變得緊張。在像我們這樣相互關聯的經濟體中，全球價值鏈的中斷引發了一場完美風暴，半導體供應鏈也未能幸免于這些動態。
COVID-19 爆發
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量放緩。中國深圳鹽田港口和寧波-舟山港口爆發疫情，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，以應對Delta變種病毒的爆發，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，并延遲了四到八周。一家大型制造商2020年51%的鞋類產品在越南生產，預計7月至10月期間越南的生產時間將損失10周。馬來西亞是智能手機、汽車發動機和醫療設備的主要生產地，由于 COVID-19 病例的爆發，經歷了多次工廠關閉和人員短缺。據估計，全球半導體供應的7%要經過馬來西亞，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）在內的芯片制造商被迫關閉了奧斯汀的生產工廠。3月，瑞薩電子位于日本Naka的旗艦工廠發生火災，損壞電鍍機器并關閉批量生產300毫米半導體晶圓的生產線三個月。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的訂單出貨比的數據。
i.如果對產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需求驅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，預計還會繼續增加。在整個大流行期間，半導體行業在應對大流行以及隨后的經濟復蘇和復原努力中發揮了關鍵作用。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。這包括醫療保健和醫療設備、電信、能源、金融、交通、農業、制造業、航空航天和國防。半導體還支持 IT 系統，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，包括醫藥、金融、教育、政府和食品配送。該行業一直是為經濟和公共衛生領域的眾多問題開發解決方案的關鍵，包括救生醫療設備、呼吸機、公共測試和追蹤、疫苗開發以及抗擊全球大流行所需的通信網絡和能力。
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。《世界半導體貿易統計（WSTS）半導體市場預測》（2021年6月）預測，2021年全球半導體行業銷售額將增加到5270億美元，比其2020年秋季預測的2021年有所上調。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）、自動駕駛和物聯網 （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幾代蜂窩技術成為可能，導致最近引入了5G。短期內，需求驅動因素經歷了一些由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，這些轉變導致需求持續增長。半導體需求的長期增長動力已經穩固，在可預見的未來，該行業是全球經濟的關鍵增長領域。然而，該行業必須首先在短期內應對更廣泛的供應鏈中斷，并采取措施在長期內建立更具彈性的供應鏈。
j.貴公司是否有可用產能？如果有，是什么阻止了該產能的擴展？
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中的份額從 1990年的37%穩步下降到2020年的12%。Fab經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惠補貼、稅收優惠和其他政府激勵措施，雄心勃勃地投資于國內制造業。
這些投資的結果導致全球約75%的半導體制造能力集中在東亞，但也存在重要區別。例如，美國的盟友和合作伙伴目前占據了前沿生產的大部分，中國臺灣占全球領先和先進節點產能的47%，10納米及以下用于先進邏輯器件，韓國生產的內存占全球產能的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，中國政府繼續將半導體行業作為經濟增長和技術領先的驅動力，預計到2030年，將在全球新增產能中占40%左右。相反，目前計劃中的工廠建設數據表明，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量？如果是，以什么方式，在什么時間范圍內，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。與大多數其他行業相比，該行業在資本和研發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）的研發和資本支出總計為742億美元。從2000年到2020年，研發與資本支出的復合年增長率約為5.6%
2020年，美國半導體行業僅在研發方面的總投資就達到440億美元。該行業每年將大約五分之一的收入用于研發。根據紐約大學斯特恩商學院發布的2021年數據，就研發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。美國半導體行業的研發支出占銷售額的百分比是任何其他國家的半導體行業都無法超越的。
為了在兩年或更長的時間內增加產量，資本支出率是行業進展的良好指標，從2021年開始，有一個明顯的增長和持續水平的趨勢。預計 2021 年全球半導體行業的資本支出 （capex） 將達到創歷史最高水平的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，全球半導體行業的目標是在全球范圍內增加超過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 數據庫，SIA
該行業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“基本業務”，以確保在政府封鎖和其他人員流動限制的情況下繼續運營。
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。利用率是系統被利用的時間相對于它們可用于生產的時間。半導體工廠的“充分”利用率通常是 80% 的產能利用率，以便進行預防性維護、維修、升級和認證程序，以保持產量和質量。高利用率提高了設備生產率，但會增加未來發生代價高昂的故障的風險。這包括生產用于計算、服務器和圖形處理應用的尖端芯片的先進節點晶圓廠，以及生產用于汽車和消費電子產品的半導體的成熟節點晶圓廠。這種利用率水平對半導體行業緩解芯片短缺短期影響的努力至關重要，但從長期來看，這是不可持續的。
從各個方面來看，利用率的提高都導致了產能的顯著擴張，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 晶圓廠每月新增產能為 545,000 片。據估計，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品越來越重要的半導體器件）的新產能已經翻了一番。
創紀錄的芯片銷售額：2021年第二季度的半導體產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品的能力？
全球半導體行業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。克服全球芯片短缺需要旨在建立長期產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。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略的轉變。
（1）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能。
問題的核心是，半導體在各個經濟領域都供不應求。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），該法案為國內芯片生產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 和牛津經濟研究院在 5 月發布了一份報告，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，據推算，美國的非晶圓廠半導體設計公司的雇用人數將增加9.2萬名
根據《美國芯片法案》，一項 520 億美元的聯邦激勵計劃將對美國的半導體工業基礎設施以及更廣泛的經濟和勞動力產生持久影響，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和就業的累計影響將分別為1,477億美元和110萬美元。如此規模的投資將使未來十年在美國建設 19 座先進的晶圓廠，使預期的晶圓廠數量增加一倍，并使美國的產能增加 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》規定的規模和范圍，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運營的前置時間——最終縮短在美國增加芯片產量所需的時間，推進半導體研發的前沿，提高供應鏈的彈性和安全，并滿足不斷增長的消費者需求。
（2）擴大全球市場的貿易政策
除了制造業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。大多數半導體需求是由消費者最終購買的產品驅動的，包括筆記本電腦和智能手機等通信設備。芯片行業 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，隨著設備生產轉移到該地區，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域市場。從那以后，它的規模從 398 億美元增加到 2020 年的超過2710億美元。亞太地區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%。
（3）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揮有影響力的作用，對國家更廣泛的技術生態系統產生影響，SIA 對商務部在該領域尋找可能的選擇表示贊賞。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和其他形式制造業的遺留節點的產能，同時創造廣泛的經濟價值。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調，美國政府可以加速寬帶解決方案向更新的工藝節點的遷移，并代表了解決傳統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
（4）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，汽車行業的一些人取消了現有訂單，導致對汽車行業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和強勁銷售出現，汽車工廠恢復生產，并在2020年下半年出現強勁的銷售。汽車行業前所未有的需求突然增加，與已經轉向其他終端市場的產能發生了沖突。由于生產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過程提供穩定性，并有助于避免未來的供應中斷。
盡管有這些限制，半導體行業還是滿足了不斷增長的需求，對汽車行業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，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果。
汽車銷售反映了整個市場的動態。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，汽車行業的增長幅度最大，從- 27%增至66%。
（5）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。
（6）WSTS：利用現有行業數據
為了提高半導體供應鏈的透明度，終端用戶應該利用現有的行業數據資源。世界半導體貿易統計 （WSTS） 是半導體行業的市場數據標準。WSTS 數據按價值、數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/地區市場的數百種半導體子產品的半導體銷售月度趨勢。自 1976 年以來，半導體行業一直在運行這種銷售跟蹤功能，因此它在跟蹤行業表現方面積累了豐富的經驗并建立了強大的記錄數據。這些數據是半導體公司每月提供的主要來源數據，并匯總在一起，因此不披露個別公司的數據。SIA可以提供更多關于WSTS數據價值、WSTS計劃收集的特定銷售和市場數據以及數據收集計劃工作方式的詳細信息。
