半導體是能夠傳導或阻斷電流的材料，盡管該術語通常指的是集成電路 —— 包含晶體管、電阻器和電容器的緊湊型芯片。這些芯片構成了所有現代計算系統的基礎，支持數據的處理、存儲和傳輸。半導體的制造依賴于一系列高度專業化的生態系統和公司，首先是將數十億個晶體管安裝到芯片上所需的先進軟件和設計。然后是實際的硅晶圓本身，以及在其上雕刻圖案的復雜設備。接下來，制造廠采用數十年來不斷改進的工藝和技術，以及數十億美元的研發投入，將晶體管制成。最后，芯片被封裝并分發給設備制造商，用于智能手機、汽車和其他電子設備。

盡管半導體供應鏈的復雜性確保了它們仍將是一個全球一體化產業的一部分，但各國政府越來越將其視為國家或地區安全的關鍵方面。近期的地緣政治沖擊暴露了全球對半導體的嚴重依賴，以及其錯綜復雜的供應鏈的脆弱性。此外，不斷升級的國際競爭局勢促使各國政府和企業評估總部位于中國臺灣的臺積電風險，臺積電生產著全球70%至90%的最先進晶體管。

與此同時，對更強大人工智能能力的競爭推動了對先進芯片的需求，尤其是圖形處理器（GPU），數千甚至數百萬個GPU為用于訓練人工智能模型的數據中心提供動力。美國公司英偉達（Nvidia）就是這種巨大需求的體現，該公司生產高端圖形處理器，其市值在2023年1月至2024年1月期間增長了兩倍多。

自2022年10月拜登政府首次針對中國大陸實施擴大出口管制以來，半導體已成為美國的戰略重點。各國的目標是加強對涵蓋傳統和高端設備的半導體的國內管控，以在遭遇外國災難時保護自己。華盛頓和北京也希望獲得高端芯片，以開發人工智能系統，雙方都認為這對于在日益激烈的安全競爭中占據上風至關重要。通過美國出口管制，華盛頓利用其在設計和制造設備方面的優勢，以及與日本和荷蘭的合作伙伴關系，限制中國大陸獲取尖端半導體。與此同時，許多國家或地區（尤其是中國大陸）已經表明，國家或地區補貼和指導對于在全球競爭中培育國內產業至關重要。

本報告對半導體的分析基于八大支柱。芯片設計和工具、經濟資源、人力資本和制造業被賦予了最大的權重。這是因為這些支柱代表了關鍵的瓶頸：復雜的設計軟件支持尖端架構，巨額資本投資為必要的設施和關鍵基礎設施提供資金，專業人才推動創新，先進的制造技術決定了生產質量和產量。設備、組裝和測試、專用材料和晶圓、全球參與者以及監管支柱的權重較低，以反映它們對一個國家或地區半導體產能的支持作用。

不同國家或地區的半導體實力

關鍵判斷

1. 沒有哪個國家或地區能夠完整、端到端地掌控先進半導體的供應鏈。

美國在芯片設計、工具和設備方面表現出色，但在制造和加工方面卻落后。中國大陸在經濟資源、封裝測試以及制造和加工方面處于領先地位，在材料和化學品投入的開采和精煉方面具有顯著優勢。然而，中國大陸在設備、專用材料和晶圓方面仍然相對較弱。中國臺灣在專用材料、晶圓以及制造和加工方面占據主導地位，但依賴外國設備。日本和韓國在人力資本、芯片設計、工具以及制造和加工方面都實力雄厚，但兩國的領先企業仍然嚴重依賴中國大陸市場。

2. 美國、日本、中國臺灣和韓國在半導體領域的主導地位持續存在于供應鏈的關鍵節點：先進制造和加工、芯片設計、工具以及設備。

由于成本高昂和技術壁壘，這些支柱在本指數涵蓋的所有支柱中差異最大。雖然許多國家或地區正在大力投資以縮小這些差距，但僅靠資本不太可能建立端到端的半導體生產能力；如果各國希望擺脫對現有領先者的依賴，他們需要同時確保設備安全并推進芯片設計。

3. 盡管中國大陸的芯片制造產能在其他國家或地區中處于領先地位，但要超越全球領先的中國臺灣和韓國，在先進芯片制造領域仍面臨極大的挑戰。

從歷史上看，只有在其他已經在低端芯片制造領域站穩腳跟的國家或地區取得創新突破時，在先進芯片制造領域領先的國家或地區才會被取代。雖然中國大陸擁有比中國臺灣和韓國更低的低端芯片制造經驗和運營成本，但它正努力在該行業的多個領域取得突破，同時還面臨著美國在使用領先設計或設備方面的限制，這是一個前所未有的障礙。然而，評估中國大陸的進步并不容易，因為美國的出口管制促使中國大陸企業淡化其進步。

其他發現

· 半導體實力領先的國家或地區投入了最多的資金，以保持其企業的領先地位。

繼中國大陸和美國之后，承諾為國內半導體投資提供最多公共資金的國家或地區目前在半導體價值鏈中占據主導地位：日本、韓國和歐洲（以德國為首），中國臺灣的排名較低，但在所有25個國家或地區中仍然很高。日本已宣布為其國內半導體初創公司Rapidus提供超過110億美元的補貼，該公司的目標是到2027年生產出尖端芯片。韓國去年公布了到2047年建成全球最大半導體集群的計劃，并正在投資其傳統上占主導地位的存儲器和邏輯電路領域，目前中國臺灣企業在這些領域處于領先地位。歐盟的《歐洲芯片法案》將動員約200億美元吸引外國公司并促進國內公司的發展。

政府支持一直在半導體實力中發揮著作用，領先國家或地區也承認這一點。

· 美國的半導體優勢是在全球化經濟中建立起來的，但出口管制對這一模式構成了挑戰。

由于美國出口管制限制了其進入中國大陸市場，美國半導體制造設備生產商尤其遭受沖擊。雖然對中國大陸企業的封鎖也影響了芯片設計公司 —— 美國在半導體行業中占據主導地位的領域 —— 但人工智能芯片銷售的繁榮足以彌補領先設計公司的損失。設備制造商必須等待更長時間才能彌補損失，因為他們的客戶芯片制造商的采購頻率低于芯片制造商的客戶。美國設備制造商對中國大陸銷售的依賴加劇了他們對出口管制的反對，也強化了美國設立“科技基金”的理由，該基金將分擔初始風險，并支持其業務多元化，擺脫對中國大陸的依賴。

英偉達和應用材料受美國出口管制

美國芯片設計公司英偉達和工具制造商應用材料的命運，凸顯了自2022年10月以來美國半導體出口管制的不均衡影響。2024年11月至2025年1月期間，英偉達的數據中心收入同比增長93%，而全年收入增長142%。相比之下，應用材料同期的季度收入同比增長僅為7%，創歷史新高。這一差距很大程度上反映了英偉達在過去18個月中的非凡增長，也凸顯了人工智能芯片需求的飆升并未轉化為芯片制造工具需求的同等增長。

盡管如此，近期美國出口管制對英偉達的影響可能大于應用材料。2025年4月，美國政府宣布英偉達需要獲得許可證才能向中國大陸出口其H20芯片。英偉達預計，這項限制將導致其損失55億美元，約占其2025財年1,305億美元收入的4.2%。相比之下，應用材料公司估計，拜登政府末期實施的出口管制使其在與中國大陸相關的收入中損失了約4億美元，約占其截至2025年1月31日的財年276億美元收入的1.5%。盡管美國對英偉達設計的人工智能芯片的出口管制并非嚴密無懈可擊。

· 印度正致力于利用其市場規模和勞動力，將自身打造為半導體制造中心，但在關鍵基礎設施方面仍落后于領先國家或地區。

盡管在半導體強國地位方面落后于老牌強國，但莫迪政府自2022年4月宣布“將印度打造為全球半導體價值鏈的關鍵合作伙伴之一”的目標以來，已在該行業投入了資金和精力。

印度芯片消費量已占全球十分之一，隨著國內消費對芯片的需求增長，印度希望減少對外國供應商的依賴。鑒于中國大陸勞動力成本上升以及與西方的地緣政治緊張關系，印度對那些希望將生產從中國大陸轉移出去的企業也越來越有吸引力。盡管印度僅擁有全球7%的芯片設計設施，但卻擁有全球近20%的設計工程師（其中許多人就職于美國或歐洲公司）。新德里政府為位于古吉拉特邦多萊拉的半導體園區以及外國在印度的低端芯片制造和組裝、測試和封裝業務提供了補貼，希望印度能夠在半導體供應鏈的新環節提升其專業知識，但封裝領域的領軍企業中國大陸、中國臺灣和馬來西亞在公共基礎設施方面仍保持著關鍵的領先地位。

· 德國是除美國和東亞以外最大的半導體強國，憑借其在其他制造業重工業領域的領先地位，在歐盟芯片制造業保持領先地位。

德國已經生產了歐盟的許多芯片，其汽車工業嚴重依賴傳統芯片。柏林最近向外國半導體公司提供了更多補貼，以鼓勵其在國內生產先進芯片，這是歐盟減少對遙遠的東亞生產商依賴的努力的一部分，目標是到2030年將歐盟在芯片生產領域的市場份額從10%翻一番至20%。77與德國汽車和先進設備客戶一起生產芯片的前景很誘人，但最近美國和德國擬建制造工廠的推遲，讓人懷疑制造商在德國設廠的意愿有多強烈。 2025年2月大選后，德國新一屆聯合政府面臨半導體補貼的關鍵決策，未來資金來源存在很大不確定性。

· 與德國一樣，新加坡正在利用其比較優勢和地理優勢，保持在全球半導體市場的強勢地位，并拓展新的細分市場。

由于方法論的限制，新加坡在制造和封裝方面的表現并未反映在該指數中。然而，就其規模而言，新加坡在芯片制造和半導體制造設備方面占據著相當大的全球市場份額。憑借其高技能的勞動力、現有的芯片制造能力以及向東亞生產商分銷的便利地理位置，新加坡政府在過去幾年中推出了培訓計劃以及稅收優惠和退稅政策，以進軍芯片設計和先進封裝這兩個供應鏈的另外兩個環節。

來源：內容來自哈佛大學。