从2020年至2022年，德国新责任基金会先后发布了三份关于全球半导体价值链的报告，对全球半导体的技术、价值链、政府应担当的角色进行了分析。报告认为，未来，半导体既是新兴技术——人工智能、量子计算、自动驾驶汽车发展的先决条件，更是每个行业的发展都离不开的技术。可以说，半导体是现代社会的技术基础和骨干。
当前全球半导体价值链主要由美国、中国台湾、韩国、日本、欧洲、中国等几个关键国家和地区构成。而全球半导体价值链不可能在任何单一国家或地区形成完整的产业链生产堆栈，没有一个国家或地区可以在半导体领域实现完全的“战略自主”“技术主权”或“自给自足”，全球价值链上的企业都是从事特定工艺步骤（设计、制造、组装）或技术（存储芯片、处理器、模拟半导体等）以追求经济效益的企业，这也是全球半导体价值链的最大特点，即在整个生产过程中，各国企业存在着深刻的相互依赖和高度协作的专业分工。美国的无晶圆厂必须依靠中国台湾的代工厂制造其芯片，而中国台湾的代工厂又必须依赖日本、欧洲和美国的设备、化学品和硅片。这样相互高度渗透的关系既决定了全球半导体价值链是一个高度创新且高效的整体（无法割裂或相对独立），同时也意味着其对外部冲击没有抵御性，供应链弹性极其脆弱。
而如此复杂、相互依存的价值链也会给政策制定者带来巨大挑战。一是，政府该如何通过贸易和外交政策确保外国技术提供者具备准入条件，进入本国市场。任何一个国家都可能通过出口管制措施进而严重扰乱全球半导体价值链，因此外交和贸易政策在确保持续获得外国技术方面发挥着至关重要的，甚至是决定性的作用。二是，如何通过战略性产业政策加强本国企业竞争力，产业政策可否撬动本国产业快速发展？由于没有哪个国家或地区能够在本土拥有完整的产业链，这就对政府政策方向提出了挑战，政府应该支持发展哪些关键性技术节点，且保持这些节点在价值链中始终处于关键地位。三是，如何培育和支持一个富有弹性的价值链？芯片制造具有专向性，且价值链是高度集中的，政府要通过多样化采购和产业布局才有可能降低地理和地缘政治风险，而由此带来的巨大投入成本，可能是某个单一国家无法承受的。
半导体，特别是集成电路的生产过程包括三个不同的步骤：设计、制造、组装及封装测试。一家公司是提供上述三个生产步骤，还是仅仅专注于一个生产步骤，以提高经济效率，取决于公司的商业模式。集成设备制造商（IDM），如Intel或Samsung，在内部提供上述三个生产步骤。从历史上看，这一直是半导体行业的主导商业模式。但随着设计和制造前沿IC的复杂性和成本的增加，许多公司现在都会聚焦从事某单一生产步骤，即只设计芯片，进而依赖合同芯片制造商——无晶圆厂进行生产，这些设计公司本身并没有制造厂，也因此高通（美国）、英伟达（美国）和海思（中国）等无晶圆设计公司与芯片制造商之间存在着密切的合作关系。IC完成涂膜、光刻、离子注入后，必须由生产企业或外包半导体组装和测试（OSAT）公司进行测试、封装和包装，以保护其免受损坏。
Intel和AMD的处理器就是通过不同商业模式协同生产出来的。Intel是集成设备制造商，它自己进行芯片的设计、生产和组装（主要生产方式）。而AMD处理器则由AMD无晶圆厂进行设计，在台积电中国台湾工厂进行代工生产，然后由SPIL（OSAT）进行测试封装。AMD和Intel虽然都生产通用处理器（x86），但它们的商业模式以及价值链是完全不同的。
芯片设计是技术密集型产业，其研发成本很高。无晶圆设计公司通常会将收入的25%用于研发。而芯片制造是资本密集型产业，企业要投入很多资金用于兴建厂房和生产条件，购买各类生产设备等。建造一个现代化的晶圆厂至少需要投入150亿美元。装配、封装是劳动密集型的，相对利润率较低。
DRAM芯片主要用于计算设备的临时、短期存储。韩国的三星和SK Hynix以及美国的美光是全球DRAM芯片的主要供应商。福建晋华集成电路有限公司（JHICC）和长鑫存储自2018年以来快速发展，虽然市场份额仍不及韩、美三大家，但填补了该项技术空白。
NAND主要用于计算设备的“长期”存储，又称计算设备的现代版硬盘驱动器。NAND市场基本由6家供应商控制：韩国的三星和SK Hynix，日本的KIOXIA，美国的WDC、Micron和Intel。与DRAM类似，NAND的产量和规模是其重要的商品特性。这就是为什么DRAM供应商和NAND供应商通常作为IDM运营，由供应商负责内部设计、制造和组装。中国扬子记忆科技（YMTC）2016年进入“长存”市场，2021年全球市场占有率预计达8%。
连接物理世界的IC，分为数字IC和模拟IC。模拟IC广泛用于电池充电、驱动电机、电话无线电波接入等，且大多数电力设备也会使用模拟IC。数字IC需要不断改进生产工艺，使一平方毫米的硅上能够安装更多晶体管。而模拟IC供应商更依赖专业知识，为特定需求产品进行特定设计。恩智浦是欧洲领先的IDM企业。意法半导体（ST Microelectronics，ST）也是一家典型的模拟IC供应商。
汽车IC是芯片在工业领域主要的应用场景。汽车IC分数字IC和模拟IC。汽车芯片要求在广泛的温度和环境下具有可靠的操作规范。特定用于汽车应用的IC供应商一般会被要求用其制造工艺生产的芯片寿命要长达30年。目前，欧洲有23家IDM制造商，如英飞凌（Infineon）、恩智浦（NXP）、意法半导体（ST）和博世（Bosch）等，由于这些企业已经与欧洲汽车制造商建立了紧密、垂直整合的强大专业知识体系，因此其IC产品在汽车行业中占据主导地位。领先的汽车集成电路供应商主要来自欧洲、日本和美国。
处理器广泛使用半导体技术，通常称为中央处理器（CPU）或应用程序处理单元（APU）。指令集架构（ISA）将定义处理器的内部工作。
笔记本电脑、台式机和服务器中的x86，主要由Intel或AMD制造的、基于x86的CPU。仅Intel、AMD和威盛电子（VIA Technologies（中国台湾））拥有生产和开发基于x86的处理器的专利。微软Windows是为基于x86的处理器设计的，自20世纪80年代以来，Microsoft和Intel就已经形成了相辅相成的关系。由于软件只与特定的处理器体系结构兼容，x86的竞争对手必须说服软件开发人员投入大量资源为另一种体系结构开发软件。从本质上讲，这就造成了强大的供应商供应关系的锁定，使得价值链重构变得较为困难。大家使用的绝大多数个人电脑都基于x86处理器，而且架构完全由两家美国公司控制，因此其他公司要寻找“本土”替代品就会十分困难。兆鑫是中国台湾威盛电子股份有限公司（VIA Technologies）在上海建立的合资企业，是除Intel和AMD之外唯一持有x86许可证的公司。兆新CPU比AMD和Intel的现代x86处理器落后几年，2020年，惠普开始在中国销售配备兆新CPU的PC，兆新也为其笔记本电脑和工作站开发基于ARM的CPU。此外，目前速度最快的超级计算机，日本的Fugaku，也是基于ARM处理器。随着ARM对该行业的重要性日益凸显，美国会限制其技术用于竞争对手。
虽然x86是个人计算机和服务器的主导架构，但ARM处理器也为智能手机、平板电脑和物联网（IoT）提供了动力。ARM指令集架构是由英国的ARM Limited开发并于2016年被日本软银收购的。当前两个主流移动操作系统——谷歌的Android和苹果的iOS都是基于ARM的处理器构建的。移动世界依赖于对ARM IP的访问。由于ARM总部位于英国，但主要在美国进行研发，并由日本软银所有，ARM评估认为，其大部分IP产自英国，而非美国。因此，即使美国采取了出口管制措施，如果欧洲、英国不采取同样的限制，那么美国的出口管制措施能否彻底管得住对中国的出口，仍有不确定性。如果英伟达（Nvidia）（一家美国无晶圆厂公司）获准从软银购买ARM，未来移动芯片市场价值链就会发生较大变化。
ASIC（Application Specific Integrated Circuit）是专门设计用于机器学习模型的芯片，是所谓的“AI芯片”，是一种专用的集成电路。智能手机中的许多现代系统芯片（SoC）——处理器核心、内存和接口（移动、Wifi等）都集成在一块芯片上，集成了“AI加速器”。这些芯片仅用于机器学习任务，如面部识别。由于机器学习是一个新领域，目前，有100多家公司设计AI芯片或加速器。这些AI芯片的架构差异很大，通常针对特定的机器学习平台进行优化。
以上对各种半导体技术的不同用途和使用场景做了说明。当前，全球IC价值链上，ICT系统依赖于韩国的DRAM、日本的NAND、美国的模拟芯片和欧洲的IP。没有一个地区能够在其本土获得所有重要类型的半导体。密切的分工协作，加上协同创新，造就了当今全球分布、高效和创新的半导体价值链。专业化和高度分工也导致了在某个IC的局布会形成寡头垄断，如果不同类型半导体的供应商很少，甚至只有一家，就会对整个价值链带来冲击。而由于自然灾害、流行病或限制性贸易政策，断链也会发生，并会传导破坏整个价值链。如果出于本位主义，想解开当前错综复杂、相互依存的价值链，也会带来巨大的成本，并会损失创新和效率。
从生产流程上看，对于半导体制造工艺，晶圆厂依靠设备、化学品和（硅）晶片来制造集成电路。虽然尖端晶圆厂主要位于中国台湾和韩国，但必要的设备、化学品和晶圆都来自美国、欧盟和日本。制造过程依赖于不同供应商、工厂和芯片设计师之间的密切合作。多年来，所有供应商市场（EDA、设备、化学品、晶片）都在整合，有时甚至到了某一特定技术仅一家供应商的地步，例如EUV扫描仪。各厂商间的密切协作创造了一个高效、创新的半导体制造价值链，其效率取决于自由贸易程度和关键技术节点国家之间的密切合作。
在芯片后端制造过程中需要对硅片（包含许多小型集成电路）进行切割、测试和封装，以保护其免受损坏。晶圆前端制造是高度资本密集型，而封装、测试多是劳动密集型。目前，全球有88家（2019年）专门从事半导体生产流程后端的公司，也就是所谓的外包半导体封装测试（OSAT）公司。OSAT公司依赖设备供应商和化学品（供应商），但规模要小于前端的晶圆公司。
安靠（Amkor Technologies）是美国唯一的大型OSAT公司。自2009年以来，长电科技（JCET）等在中国市场的份额大幅增加。过去10年，新加坡和马来西亚等其他国家的OSAT公司市场份额下降。OSAT在整个半导体价值链中集中度较低。从技术总体趋势看，晶圆厂还可提供先进的（晶圆级）封装，这样高通公司和其他公司的先进移动SoC就被直接在晶圆厂封装了，而不用再拿到OSAT进行封装，这样的技术趋势提升了芯片制造厂在半导体价值链中的重要性，而弱化了封装环节。
中国在封装检测环节取得了长足发展，但与国外相比，整体技术差距仍然存在。与在晶圆制造、EDA软件和制造设备等环节与国外存在较大差距相比，中国在封测环节与国外的差距要小得多。例如，华为与长电科技合作，改进流程，已突破了2019年美国对华为的出口管制。
（未完待续）
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