半导体制造中化学品的供应：中美博弈

半导体制造中化学品的供应：中美博弈

美国半导体产业正在快速扩张，预计到2030年市场规模将达到1.4万亿美元。然而，这一增长面临着供应链脆弱性的挑战，尤其是对关键化学品和材料的依赖。麦肯锡最新发布的报告《Creating a thriving chemical semiconductor supply chain in America》详细分析了这一问题，并提出了具体的解决方案。

半导体制造是一个高度复杂的工艺，涉及多种化学品和材料，如超高纯度气体（例如氟化氢）、液体和固体。这些材料的稳定供应对于保持生产连续性至关重要。例如，超高纯度氟化氢用于蚀刻二氧化硅，其纯度要求极高，且无可替代品。一旦供应中断，价值数十亿美元的晶圆厂可能停工，造成重大经济损失。

美国政府和企业已投入超过4500亿美元，计划到2032年占据全球先进节点半导体产能的30%。然而，供应链的稳定性与产能扩张同样重要。原材料虽仅占运营成本的不到5%，但其作用无可替代。

● 目前，美国约60%的半导体化学品和材料依赖进口，特别是几乎所有的高纯度氢氟酸都需从亚洲采购，这种高度依赖带来了多重风险。

◎ 首先，地缘政治风险意味着任何贸易争端或出口限制都有可能切断关键材料的供应；

◎ 其次，自然灾害或疫情等不可控因素也可能导致全球供应链中断，从而影响生产进度；

◎ 再者，国际市场价格的波动增加了运营成本的不确定性。

历史上的案例已经多次证明，供应链的中断会导致芯片生产的停滞，这凸显了推进本地化生产和实现供应链多样化的重要性。

为系统分析问题，将半导体化学品和材料分为七种原型，基于国内供应情况和经济性分类：

◎ 原型1：有吸引力的国内供应：如化学机械抛光（CMP）垫，国内技术成熟，供应充足。

◎ 原型2：必要的国内供应：如氮气、氦气等大宗气体，需在晶圆厂附近建厂，投资高。

◎ 原型3：关键成本差距：如高纯氢氟酸，国内生产成本高于中国。

◎ 原型4：受限材料：如氟碳化合物，受环保法规限制。

◎ 原型5：原材料获取困难：如钽溅射靶，依赖非洲原材料。

◎ 原型6：缺乏技术获取：如铈基CMP浆料，技术集中在中国。

◎ 原型7：美国以外盈利更高：如抗反射涂层，国内生产成本高。

这些原型反映了技术、成本和原材料获取等方面的挑战。

解决方案与未来路径

为解决美国半导体化学品和材料的供应缺口

◎ 需要一次性投资90亿美元以弥补国内生产能力不足，并每年持续投入10亿美元抵消高运营成本。美国领先企业可承担50亿美元，剩余40亿美元则需通过政府支持（如《芯片法案》下的税收抵免和研发补助）、国际合作或私募股权筹集。

◎ 政府通过激励措施降低企业进入门槛，例如资助高风险、高回报的材料研发项目，同时推动贸易协议加速技术转移。

◎ 此外，企业间合作至关重要：晶圆厂可与化学品供应商签订长期协议确保稳定供应，并联合投资建设共置设施（如大宗气体生产厂）降低运输成本；技术所有者可通过授权知识产权或合资企业，帮助美国获取CMP浆料、光刻胶等关键技术。这种多方协作模式能加速产能建设、分散风险并增强供应链韧性。

针对七种材料供应原型，美国需差异化应对并制定长期战略。

◎ 对于原型1和2（如CMP垫和大宗气体），国内基础较好，需扩大产能和优化流程；

◎ 原型3和7（如高纯氢氟酸和抗反射涂层）成本较高，需通过技术创新（如自动化生产）和政府研发资金降低单位成本；

◎ 原型4和5（如氟碳化合物和钽溅射靶）受环保法规及原材料限制，需研发替代材料并与非洲、南美国家建立采购协议确保供应；

◎ 原型6（如铈基CMP浆料）技术匮乏，需通过国际合作或并购从欧洲、日本获取技术并本地化生产。

长期战略上，美国应聚焦供应链多元化（建立多源供应网络）、技术创新（研发替代材料和先进制造技术）及政策支持（持续激励国内生产并与盟国合作），从而弥补缺口并保持全球半导体技术领先地位。

小结

半导体化学品供应链面临成本、技术和地缘限制的挑战，但也蕴含发展机遇。通过90亿美元投资和每年10亿运营支出，政府、企业和技术所有者的协作是成功的关键。