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半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域应用。如二管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的**单元都和半导体有着为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、化镓等,而硅较是各种半导体材料中,在商业应用上具有影响力的一种。
半导体应用
半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域应用。
光伏应用
半导体材料光生伏应是太阳能电池运行的基本原理。现阶段半导体材料的光伏应用已经成为热门 ,是目前世界上增长快、发展好的清洁能源市场。太阳能电池的主要制作材料是半导体材料,判断太阳能电池的优劣主要的标准是光电转化率 ,光电转化率越高 ,说明太阳能电池的工作效率越高。根据应用的半导体材料的不同 ,太阳能电池分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池以及III-V族化合物电池。
照明应用
LED是建立在半导体晶体管上的半导体发光二管 ,采用LED技术半导体光源体积小,可以实现平面封装,工作时发热量低、节能,产品寿命长、反应速度快,而且绿色环保无污染,还能开发成轻薄短小的产品 ,一经问世 ,就迅速普及,成为新一代的照明光源,目前已经广泛的运用在我们的生活中。如交通指示灯、电子产品的背光源、城市夜景美化光源、室内照明等各个领域 ,都有应用。
大功率电源转换
交流电和直流电的相互转换对于电器的使用十分重要 ,是对电器的必要保护。这就要用到等电源转换装置。碳化硅击穿电压强度高 ,禁带宽度宽,热导性高,因此SiC半导体器件十分适合应用在功率密度和开关频率高的场合,电源装换装置就是其中之一。碳化硅元件在高温、高压、高频的又一表现使得现在被广泛使用到深井钻探,发电装置中国的逆变器,电气混动汽车的能量转化器,轻轨列车牵引动力转换等领域。由于SiC本身的优势以及现阶段行业对于轻量化、高转换效率的半导体材料需要,SiC将会取代Si,成为应用广泛的半导体材料。
2013年成立的中国公司大陆在为加密和区块链应用设计定制芯片,已成为**。
在人工智能领域,百度、阿里巴巴和腾讯等一批拥有深厚软件知识的大型中国新品种设计公司、企业硬件供应商和互联网成员,正在投资开发自己的集成硬件和软件的ASIC芯片。
在内存方面,清华大学集团旗下子公司长江存储成立于2016年,其目标是在新兴的3D NAND闪存领域**突破,拥有自己的架构。
在制造业,中国计划在未来五年内将装机容量翻一番,占**预计新增总容量的25%以上。加上中国大陆目前在组装和测试服务业的强势地位,这种制造能力的大幅扩张可能会使中国大陆在2023年成为世界上大的半导体产出地区。预计中国企业将占国内新增产能的60%左右,其余产能将由外国企业在中国建设。因此,预计中国企业在半导体制造业(包括铸造厂和IDM)的**份额将从2018年的3%提高到2023年的7%。
中国在一个国家**计算实验室上投入4亿美元,申请的**几乎是美国近年来的两倍。
鉴于以上这些发展,分析人士预计,到2025年,中国将用本土设计的半导体满足25%至40%的国内需求,这一比例将是目前水平的两倍多。虽然这仍**中国自己设置的70%自给率的目标,但将使美国在**的份额下降2至5个百分点。
在过去的30年里,半导体行业一直处于技术进步的**,这些技术进步为美国经济、美国*能力以及**消费者和企业带来了巨大的利益。这也为中国带来了好处,中国的科技行业一直能够利用外国半导体元件来开发越来越有竞争力的电子设备,这些设备在**市场上的份额越来越大。半导体领域的这些进步是创新良性循环的结果,这种良性循环依赖于对知识产权的充分保护、对**市场(包括**技术和工具)的自由和公平准入,以及将这些创新带给终端客户的高度化的供应链。
从美国的角度来看,我们的分析表明,对美国半导体企业施加广泛的单边限制,阻止它们为中国客户服务,可能会适得其反,并危及美国长期以来在半导体领域的**地位。终,这可能导致美国严重依赖外国半导体供应商,以满足美国科技行业的需求。
过去30年,美国科技行业一直是生产率提高和经济增长的**引擎。同样,如果美国半导体行业规模大幅缩小,不再发挥**的作用,就无法为研发投资提供资金,以满足关键*和能力对半导体的需求。
保持获取技术的渠道也符合中国的利益,特别是在中国寻求加快经济向新的增长模式转型的过程中,这种增长模式更多地依赖于高附加值产品和以技术为基础的生产率提高。
找到建设性的方式来解决美国表达的一些关切,例如加强知识产权保护,确保外国半导体公司享有公平的竞争环境,也可能有利于中国自身的技术发展愿望。这些措施可以进一步鼓励外国投资在中国的研发活动,有利于中国需要的技术和人才的流入,以提升其国内产业的能力,并终创新和质量方面的健康竞争。
一个强大的美国半导体行业,充分融入**技术供应链,对于继续提供技术至关重要,这些技术将使数字转型和人工智能的新时代成为可能。与移动革命一样,此类突破的巨大利益将惠及所有国家的消费者和企业,而不仅仅是美国。因此,美国和中国迫切需要找到一种新的平衡,即在维护各自利益的同时,允许美国半导体公司继续大举投资于研发,并向**各地的创新设备制造商广泛提供其*产品。
为了避免这些后果,政策制定者必须设计出同时解决美国问题和保护美国半导体公司**市场准入的解决方案。
BCG预测,如果以上两种假设中的情况发生,未来三到五年,对美国将产生如下影响:
• 如果美国维持现行实体清单中规定的限制,将损失8个百分点的**份额和16%的收入。
• 如果美国完全禁止半导体公司向中国客户销售,实际上会导致技术与中国脱钩,那么将损失18个百分点的**份额和37%的收入。
• 这些收入下降将不可避免地导致研发和资本支出的大幅削减,以及美国半导体行业15000至40000个高技能直接工作岗位的流失。
图:中美摩擦将颠覆美国在半导体领域的地位
4、若中美产业技术完全脱钩,韩国和中国将继续崛起,甚至**地位。
如果中美贸易摩擦升级,产业技术完全脱钩,韩国很可能在几年内取代美国成为世界半导体的**羊;从长远来看,中国可能获得地位。
美国半导体产业的关键——良性循环
美国半导体公司主要包括在自己工厂设计制造产品的集成设备制造商(IDM)和依靠第三方晶圆制造代工厂的芯片设计公司(Fabless),Gartner数据显示,这两类公司在2018年提供了约48%的**半导体市场。事实上,在32个半导体产品类别中,美国不仅在23个类别中处于地位,还在从个人电脑、IT基础设施到消费电子产品所有终端应用市场中处于地位。
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