互联视野 ： 在 COVID - 19 大流行中 ， 东盟在全球半导体贸易网络中的旅程

ERIA-DP-2023-32 ERIA讨论论文系列 No.504 互联视野：在COVID-19大流行中，东盟在全球半导体贸易网络中的旅程 K.P.PRABHEES 印度海德拉巴印度理工学H院1副教授 C.T.VIDYA 印度海得拉巴经济和社会研究中心助理教授。 2024年2月 Abstract:这篇论文探讨了全球半导体行业贸易网络，并分析了东南亚国家联盟（ASEAN）在这个网络中的地位。通过计算两种半导体产品分类（即协调制度（HS）8541和HS8542）以及制造过程中的关键输入、测试、封装和分销的相关网络分析参数（例如度中心性、特征向量中心性和接近中心性），研究发现冠状病毒病（COVID-19）大流行对半导体贸易网络产生了显著的负面影响。研究指出，在该网络中的中心位置由德国、美国、中国、比利时、印度、意大利、西班牙、荷兰、法国和英国占据。此外，研究还发现，作为东盟成员国的新加坡在贸易网络中占据了中心位置。其他如越南、马来西亚、泰国、菲律宾和印度尼西亚等东盟成员国近年来已在贸易网络中得到了很好的整合。然而，缅甸、柬埔寨、文莱和老挝民主共和国（老挝）仍处于网络的边缘区域。尽管如此，这些国家在过去几年中已提高了其在半导体贸易中的参与程度 。COVID-19大流行对半导体生产的关键输入和制造部件的贸易产生了影响，大幅减少 了网络中许多国家的贸易流量、连接性和依赖性。 关键字:半导体贸易;COVID-19;东盟;贸易网络;区域贸易 JEL分类:D85;F14;F15;L63 1通讯作者:prabheeshkp@gamil.com;prabheesh@iith.ac.i 1.Introduction 本文旨在探讨冠状病毒病（COVID-19）大流行对半导体行业的影响，并着重分析东盟地区的作用。半导体行业生产微芯片，已成为计算机、汽车和移动电话生产过程中的关键组成部分。由于人工智能和机器学习技术的发展，这些芯片的需求近年来显著增加，被视为电子设备的“大脑”。从2000年到2022年，全球半导体销售额从2000亿美元增长到5740亿美元（SIA,2023）。此外，COVID-19大流行增加了这些芯片在医疗设备中的需求，以解决众多公共卫生问题。然而，COVID-19大流行和封锁导致了这些芯片供应链的中断，进而影响了下游产业，包括汽车、消费电子产品、家用电器、工业机器人以及许多其他重要商品（SIA,2021）。 半导体生产过程被认为是世界上最复杂的一种制造工艺，需要超过800个离散步骤（Huethorst,2011）。整个生产过程主要包括三个不同的阶段：设计、制造和组装与测试。由于复杂性和成本的不断增加，许多公司专注于单一生产阶段。例如，负责芯片设计的公司会将制造外包给其他公司。在制造完成后，芯片会被测试、组装并封装以防止损坏 。有观点认为，没有任何一个国家能够在其领土内完成整个生产过程（KleinhansandBaisakova,2020）。然而，该行业主要由美国、台湾、韩国（以下简称韩国）、日本 、欧洲和中国主导。这一行业的全球价值链（GVC）相当不平衡，与设计芯片相关的高价值核心知识产权主要由发达经济体掌控（如美国）。2日本、欧洲联盟以及新兴经济体韩国）而低附加值的过程（例如：加工、装配和测试）则在亚洲国家（例如：台湾、韩国和中国）进行。3由于生产过程中价值创造的差异，美国、日本、欧盟和韩国的市场占有率超过了全球收入的80%。这清楚地表明了亚洲和新兴经济体参与全球价值链的能力不足。 2高通、博通和英伟达是全球顶级半导体公司，总部位于美国。 3这些国家约有87%的半导体生产活动（Trendforce,2021）。例如，台积电为苹果、高通 英伟达和先进微设备等公司制造半导体。类似地，韩国的三星在全球市场中占据主导地位，市场份额为17%。 特别是在高附加值的过程中，由于缺乏资本和高质量劳动力、更好的基础设施、改善的商业环境以及更好的制度和政策（Kowalski等，2015；Bamber等，2014）。 新冠肺炎疫情暴露了全球生产网络的脆弱性，促使企业加强供应链建设。此外，随着中国在半导体市场影响力的增强及其推动自身技术发展的努力，美国对向中国出口设计技术实施了限制措施。4(Grimes和Du,2020)。这些贸易紧张局势促使许多企业将其生产地点多样化，远离中国。这一情况扩大了多个国家参与生产价值链的机会——包括东盟。外国直接投资在半导体生产领域的流入量有所增加。东盟增加了。5然而，外国投资在东盟地区主要集中在低价值创造的过程，如组装和测试。6因此，政策制定者面临的关键挑战是如何促进企业在高附加值过程中的全球价值链（GVC）参与，从而通过最大限度地从生产过程中获益来改善其福祉。为了做到这一点，了解每个国家在贸易网络中的位置至关重要。如果该国是出口枢纽，则其与其他国家的贸易强度会更高，并且相比本地供应商而言，它将从参与全球价值链中获益更多。此外，还需要确定东盟经济体与主要贸易伙伴的地理邻近性是否对进入贸易网络有影响。半导体行业具有周期性特征，易受商业周期冲击的影响，因为半导体芯片的使用寿命相对较短，在开发出新的更快的应用程序时就会被淘汰。在需求高涨期间，行业会出现供应短缺、价格上涨和收入增长的现象，即经济上行期。而在库存积压导致价格和收入下降的情况下，则会出现经济下行期（Regions,2019）。因此，由于疫情和贸易紧张局势的影响，该行业正暴露在全球经济增长放缓的风险之中。 在这一背景下，本研究考察了全球半导体行业中的全球价值链结构，重点关注东盟地区 。本研究旨在回答以下问题：东盟在半导体全球价值链网络中处于何种位置？它如何参与和影响该网络？ 4美国于2020年将中芯国际半导体制造有限公司列入实体名单。 5总部位于美国的半导体制造商GlobalFoundries计划在2023年投资40亿美元扩大在新加坡的生产。 6英特尔公司计划投资超过70亿美元在马来西亚建立一个新的芯片封装和测试工厂。 COVID-19疫情如何影响贸易网络的结构和强度？在半导体价值链中，哪些国家处于中心位置，哪些处于外围位置？ 文献对半导体行业的全球价值链关注不足，尤其是在COVID-19疫情的背景下。现有关于COVID-19和贸易的研究表明，疫情及其相关的封锁措施对全球经济的各个方面产生了负面影响，如股市（Narayan,Devpura,andWang,2020；PhanandNarayan,2020；PrabheeshandKumar,2021）；汇率（Iyke,2020a；Iyke,2020b；RaiandGarg,2021；PadhanandPrabheesh,2021）；经济增长和贸易（VidyaandPrabheesh,2020；Vidya,2022；Zainuddinetal.,2021；BekkersandKoopman,2022）；以及油价 （DevpuraandNarayan,2020；Narayan,2020）。 研究发现，COVID-19对全球价值链（GVC）产生了负面影响，并导致生产活动区域化 （Freeman和Baldwin，2020）。一些研究表明，在疫情期间，各国采取的保护主义政策促使生产活动转向国内市场和邻国，缩短了全球价值链并使其区域化，同时外国直接投资也有所下降（Kersan-Škabić，2021；Bonadio等，2020）。然而，很少有研究涉及半导体行业。Grimes和Du（2020）认为，中国在半导体行业的自主性仍遥不可及，因为其仍依赖外国技术。此外，该行业的高附加值活动主要由全球公司主导。因此 ，与美国的贸易紧张局势将削弱中国在半导体行业实现自主性的目标。Cabegin（2015 ）指出，如新加坡和马来西亚等东盟成员国可以通过贸易一体化提升技术强度并多样化国际生产联系。然而，菲律宾未能提升其技术水平，导致因与中国竞争加剧而市场份额减少。这些研究均未讨论半导体全球价值链网络的结构及其对贸易网络的影响。同样，文献中也没有明确描述每个国家在全球生产网络中的位置以及东盟在网络中的角色。解决这里提出的研究问题有助于制定适当的政策，以最大化东盟参与全球价值链的利益。 本研究对文献贡献如下：（i）据我们所知，这是首次尝试理解半导体行业的贸易网络结构；（ii）可能是首次尝试理解COVID-19对半导体行业的影响；（iii）旨在确定东盟在半导体贸易网络中的位置，从而促进这些经济体经济实力及其能力的比较分析。 从参与全球价值链中获益；并且（四）研究结果可能显示各国在贸易网络面对各种冲击时的韧性。 2.半导体行业：GVC,全球趋势,东盟在哪里站着? 半导体是在某些但不是所有情况下导电的物质。制造商可以定制半导体的导电性，例如引入对热或光的敏感性，或者根据电流方向改变导电性。半导体是许多常用电子设备的重要组成部分，包括智能手机、平板电脑和PC。 2.1半导体价值链 尽管半导体制造过程非常复杂，但在图1中简化了价值链。单个半导体芯片借助先进的软件和计算机工作站进行设计。半导体生产始于研发（R&D），终于分销。全球价值链（GVC）的起点是研发，这是一个非常竞争的环节。在这里，公司不断寻求提高半导体设备的处理能力和速度，同时降低成本。半导体行业是世界上最注重研发的行业之一，全行业的研发投入占销售额的15%-20%。在第二阶段——设计阶段，公司考虑新的产品和规格以满足客户需求，然后建立设计基础。研究结果是设计阶段的关键输入，这一阶段高度依赖于高技能工程师和人力资本。这一阶段涉及多家支持公司，如提供知识产权构建先进集成电路的公司以及提供计算机辅助设计（CAD）和其他设计服务的公司。在这个环节，美国公司Synopsys、CadenceDesignSystems和SiemensEDA出售或许可软件服务给许多美国和外国的芯片制造商。据估计，这三家公司供应了全球电子设计自动化市场85%的份额（Bown,2020）。 图1：半导体产业价值链 资料来源：SIA(2016)。 第三阶段——制造，涉及设计好的芯片的生产。在这个阶段，公司生产“晶圆”，其中包含许多“裸片”或芯片。在这个阶段，使用原材料晶圆、化学品和先进技术。首先，将纯半导体材料硅或锗锭切割成薄的圆形片。然后，从制造的晶圆中切割出单独的裸片，进行缺陷检测，并组装成复杂的封装，该封装将导线接触与绝缘材料结合以形成最终的半导体组件。最后，封装后的半导体被分配用于电子产品的最终用途（例如智能手机和计算机）。价值创造主要发生在这一过程的初期阶段（研发和设计），而装配、测试和包装则处于较低的价值创造端。因此，参与这一过程早期阶段的国家从生产过程中获得更多的利益。 图2显示，美国在大多数研发和设计活动（例如电子设计自动化、核心知识产权、芯片设计以及先进制造设备）中处于领先地位。这是因为美国拥有比任何其他国家更为先进的技术和更为熟练的劳动力。与此同时，包括韩国、日本和台湾在内的东亚地区在制造领域占据主导地位（例如晶圆制造），这需要大量的资本投资，并且得到了政府激励的支持，同时也得益于完善的基础设施和熟练劳动力的可用性。 相比之下，中国在组装、包装和测试方面占主导地位，这些领域的技能和资本密集程度较低。7 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100% EDA和核心IP** 74% 20% 6% 逻辑*** 67% 15%8%10% DAO 内存**** 37% 7% 33% 19%4% 29% 70% 1% Equipment 41% 5% 36% 18% Materials11%13% 57% 12%7% 晶圆制造 组装、包装和测试***** 12% 16% 56% 9%7% 38% 43% 19% 美国 中国 东亚* EuropeOther 图2：基于地理专业化的全球半导体供应链 DAO=离散、模拟和其他；EDA=电子设计自动化；IP=知识产权。东亚包括大韩民国、日本和台湾 **其他包括中国和东亚。