公众号记得加星标⭐️，第一时间看推送不会错过。
美国SIA在近日发布的一份报告中表示，半导体对美国的经济与国家安全至关重要，为从智能手机、人工智能（AI）基础设施到医疗设备、汽车、制造装备及国防系统等各类应用提供支撑。
几十年来，高度互联的全球供应链助力美国芯片企业在降低成本的同时稳步提升性能。然而，近期的种种新挑战暴露了支撑美国芯片生态系统的全球上游供应链中存在的脆弱环节，这也凸显了立即采取行动、构建可信且可靠的供应链并降低战略依赖性的重要性。
在报告中，SIA梳理了美国半导体生产中使用的关键材料与设备类别，揭示了面临中断风险的供应链薄弱环节，并概述了强化美国半导体供应链所需的关键举措。
主要发现：
1. 半导体供应链呈多层级结构，且在地理分布上高度分散。
半导体制造过程耗时数月，需要从全球各地的多层级供应商处采购各类材料、设备和组件。尽管美国半导体企业消耗的价值约270亿美元的设备和材料中，有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却遍布全球各地。
2. 在美国生产半导体所需的设备和材料，依赖于隐藏在全球供应链上游深处的脆弱环节。
半导体生产中使用的许多一级（Tier 1）投入品，其自身又依赖于面临高供应中断风险的下层原材料及系统子组件。这些深藏于供应链上游的脆弱环节，加剧了美国及其伙伴国家半导体生态系统所面临的风险。
3. 确保半导体供应链安全需要采取一系列缓解策略。
要构建更强大的半导体供应链以支持美国的半导体生态系统，需要政府与产业界协同行动，并与全球志同道合的伙伴及盟友携手合作。美国政府与产业界应致力于实施以下策略：
扩大国内生产与战略储备。尽管将生产半导体所需的所有材料和设备全部转移至国内既不切实际也不符合经济效益，但针对若干关键投入要素，建立或提升国内产能是一项可行且至关重要的近期策略。对于其他要素而言，在美国建立新产能可能需要十年甚至更长时间，随后还需额外时间对材料进行半导体生产资质认证。政府应与产业界密切合作，确定并优先推进本土化生产与战略储备的目标。
构建并维护盟友间的供应链。支撑美国半导体生态系统的供应链本质上是全球性的。与盟友及伙伴国家/地区保持并巩固稳固的贸易关系，同时投资于互补性的供应链能力，对于增强美国半导体生态系统的韧性至关重要。
降低对不可靠稀土及关键矿产来源的依赖。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/地区建立新采矿与加工能力的迫切需求。采取协同政策（例如长期包销协议）对于维持对关键矿产新产能的需求至关重要。
加大研发投入。美国及伙伴国家/地区政府应增加并持续提供资金，支持材料科学、化学及工程领域的研发工作，以开发下一代半导体材料及回收工艺技术。
构建值得信赖且可靠的供应链以支持美国半导体生态系统，需要政府、产业界与国际伙伴之间进行持续的协调与合作。
本报告的结论有助于降低未来供应链中断的风险，巩固关键供应链伙伴关系，并长期增强美国在芯片领域的领导地位。
引言
半导体是推动美国经济发展的各行各业及新兴技术的基石与关键赋能要素。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，其生产过程往往耗时数月，涉及多次跨国运输，并依赖于一个由高度专业化的材料和设备构成的、协同精密且层级分明的供应链。只有确保这些类别的物资按时、足量供应，才能满足该行业的需求——该行业全球销售额预计将在2026年超过1.5万亿美元。
正如美国商务部在2023年发布的《美国微电子工业基础评估》报告中所指出的，半导体制造“需要数百种质量要求极高的不同材料”，且“维持稳健的本土半导体制造基础，离不开一个能够抵御区域性或特定企业层面冲击的强大材料供应链”。近年来，支撑半导体行业的全球供应链屡遭干扰，原因包括自然灾害、新冠疫情、供需失衡以及政府采取的各项措施（见图1）。随着企业纷纷投资建设美国本土的半导体制造产能，上游供应链中存在的关键薄弱环节日益引发担忧，这些隐患可能阻碍扩产进程并导致项目延期。
某些供应脆弱性（如稀土问题）已广为人知；然而，另一些看似风险较低的材料依赖关系，其脆弱性可能深藏于上游供应链之中，往往只有在发生供应中断时才会显现出来。为了应对支撑美国半导体产业的全球供应链深层脆弱性问题，行业领袖与政策制定者首先必须明确，哪些供应链依赖关系构成的风险最大。
为此，美国半导体行业协会（SIA）与半导体生态系统内各企业的采购、供应链及战略负责人展开合作——这些企业涵盖芯片制造商、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——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，旨在解答以下问题：
哪些上游输入要素给美国半导体生态系统带来了严峻的脆弱性？其原因何在？
半导体生产中使用的哪些材料和设备，其自身所依赖的供应链便存在脆弱性？
政府与行业利益相关方可采取何种措施来缓解这些脆弱性，并构建更具韧性的供应链，以支持美国半导体生态系统的发展？
量化脆弱性
供应链依赖是指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。所谓“脆弱性”，是指这些供应商与投入要素网络中存在的薄弱环节，这些环节面临着更高的供应链中断、被恶意利用和/或遭受政策冲击的风险。尽管芯片设计与制造所需的每一项材料和设备投入都属于供应链依赖，但并非所有依赖都构成脆弱性，也并非所有脆弱性都属于高风险。
为了评估那些对支撑美国半导体生态系统的供应链构成严峻风险的依赖关系，我们制定了一项系统且可量化的“脆弱性指数”（见图2），该指数综合考量了五个不同的脆弱性因素。针对纳入分析的每一项供应链投入要素，我们评估了其生产的地理集中度以及依赖程度。此外，我们还评估了各项投入要素的供应商网络，考量了特定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。我们根据这五个因素对每一项投入要素进行评分，并将其汇总为一项综合指数。
评估美国对全球供应链的依赖性
总体而言，半导体制造包括在晶圆表面进行的“前道”（Front End）制造工序（涉及材料的添加与去除），以及将裸芯片（die）封装为成品芯片的“后道”（Back End）工序。半导体制造商与一千多家“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，以及光刻机和沉积设备等制造装备。这些为半导体公司直接提供材料、组件和制造设备的一级供应商，各自都拥有错综复杂的“次级”（sub-tier）网络，涉及中间产品和原材料供应商。
为了开展分析，我们确定了一份包含200项关键一级设备及材料投入品的清单（涵盖半导体行业的前道和后道工序），以及另一份包含100类原材料、工程材料和子组件/设备类别的次级（或称“Tier-n”）投入品清单（见图3）。随后，我们对这些投入品进行了详细的供应链图谱分析，不仅考察供应商的注册地，更重要的是考察这些投入品的实际地理生产地。
在半导体领域，供应链图谱分析通常基于供应商注册地，这可能会掩盖实际的供应依赖关系。增加这一分析步骤——即评估材料和设备的实际生产地——对于揭示未知的供应依赖关系以及确定哪些依赖可能构成严重脆弱性至关重要。收集用于此类分析的数据面临诸多挑战，既需要深入的研究与数据挖掘，也需要与熟悉详细制造工艺及采购格局的行业专家进行验证与压力测试（见附录）。
了解一级（Tier 1）半导体供应链
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%的供应来自总部位于美国、欧洲或日本的供应商（见图4）。其余约5%的供应则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。
然而，这些一级供应商往往依赖其注册地以外的生产链。因此，若要更准确地了解一级供应链的脆弱性，就需要评估美国半导体制造商所进口材料及设备的实际生产地。为此，我们分析了公开记录（如供应商网站、财务报告）、数据库（如分析师报告）及区域销售数据，从而估算按实际生产或组装地点划分的市场份额。
从生产或组装地点的角度来看，美国半导体供应链在一级投入和设备方面的韧性状况则呈现出更为复杂的局面（见图4）。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的依赖度，从占总需求95%的水平降至68%；与此同时，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显著上升，从5%增至32%。例如，总部位于美国的半导体制造设备供应商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。
同样，美国的材料供应商也在日本、台湾地区和韩国的化工厂生产半导体制造商所需的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，但其生产过程往往通过空分装置，在美国本土的半导体晶圆制造厂附近进行。
当我们运用脆弱性指数来评估美国半导体行业的一级供应链依赖情况时，发现约半数的分析类别属于“高”（11%）或“中”（38%）脆弱性水平（见图5）。这些类别之所以脆弱性较高，原因各异：有的集中在少数几个生产地区，有的依赖极少数经认证的供应商，还有的则因生产基地位置而面临风险。
深入剖析——隐蔽的脆弱性
半导体制造商和半导体设备制造商通常不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；这些供应商将矿物进一步加工成高精度的化学品、材料或组件（如机床用的电池和电机）。如前所述，供应半导体生产所需“一级”（Tier 1）投入品的企业，各自都依赖于由中间产品和原材料供应商构成的“次级”（sub-tier）网络。这些次级（或称“Tier-n”）供应链同样面临中断风险，进而可能影响“一级”供应的稳定性。例如，中国已采取措施限制上游关键材料（如镓、锗、石墨、钨、稀土）的全球供应，而这些材料正是半导体行业所依赖的多种一级材料和设备的重要投入品。这种供应链层面的影响力可能不仅限于关键矿产，还会延伸至中国正寻求加速实现国产替代的其他材料、组件及生产设备领域。
鉴于半导体供应链的复杂性和多层级特征，中断风险会随着向供应链上游传导而累积加剧。为了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，我们对近100种精选的上游“Tier-n”投入品进行了详细的图谱梳理与分析，涵盖基础材料（如稀土元素）、工程材料（如光致产酸剂、树脂）及子组件（如光学元件、陶瓷载板），并针对这些上游投入品进行了相应的脆弱性评估。该分析有助于我们更深入地了解一级供应商的采购模式，并识别出对高风险供应链的依赖情况。
在我们分析的上游投入品中，近三分之一被归类为具有“高”脆弱性（见图7）。
中国对关键矿产出口的管制
2023年，中国政府对包括镓、锗和石墨在内的关键半导体原材料实施了出口限制，这些限制措施在次年升级为出口禁令。2025年4月，中国对用于磁体生产和先进制造业的七种中重稀土元素实施了出口管制。同年10月，管制范围进一步扩大，涵盖了更多种类的稀土、采选与冶炼设备以及稀土相关技术。
近期的贸易数据也显示了这些上游限制措施如何通过可信供应链产生连锁反应。根据中国海关数据，截至2026年6月，中国向日本出口的某些受管制关键矿产（包括镓、镝、铽和钇）仍处于零出口或微量水平。鉴于日本供应商在向美国供应半导体材料、组件及制造设备方面发挥着重要作用，针对这些原材料的长期限制可能会给美国半导体产业带来进一步的下游供应风险。
稀土元素（REEs）和关键矿物被广泛应用于各级（包括一级供应商及下级供应商层面）的各类材料与设备中。钕、镝、钐和铽用于制造永磁体，而永磁体对于晶圆搬运机器人和溅射设备等半导体制造装备至关重要。金属钪被添加至铝合金中，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，同时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领域；石墨则用于晶体生长炉的热区部件。
多晶硅也是半导体供应链中一个脆弱的上游投入品。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，占据了超过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，要求极高的纯度（纯度达99.999999999%）。尽管电子级多晶硅市场约85%的份额由美、欧、日地区的少数几家生产商占据，但这些供应商必须依赖大规模生产太阳能级多晶硅，才能实现生产半导体级超高纯度多晶硅所需的规模经济效益和产能利用率。中国太阳能级多晶硅产能的迅速扩张以及电子级多晶硅生产工艺技术的提升，正带来日益激烈的竞争压力，这对现有的合格供应商构成了不断增加的风险。
值得关注的是，在我们的初步分析中，一些被评估为脆弱性“低”或“中”的一级（Tier 1）材料和设备，实际上存在隐性脆弱性——即依赖于被归类为脆弱性“高”的上游“Tier-n”级基础材料。根据初步评估，在我们的脆弱性指数中，仅有21种一级投入品被视为“高”风险。然而，若将次级（sub-tier）依赖关系纳入考量，我们分析的一级供应类别中，超过四分之三都关联着至少一种脆弱性极高的“Tier-n”级投入品，且超过半数依赖于两种或更多被我们分析认定为脆弱性极高的“Tier-n”级投入品（见图9和图10）。
保障美国供应链安全——缓解策略与建议
鉴于这一形势，美国半导体产业的全球供应链韧性应呈现何种形态？我们又该如何实现这一目标？针对被评估为脆弱性处于“中等”或“高”水平的各类半导体材料或设备，我们着力探索相应的缓解策略，以增强韧性并降低供应中断风险。尽管提升这些材料与设备的本土产能固然可取，但若试图通过单纯扩大本土生产来降低脆弱性，这种“一刀切”的做法既不切实际，也不具备成本效益，甚至根本不可行。要构建具备韧性的美国半导体产业生态供应链，必须综合采取下文所述的各类缓解措施与政策应对手段。
扩大国内供应与战略储备
根据具体的供应链类别，提升美国国内产能可能需要十年或更长时间，才能实现可观数量的供应。即便新产能投入运营，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，往往还需要三到四年时间。不过，针对半导体供应链中的某些关键投入品，建立或扩大国内产能是一项切实可行且至关重要的近期策略。如前所述，绝大多数味之素堆叠薄膜（ABF）基板和光刻胶均来自日本。投资建设美国本土产能以支持国内晶圆和芯片制造，将增强美国半导体供应链的韧性。例如，尽管国内正在增加先进晶圆生产能力，但新增产能仍不足以满足国内芯片制造的需求。溅射靶材（美国已有相关制造布局）是另一个适合扩大国内产能以增强供应韧性的领域。
美国政府应考虑针对设备和材料企业出台定向激励措施，鼓励其投资建设高优先级投入品的国内产能。正如美国半导体行业协会（SIA）此前一份报告所述，一个可行的方案是联邦政府与州政府及业界合作，建立经济特区或科技园区，激励当地供应商向靠近半导体制造基地的产业集群聚集。对于其他关键材料、子系统和组件，建立战略库存（即储备）有助于在等待新供应商投产期间填补供应缺口。半导体制造商已利用超额库存来防范供应中断风险，在条件允许的情况下，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，也是适合进行战略储备的材料之一。然而，并非所有投入品都能进行储备，这往往受限于材料的保质期。例如，金属钪因氧化速度快且保质期仅为9至15个月，特别难以进行储备。
在其他情况下，监管限制也制约了半导体企业储备关键原材料的能力。以半导体制造中至关重要的几种含氟气体（F-gases）为例，它们受到美国及全球环境法规的管控，导致企业无法采购并建立多年的供应缓冲储备。晶圆制造厂在等离子体工艺、干法刻蚀及化学气相沉积设备清洗环节所使用的含氟气体，其原料源自萤石，而全球超过60%的萤石供应来自中国的矿山。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（如卤代烃）。同样，美国政府也可与盟友（例如拥有大型萤石矿的墨西哥）合作，以提高相关矿产的产量。此外，美国还可以通过税收或其他财政激励措施来促进此类物资的储备。
投资并保障来自可信盟友的供应
要将支持美国本土半导体制造能力所需的所有材料和设备生产转移回国内，既不切实际，也不经济或可行。为了促进共同的经济增长与安全，美国必须与伙伴及盟友携手合作，实现关键供应链的多元化，并就未来技术开展协作。因此，保障脆弱供应环节的一项关键策略，除了建立本土供应能力外，还在于维持与盟友及伙伴供应国之间的稳固关系，并投资于这些国家或地区的产业能力。日本、中国台湾、马来西亚、新加坡、韩国以及部分欧洲伙伴（如德国、法国、意大利、荷兰、英国）是半导体制造设备所需关键工程材料及零部件的重要生产地。这些国家或地区的生产商依赖从其他地区（包括澳大利亚、加拿大、印度和墨西哥）获取关键矿物原料；上述国家或地区均具备半导体生产所需关键矿物的开采与精炼能力。此外，与越南和印度尼西亚开展合作——包括通过公私合营投资建设当地的精炼与加工基础设施——也有助于在高风险地区之外提升加工能力，并确保供应链的韧性。
投资材料科学与回收技术的研发
政府对材料科学、化学和工程等领域的基础研究及应用研究给予持续支持，有助于通过开发新技术和针对现有挑战进行“创新性突破”来缓解上游供应链的脆弱性。例如，由能源部资助的“矿物至材料供应链设施”（METALLIC）项目（涉及九个美国国家实验室的参与）有望为矿物生产开辟新的提取和加工方法。另一个例子是商务部“芯片计划办公室”（CHIPS Program Office）提供的先进材料研究拨款。资助回收技术研究也有助于从电子垃圾及其他废旧电子产品中回收有用材料。例如，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。加大对延长保质期的存储方法研究的投入，也有助于提高关键材料的缓冲库存水平。
政府的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开展新材料、加工工艺及测量技术的研究，也包括协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。随着新技术的涌现，政府在制定政策框架方面发挥着关键作用，这些框架旨在促进技术从上游研究项目向负责商业化的企业进行技术转移和许可授权。长期以来，美国国家科学基金会、战争部（现称国防部）和能源部一直致力于支持半导体、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。持续资助研究机构至关重要，这将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实现商业化。
优先应对稀土及关键矿产依赖问题
联邦政府应特别关注美国及其盟国供应商对稀土元素及其他受出口管制影响的关键矿产的高度依赖。亟需建立新的采矿与加工能力，以供应半导体制造中广泛使用的关键矿产（见图8）。除了在可行情况下提升国内采矿与精炼能力外，要化解这些脆弱性，还需要美国政府与其他国家或地区政府协同努力，支持澳大利亚、加拿大、日本、墨西哥和韩国等地已开展的原材料开采与加工项目（例如精炼与分离合作、氧化物向金属的转化回收以及资质认证）。协调一致的政策（如长期包销协议）对于确保有足够的需求来支撑新的关键矿产产能至关重要。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等多边努力，均为重要的举措。
结论
本报告揭示了支撑美国半导体产业基础的上游供应链的复杂性，以及若不采取措施加以解决便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，必然是产业界与决策者共同关注的重中之重。
制定全面战略时，必须着眼长远，并针对各类供应环节固有的特性与挑战采取量身定制的措施；同时，鉴于支撑美国半导体企业的供应链具有全球化特征，还需与志同道合的政府开展合作，共同构建值得信赖且具有韧性的供应链。若能坚定不移地推进这些努力，美国半导体生态系统及其多元化的客户群将有望在未来十年内变得更加强大、更具韧性且更具竞争力。
