美国半导体行业协会（SIA）近日发布的一份报告指出，半导体对美国经济和国家安全至关重要，支撑范围覆盖智能手机、人工智能（AI）基础设施、医疗设备、汽车、制造装备及国防系统。报告认为，长期以来，高度互联的全球供应链帮助美国芯片企业在控制成本的同时持续提升性能，但近期出现的一系列挑战暴露出美国芯片生态系统上游全球供应链中的脆弱环节，也让构建可信、可靠供应链并降低战略依赖变得更为紧迫。
报告梳理了美国半导体生产中使用的关键材料与设备类别，识别了面临中断风险的供应链薄弱点，并提出强化美国半导体供应链的主要措施。
报告列出的三项主要发现
SIA在报告中给出了三项核心结论。
- 第一，半导体供应链具有多层级结构，且地理分布高度分散。半导体制造往往持续数月，需要从全球多层级供应商处采购材料、设备和组件。美国芯片企业消耗的约 270 亿美元设备和材料中，95%来自总部位于美国、欧洲和日本的供应商，但这些投入品的实际生产制造分布在全球各地。
- 第二，美国生产半导体所需设备和材料，依赖于隐藏在全球供应链上游深处的脆弱环节。许多一级（Tier 1）投入品本身又依赖高供应中断风险的原材料和系统子组件，这些更深层的薄弱点放大了美国及其伙伴国家半导体生态系统面临的风险。
- 第三，要确保半导体供应链安全，需要一整套缓解策略。SIA认为，美国政府、产业界以及全球志同道合的伙伴和盟友需要协同行动，增强供应链韧性。
报告建议的缓解措施
报告提出，构建更强大的半导体供应链，需要围绕几个方向推进。
一是扩大国内生产与战略储备。SIA表示，把生产半导体所需的所有材料和设备全部迁回美国既不现实，也不符合经济效益，但针对部分关键投入，建立或提升国内产能是一项可行且重要的近期策略。对另一些要素来说，在美国建立新产能可能需要 10 年甚至更久，之后还要额外花时间完成半导体生产资质认证。报告建议，政府应与产业界合作，明确并优先推进本土化生产和战略储备目标。
二是构建并维护盟友间供应链。报告指出，支撑美国半导体生态系统的供应链本质上是全球性的，维持与盟友及伙伴国家和地区的稳固贸易关系，并投资互补型供应链能力，是增强美国半导体生态系统韧性的关键。
三是降低对不可靠稀土及关键矿产来源的依赖。SIA称，近期针对关键矿产和稀土元素出口的限制措施，凸显了在美国及伙伴国家和地区建立新采矿与加工能力的迫切性。长期包销协议等协同政策，对于维持关键矿产新增产能的需求同样重要。
四是加大研发投入。报告建议，美国及其伙伴国家和地区政府应增加并持续提供资金，支持材料科学、化学和工程领域研发，用于开发下一代半导体材料及回收工艺技术。
报告称，要构建值得信赖且可靠的供应链来支持美国半导体生态系统，离不开政府、产业界和国际伙伴之间持续的协调与合作。SIA认为，这份报告的结论有助于降低未来供应链中断风险，巩固关键供应链伙伴关系，并在长期内增强美国在芯片领域的领导地位。
半导体制造为何暴露出更多供应链风险
报告在引言部分指出，半导体是推动美国经济多个行业和新兴技术发展的基础。无论是尖端逻辑芯片、模拟与混合信号芯片、化合物半导体器件还是存储器件，其生产过程通常持续数月，涉及多次跨境运输，并依赖一个由高度专业化材料和设备构成、层级分明且协同精密的供应链。只有确保这些类别的物资按时、足量供应，行业需求才能得到满足。报告提到，该行业全球销售额预计将在 2026 年超过 1.5 万亿美元。
美国商务部在 2023 年发布的《美国微电子工业基础评估》报告中曾指出，半导体制造「需要数百种质量要求极高的不同材料」，维持稳健的本土半导体制造基础，离不开能够抵御区域性或特定企业层面冲击的强大材料供应链。
报告回顾称，近年来，支撑半导体行业的全球供应链多次受到干扰，原因包括自然灾害、新冠疫情、供需失衡以及政府采取的各类措施。随着企业投资建设美国本土半导体制造产能，上游供应链中的关键薄弱点正受到更多关注，因为这些问题可能阻碍扩产并导致项目延期。
报告称，有些供应脆弱性，例如稀土问题，已广为人知；但另一些看似风险较低的材料依赖，其脆弱性可能深藏在更上游的供应链中，往往只有在供应中断时才显现。SIA因此与半导体生态系统内多类企业的采购、供应链及战略负责人合作，对支撑芯片产业的上游供应链进行了非详尽的梳理与映射。这些企业包括芯片制造商、无晶圆厂（fabless）芯片设计公司、后端封装企业、设备制造商及材料供应商。
这项工作试图回答三个问题：哪些上游输入要素给美国半导体生态系统带来了严重脆弱性；半导体生产中哪些材料和设备，其自身依赖的供应链就存在脆弱性；政府与行业利益相关方可以采取哪些措施来缓解这些脆弱性，并建立更有韧性的供应链。
SIA如何量化脆弱性
报告将供应链依赖定义为半导体行业参与者在支持其设计与制造业务时所倚赖的供应商、材料、设备及服务；将「脆弱性」定义为这些网络中的薄弱环节，面临更高的供应中断、被恶意利用和政策冲击风险。报告强调，并非所有供应链依赖都构成脆弱性，也并非所有脆弱性都属于高风险。
为评估对美国半导体生态系统构成严重风险的依赖关系，SIA制定了一套可量化的「脆弱性指数」。该指数综合考量五个不同因素：投入要素生产的地理集中度、依赖程度、供应商网络中某类产品的供应商集中度、关键供应商的所有权结构，以及次级供应商层面的依赖关系。报告称，研究团队根据这五项因素对每一项投入要素评分，再汇总成综合指数。
一级供应链表面数据与实际生产地存在差异
报告将半导体制造分为在晶圆表面进行的前道（Front End）工序，以及将裸芯片封装为成品芯片的后道（Back End）工序。半导体制造商与 1000 多家一级（Tier 1）供应商合作，直接采购裸晶圆、特种气体、光刻胶化学品等原材料，以及光刻机、沉积设备等制造装备。而这些一级供应商本身也拥有复杂的次级网络，涉及中间产品和原材料供应商。
为开展分析，SIA建立了一份包含 200 项关键一级设备和材料投入品的清单，覆盖前道和后道工序；同时建立了另一份包含 100 类原材料、工程材料和子组件/设备类别的次级投入品清单。随后，研究对这些投入品进行了详细供应链图谱分析，不只考察供应商注册地，还考察实际地理生产地。
报告指出，半导体行业通常基于供应商注册地进行供应链图谱分析，但这种做法可能掩盖真实供应依赖关系。增加对材料和设备实际生产地的分析，有助于揭示未知依赖关系，并识别哪些依赖可能构成严重脆弱性。报告同时提到，这类分析需要大量研究、数据挖掘，以及与熟悉制造工艺和采购格局的行业专家进行验证与压力测试。
基于对一级供应投入的分析，美国半导体生态系统每年在设备和材料方面的消费总额约为 270 亿美元，其中 95%供应来自总部位于美国、欧洲或日本的供应商，其余约 5%主要来自总部位于韩国、中国台湾地区、中国大陆、东南亚和以色列的公司。
但如果按实际生产或组装地点衡量，情况会更复杂。报告称，美国半导体行业对来自美国本土、欧洲和日本的一级投入及设备依赖度，从占总需求的 95%降至 68%；对来自中国大陆、以色列、东南亚、韩国和中国台湾地区的供应依赖度，则从 5%升至 32%。
报告举例称，总部位于美国的半导体制造设备供应商，会分别在新加坡和英国组装物理气相沉积（PVD）设备和刻蚀设备。美国材料供应商也会在日本、中国台湾地区和韩国的化工厂生产光刻胶和超高纯度气体。相比之下，氢气和氩气等大宗气体通常由欧洲公司生产，但生产过程往往通过空分装置，在美国本土的半导体晶圆厂附近完成。
在使用脆弱性指数评估美国半导体行业的一级供应链依赖时，SIA发现，约一半分析类别属于「高」或「中」脆弱性水平，其中「高」脆弱性占 11%，「中」脆弱性占 38%。这些类别脆弱性的来源并不相同，有些集中在少数生产地区，有些依赖极少数经过认证的供应商，也有些因生产基地位置而面临风险。
隐藏在更上游的风险如何传导
报告指出，半导体制造商和设备制造商通常不会直接向矿产生产商采购原材料，而是向专业材料供应商采购；后者再把矿物加工成高精度化学品、材料或组件，例如机床用电池和电机。换句话说，供应半导体生产所需一级投入品的企业，本身还依赖由中间产品和原材料供应商构成的次级网络。这些次级供应链同样会遭遇中断风险，并可能反向影响一级供应稳定性。
报告提到，中国已采取措施限制上游关键材料的全球供应，包括镓、锗、石墨、钨和稀土，而这些材料正是半导体行业多类一级材料和设备的重要投入。这种供应链层面的影响力，可能并不局限于关键矿产，也可能延伸到中国正寻求加速实现国产替代的其他材料、组件和生产设备领域。
鉴于半导体供应链复杂且多层级，中断风险会在向供应链上游传导时累积加剧。为识别支撑美国半导体行业的供应链中可能隐藏的深层脆弱性，SIA对近 100 种精选上游 Tier-n 投入品进行了详细图谱梳理与分析，涵盖基础材料、工程材料及子组件，并对这些上游投入品进行了相应脆弱性评估。
报告称，在所分析的上游投入品中，近三分之一被归类为「高」脆弱性。
中国关键矿产出口管制被列为重要变量
报告专门梳理了中国对关键矿产出口的管制措施。根据报告，2023 年，中国政府对镓、锗和石墨等关键半导体原材料实施出口限制，这些措施在次年升级为出口禁令。到 2025 年 4 月，中国又对用于磁体生产和先进制造业的 7 种中重稀土元素实施出口管制；同年 10 月，管制范围进一步扩大，涵盖更多种类的稀土、采选与冶炼设备以及稀土相关技术。
报告还援引中国海关数据称，截至 2026 年 6 月，中国向日本出口的部分受管制关键矿产，包括镓、镝、铽和钇，仍处于零出口或微量水平。SIA指出，日本供应商在向美国供应半导体材料、组件和制造设备方面作用重要，因此这些原材料若长期受限，可能会给美国半导体产业带来更多下游供应风险。
报告称，稀土元素和关键矿物广泛应用于各级供应链。钕、镝、钐和铽用于制造永磁体，而永磁体对晶圆搬运机器人和溅射设备等半导体制造装备至关重要。金属钪被加入铝合金中，用于制造支持 5G、Wi‑Fi 及其他无线通信技术的射频（RF）和体声波（BAW）滤波器，也是制造微机电系统（MEMS）执行器和传感器的关键材料。镓和锗分别作为硅的替代衬底前驱体，应用于功率半导体和光子学；石墨则用于晶体生长炉热区部件。
报告还将多晶硅列为半导体供应链中的脆弱上游投入品。按纯度划分，多晶硅主要分为太阳能级和电子级两类。中国是全球最大的多晶硅生产国，占据超过 90%的总产能，且几乎全部为太阳能级多晶硅。电子级多晶硅用于半导体制造，要求纯度达到 99.999999999%。尽管电子级多晶硅市场约 85%的份额由美国、欧洲和日本地区的少数几家生产商占据，但这些供应商仍依赖大规模太阳能级多晶硅生产，才能形成半导体级超高纯度多晶硅所需的规模经济和产能利用率。
报告认为，中国太阳能级多晶硅产能快速扩张，加上电子级多晶硅工艺技术提升，正在带来更强竞争压力，并对现有合格供应商构成持续上升的风险。
更值得警惕的是，SIA在初步分析中发现，一些被评为「低」或「中」脆弱性的一级材料和设备，其实存在隐性脆弱性，因为它们依赖被归类为「高」脆弱性的 Tier-n 级基础材料。按报告初步评估，在脆弱性指数中仅有 21 种一级投入品被视为「高」风险；但如果把次级依赖纳入考虑，所分析的一级供应类别中，超过四分之三关联至少一种脆弱性极高的 Tier-n 投入品，且超过半数依赖两种或更多这类高脆弱性上游投入品。
国内产能与战略储备：有些要等十年，有些可以先做
在缓解策略部分，SIA提出，应针对被评估为「中等」或「高」脆弱性的半导体材料和设备类别，制定更具针对性的韧性建设方案。报告称，虽然提升这些材料和设备的美国本土产能具有吸引力，但如果试图只靠扩大本土生产来解决全部问题，这种「一刀切」方式既不现实，也不具成本效益，甚至在某些场景下根本不可行。
报告指出，视具体供应链类别而定，提升美国国内产能可能需要 10 年或更久，才能形成可观供应量。即便新产能投运，将新的上游供应商纳入半导体级供应链并完成新材料认证，往往还需要 3 至 4 年时间。
不过，对某些关键投入品来说，建立或扩大美国国内产能仍是可行且重要的近期策略。报告举例称，绝大多数味之素堆叠薄膜（ABF）基板和光刻胶来自日本，在美国投资本土产能以支持国内晶圆和芯片制造，将增强半导体供应链韧性。报告还提到，尽管美国国内先进晶圆产能正在增加，但新增产能仍不足以满足国内芯片制造需求。溅射靶材则是另一个适合扩大本土产能的领域，美国在这一领域已经有一定制造布局。
报告建议，美国政府可以为设备和材料企业提供定向激励，鼓励投资建设高优先级投入品的国内产能。SIA还重申了此前报告中的一个方案，即联邦政府与州政府及产业界合作，建立经济特区或科技园区，推动供应商向靠近半导体制造基地的产业集群集聚。
对于其他关键材料、子系统和组件，建立战略库存也被列为重要选项，用于在等待新供应商投产期间填补供应缺口。报告称，半导体制造商已经通过超额库存来应对供应中断风险，在条件允许时，往往会储备长达 12 个月的库存，例如稀土磁体、氖气以及电机和电机组件。用于物理气相沉积工艺的钨溅射靶材，也适合战略储备。
但报告同时强调，并非所有投入品都适合储备，这通常受限于保质期。比如金属钪因氧化速度快，保质期仅 9 至 15 个月，尤其难以储备。
在另一些情况下，监管限制也会制约企业储备关键原材料的能力。报告以半导体制造中重要的含氟气体（F-gases）为例称，这类材料受到美国及全球环境法规管控，企业因此难以建立多年期缓冲库存。晶圆厂在等离子体工艺、干法刻蚀及化学气相沉积设备清洗中使用的含氟气体，其原料来自萤石，而全球超过 60%的萤石供应来自中国矿山。SIA建议，美国政府可考虑针对现行环境法规设立豁免条款，允许半导体制造商进口并储备此类气体，例如卤代烃；同时也可与拥有大型萤石矿的盟友合作，例如墨西哥，提高相关矿产产量，并通过税收或其他财政激励促进储备。
盟友供应链仍是核心组成部分
报告明确表示，要把支持美国本土半导体制造能力所需的全部材料和设备生产都迁回国内，既不现实，也不经济、不可行。SIA认为，为实现共同的经济增长与安全，美国必须与伙伴及盟友合作，推动关键供应链多元化，并围绕未来技术开展协作。
因此，保障脆弱供应环节的一项关键策略，不只是建设本土供应能力，还包括维持与盟友和伙伴供应国之间的稳固关系，并投资这些国家或地区的产业能力。报告提到，日本、中国台湾地区、马来西亚、新加坡、韩国以及部分欧洲伙伴，包括德国、法国、意大利、荷兰和英国，是半导体制造设备所需关键工程材料和零部件的重要生产地。
这些国家和地区的生产商，又依赖从其他地区获取关键矿物原料，包括澳大利亚、加拿大、印度和墨西哥；这些国家和地区都具备半导体生产所需关键矿物的开采与精炼能力。报告还称，与越南和印度尼西亚开展合作，包括通过公私合营投资当地精炼和加工基础设施，也有助于在高风险地区之外提升加工能力并保障供应链韧性。
材料科学、回收与技术转移也被纳入建议清单
报告提出，政府持续支持材料科学、化学和工程等领域的基础研究与应用研究，有助于通过开发新技术和针对现有问题取得「创新性突破」，缓解上游供应链脆弱性。
报告列举了两个例子。其一，由美国能源部资助、9 个美国国家实验室参与的「矿物至材料供应链设施」（METALLIC）项目，被认为有望为矿物生产开辟新的提取和加工路径。其二，商务部「芯片计划办公室」（CHIPS Program Office）提供的先进材料研究拨款，也被列为相关支持措施。
报告称，资助回收技术研究，有助于从电子垃圾及其他废旧电子产品中回收有用材料。比如，针对碳化硅（SiC）衬底的新兴晶圆回收技术，可将每个器件的衬底消耗量降低多达 10 倍。加大对延长保质期存储方法的研究投入，也有助于提高关键材料的缓冲库存水平。
SIA认为，政府支持应采取多种形式，既包括拨付公共资金支持国家实验室和高校研究新材料、加工工艺与测量技术，也包括帮助私营企业扩大电子垃圾回收规模，以回收关键矿物和材料。随着新技术不断出现，政府还需要建立政策框架，推动技术从上游研究项目向负责商业化的企业转移和授权。
报告回顾称，美国国家科学基金会、战争部（现国防部）和能源部长期支持半导体、材料科学及其他相关微电子科学与工程领域的基础研究和应用研究。持续资助研究机构，被视为确保下一代半导体材料及回收工艺技术能够在美国本土研发并商业化的关键条件。
稀土与关键矿产被列为优先处理事项
报告指出，联邦政府应特别关注美国及其盟国供应商对稀土元素和其他受出口管制影响关键矿产的高度依赖，并尽快建立新的采矿与加工能力，为半导体制造中广泛使用的关键矿产提供供应。
除在可行情况下提升美国本土采矿与精炼能力外，SIA认为，化解这些脆弱性还需要美国政府与其他国家或地区政府协同行动，支持澳大利亚、加拿大、日本、墨西哥和韩国等地已经开展的原材料开采与加工项目，包括精炼与分离合作、氧化物向金属的转化回收，以及资质认证等。
报告称，协调一致的政策，例如长期包销协议，对于确保市场存在足够需求来支撑新的关键矿产产能，具有重要意义。报告还列举了几项多边努力，包括由美国国务院主导的「Pax Silica」倡议、美欧关键矿产供应链韧性行动计划，以及七国集团（G7）领导人关于确保关键矿产供应链安全的宣言。
报告结论：不处理隐性薄弱点，美国增韧目标可能受阻
在结论部分，SIA称，这份报告揭示了支撑美国半导体产业基础的上游供应链复杂性，以及那些如果不加处理、就可能阻碍美国提升韧性努力的隐性脆弱环节。鉴于半导体产业对美国经济和国家安全具有战略重要性，增强支撑本土芯片生态系统的全球供应链韧性，将是产业界与政策制定者共同关注的重点。
报告认为，制定全面战略必须着眼长远，并针对不同供应环节自身的特性和挑战采取定制化措施。同时，由于支撑美国半导体企业的供应链本身具有全球化特征，还需要与志同道合的政府开展合作，共同构建值得信赖且有韧性的供应链。SIA表示，如果这些工作能够持续推进，美国半导体生态系统及其多元客户群在未来 10 年内有望变得更强、更具韧性，也更具竞争力。
本文来自微信公众号「半导体行业观察」（ID：icbank），作者为 SIA。