2022美国半导体行业现状（附中英文版报告）

近日，美国半导体行业协会（SIA）发布了2022版美国半导体行业现状报告。

这个报告分为五大部分，分别是：行业概况、全球市场（多元化和消费者驱动）、资本和研发投资（保持美国半导体行业竞争力的驱动力）、美国就业、美国生产力。里面包含了大量详细的数据和图表分析。

从这个报告，我们可以了解到美国的半导体公司在高科技领域的研发投入是非常大的（超过销售收入的15% ），这也大大提高了美国在半导体行业的就业机会：1个半导体行业的工作平均带动了约5.7个其他领域的就业机会，这个数据是160万！

这一切，使得美国的半导体行业出口价值 达到620 亿美元，在美国出口中排名第五，仅次于成品油、飞机、原油和天然气。

因此，我们可以想象，美国为什么要针对中国等国家出台”芯片法案“了！

详细的2021年、2022年美国半导体行业现状报告中英文版请关注芯媒，私信“美国半导体”获取。

第 1 部分 行业概况

全球半导体行业是全球经济的关键增长领域

全球半导体销售额从 2001 年的 1390 亿美元增长到 2021 年的 5559 亿美元，年复合增长率为 7.18%。根据世界半导体贸易统计 (WSTS) 2021 年秋季半导体行业预测，全球半导体行业销售额预计将在 2022 年达到 6010 亿美元，在 2023 年达到 6330 亿美元。*

注：*WSTS，2021 年秋季半导体行业预测

美国半导体行业占全球市场份额近一半

美国半导体行业在 1980 年代经历了全球市场份额的重大损失。 1980 年代初期，美国的生产商占据了全球半导体销售额的 50% 以上。由于来自日本企业的激烈竞争、非法“倾销”的影响，以及 1985 年至 1986 年的严重行业衰退，美国工业在全球范围内总共失去了 19 个市场份额，它已经把全球行业市场份额的领导地位让给了日本半导体行业。

在接下来的10年，美国工业出现了反弹，到1997年，它重新获得了领导地位，全球市场份额超过50%，这个地位一直保持到今天。美国半导体公司在微处理器和其他尖端设备方面保持了竞争优势，并在其他一系列产品领域继续保持领先地位。此外，美国半导体公司在研发、设计和工艺技术方面保持领先的地位。今天，总部设在美国的公司拥有最大的市场份额，占46%。其他国家的产业在全球的市场份额在7%到20%之间。

美国半导体公司销售额呈现稳定的年度增长

总部位于美国的半导体公司的销售额从 2001 年的 711 亿美元增长到 2021 年的 2575 亿美元，年复合增长率为 6.65%。总部位于美国的公司的销售增长表现出与整个行业相同的周期性波动。

美国半导体公司在主要区域半导体市场保持市场份额领先地位

2021年，位于美国的半导体公司占据了半导体市场总份额的46.3%，是所有国家半导体行业中最多的。在所有主要国家和地区的半导体市场中，总部位于美国的公司也保持着销售市场份额的领先地位。

在美国完成的大部分半导体制造是由美国公司完成的

2021 年，美国大约 80% 的半导体晶圆制造能力由总部位于美国的公司占据。 总部位于亚太地区的半导体公司占美国产能余额的大部分，占 10%。

资料来源：IC Insights 全球晶圆厂数据库和 SIA Estimates

美国半导体行业在美国的制造基地比任何其他国家都多

2021 年，美国总部公司的前端半导体晶圆产能中约有 43% 位于美国。美国总部前端半导体晶圆厂产能的其他主要地点是新加坡、欧洲、台湾和日本。

资料来源：IC Insights 全球晶圆厂数据库和 SIA Estimates

美国半导体制造能力在美国的份额正在萎缩

由于其他国家政府提供的雄心勃勃的芯片制造激励措施以及行业的持续整合，美国半导体制造能力在美国的份额在过去 8 年中下降了 10% 以上。

资料来源：IC Insights 全球晶圆厂数据库和 SIA Estimates

半导体是美国最大的出口产品之一

2021 年，美国半导体出口价值 620 亿美元，在美国出口中排名第五，仅次于成品油、飞机、原油和天然气。在所有电子产品出口中，半导体占美国出口的最大份额。

第 2 部分 全球市场：多元化和消费者驱动

全球半导体销售由消费者最终购买的产品驱动

绝大多数半导体需求是由最终消费者购买的产品驱动的，例如笔记本电脑或智能手机。新兴市场的消费需求日益受到推动，包括亚洲、拉丁美洲、东欧和非洲。

注：军事最终用途包括在政府中。资料来源：世界半导体贸易统计 (WSTS)。

全球半导体销售因所售产品类型而异

随着行业为最终用途行业的应用开发更先进的产品和工艺技术，半导体技术迅速发展。近年来，全球半导体行业最大的部分是内存、逻辑、模拟和 MPU。 2021年，这些产品占半导体行业销售额的79%。

资料来源：世界半导体贸易统计 (WSTS) 和 SIA 估计。

亚太地区是最大的区域性半导体市场，中国是最大的单一国家市场

2001 年，随着电子设备生产向该地区转移，亚太市场的销售额超过了所有其他地区市场。从那时起，它的规模成倍增长，从 398 亿美元增加到 2021 年的 3430 亿美元以上。到目前为止，亚太地区最大的国家市场是中国，占亚太市场的 56%，占全球市场的 35%。该数据仅反映了半导体对电子设备制造商的销售情况——包含半导体的最终电子产品随后被运往世界各地供消费。

资料来源：世界半导体贸易统计 (WSTS) 和 SIA 估计。

第 3 部分 资本和研发投资：保持美国半导体行业竞争力的驱动力

资本和研发的年总投资水平在行业中处于较高水平

2021 年，包括无晶圆厂公司在内的美国半导体公司的研发和资本支出总额为 906 亿美元。从 2001 年到 2021 年，年复合增长率约为 5.9%。以销售份额计的投资水平通常不受与市场周期性相关的波动的影响。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 提供。

资本和研发投资对于维持具有竞争力的美国半导体行业至关重要

为了在半导体行业保持竞争力，公司必须不断将很大一部分收入投入到研发以及新的厂房和设备中。行业技术变革的步伐要求公司开发更复杂的设计和工艺技术，并引入能够制造具有更小特征尺寸的组件的生产机器。设计和生产最先进的半导体组件的能力只能通过持续致力于跟上大约 30% 销售额的全行业投资率来保持。保持技术前沿的需要导致了一些极端的波动，例如 2001 年和2002 年，销售额急剧下降，而研发和资本设备的支出并没有以同样的速度下降。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 提供。

美国工业的资本支出和人均研发投资非常高，2021 年达到 206,000 美元

从 2001 年到 2021 年，每名员工的总投资（以研发和新厂房和设备总投资衡量）以每年约 3.4% 的速度增长。这些支出在 2001 年超过了 100,000 美元，但在 2001 年的经济衰退之后，在 2003 年下降到大约 91,000 美元。每位员工的投资在 2006 年增加到超过 100,000 美元。 2008-2009 年的经济衰退导致 2009 年和 2010 年每位员工的投资下降，但在 2012 年恢复并在 2021 年增长到创纪录的 206,000 美元。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 提供。

美国半导体行业研发支出一直居高不下，反映出研发对半导体生产的内在重要性

从 2001 年到 2021 年，美国半导体行业的研发支出以约 6.9% 的复合年增长率增长。美国半导体公司的研发支出往往始终居高不下，无论年销售周期如何，这反映了投资研发对半导体的重要性生产。 2021年，美国半导体行业在研发方面的总投资总额为502亿美元。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 填写。

过去 20 年，每年研发支出占销售额的百分比超过 15%，是美国所有行业的最高水平

在过去的 20 年里，每年的研发支出占销售额的百分比已超过 10%。这一比率在美国经济的主要制造业部门中是前所未有的。研发支出对于半导体公司的竞争地位至关重要。技术变革的快速步伐需要工艺技术和设备能力的不断进步。 2001 年和 2002 年研发的增长是由于该行业对技术未来的承诺，尽管经济不景气。 2003-2004 年以及 2020-2021 年的减少不是由于研发预算的削减，而是由于行业增长强于预期，收入增长快于预期。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 提供。

美国半导体行业在研发支出占美国主要行业销售额的百分比方面处于领先地位

美国半导体行业的研发支出率在关键的主要高科技工业领域中名列前茅。根据 2021 年欧盟工业研发投资记录，就研发支出占销售额的百分比而言，美国半导体行业仅次于美国制药和生物技术行业。

注：*不包括半导体。

由于方法和源数据的差异，半导体行业份额与第 18 页表格略有不同。

资料来源：2021 年欧盟工业研发投资记录。

美国半导体行业的研发支出占销售额的百分比高于其他任何国家的半导体行业

美国半导体行业的研发支出占销售额的百分比是其他任何国家的半导体行业都无法超越的。

注：由于方法和源数据的差异，半导体行业份额与第 18 页表格略有不同。资料来源：2021年欧盟工业研发投资记录。

美国半导体行业是高度资本密集型行业，每年行业在资本设备上的支出占销售额的比重往往很高

2021 年，美国半导体行业的总资本支出为 405 亿美元。由于 1999-2001 年期间主要新设施的建成以及铸造厂的使用增加，资本支出从 2001-2003 年下降。 2004 年出现反弹，2005 年行业在资本支出占销售额的百分比方面处于平衡状态。 2011 年，继 2009 年因全球经济衰退而大幅下滑后，资本支出反弹至 237 亿美元。 2021 年，随着芯片制造商提高产能以满足半导体需求的激增，资本支出超过 400 亿美元。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 提供。

过去 20 年，年资本支出占销售额的百分比平均在 10% 到 15% 之间，是美国所有行业中最高的

在过去 20 年中，除 2 年外，年资本支出占销售额的百分比均超过 10%。这一比率在美国经济的主要制造业部门中非常高。对于半导体制造商而言，资本支出对其竞争地位至关重要。行业创新的快速步伐需要大量的资本支出，以继续生产更先进的设备。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 提供。

第 4 部分 美国就业

美国半导体行业提供了四分之一的美国直接就业机会和超过一百万的额外美国间接就业机会

其中，277,000个美国半导体行业的直接工作，每1个美国半导体工作支持、带动了5.7个美国经济其他领域的就业机会，这相当于超过160万个额外的美国工作。

第 5 部分 美国生产力

过去 20 年，美国半导体公司的生产力快速提升

自 2001 年以来，美国半导体行业的劳动生产率增加了一倍以上。这些生产率的提高是通过保持较高的资本投资水平和研发支出率来实现的。 2021 年，美国半导体行业的人均销售收入比率超过 670,000 美元。

资料来源：美国半导体公司对美国 SEC 和 SIA 估计的 10K 和 10Q 提供。

详细的2021年、2022年美国半导体行业现状报告中英文版请关注芯媒，私信“美国半导体”获取。

半导体行业封测工厂热门专业术语的详解；

作为一个半导体行业的从业人员，大家或多或少知道一些“洋文”。它就是我们工作中的术语。术语可以是特定行业通用的，也可以是某个公司独有的。所以,这部分知识只有在特定的人群中才能发挥作用。这就是“内行人看门道，外行人凑热闹”。作为有着近十年从业经验的内行人，我们这一期就来学习一下在半导体行业封测工厂中使用频率较高的术语。

一、 RoHS

Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipmen 限制在电子电气设备中使用某些有害成分；

该标准的目的在于消除电器电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯 和多溴二苯醚共6项物质，并重点规定了镉的含量不能超过0.01%。当然，随 着人类对环境保护需求的发展,越来越多的有毒化学成分会被增加进RoHS里 面。比如,在2015年欧盟公布了RoHS2.0修订指令---(EU)2015/863,该指令主 要修订了RoHS2.0附件1中新增了DEHP、BBP、DBP、DIBP管控物质（其中以Nexperia公司为例，该公司承诺遵守(EU)2015/863标准,在Download multiple product compositions | Nexperia可以查询和下载产品的中文版或英文版ROHS报告)。2019年7月 22日起,欧盟补充了电子电气中DEHP、BBP、 DBP、 DIBP的含量分别不得超 过0.1%的要求。

二、 ESD

Electrostatic Discharge 静电放电；

静电放电是由接触、短路或介电击穿引起的两个带电物体之间瞬间的电流流动。首先是静电累积，它可以是摩擦起电或者静电感应引起的。当两个带着不同电荷的物体靠近时，或者当它们之间的介电介质破裂时,通常会产生肉眼可见的火花,就会发生ESD,静电放电可以产生绚丽的电火花,甚至能听到类似雷爆声。还有一种看不见听不着的形式，但也不影响它破坏敏感元器件。

ESD在工业领域可以造成严重的事故，像天然气、燃料蒸汽、粉尘的爆炸...也包括半导体元器件或者设备的损伤,这种损伤可以是永久性地失效,也可以是客户使用端的不良。静电防护就显得尤为重要,可以被采取的手段有设备接地,穿戴防静电服，控制车间湿度等等。

三、 BIM

Break-through in Manufacturing (reel to reel process)；​

字面翻译比较奇怪，制造的重大突破，我们习惯直接喊BIM line。它是目前国内部分半导体封测工厂的首创的一种生产模式，具体情况我们可以了解Nexperia公司产线上的特别。同时如果我向别人介绍我曾在安世的BIM line工作过，也一定会跟他们解释一下什么是BIM，因为他们很可能不知道这个短语的意思。现在的你通过本章节也已经掌握了一个半导体行业封测工厂独有的术语了。（还有一种是STS: Strip to Strip)

四、 FACC

Final test and Acceptance test；

我们产品的目的是达到客户的使用需求,这时候就要考虑客户的需求是什么。我们可以从两方面考虑,一是电特性需求,二是可靠性需求。

客户从半导体封测工厂的官网(Essential Semiconductors)上找到每个产品的datasheet (数据手册) ,这份数据测试包含了这个产品的基本的信息,比如封装类型，外观layout，印字，电特性，特性曲线等更多的信息。FACC spec就是该公司为了满足客户电特性需求的编写的测试规格，里面会包含多个测试项目同时也规定它们的测试条件和合格范围。测试工程师会根据测试规格编写测试程序。大家可能知道的测试项有漏电大小,击穿电压,正向导通电压, Rdson等等。不同类型的产品需要关注的测试项也不一样。

另一方面，测试也是帮助我们保证产品可靠性的一个途径。如果在封装过程发生异常,我们希望能从测试中侦测并筛出一些问题产品。关注每个lot的测试结果,这也是PQE (产品工程师)的工作之一。

好了，本期的跟大家分享的内容就到这里了，请大家期待下一期的精彩吧！

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