A n
A lli e d
A pp r oa ch
t o
S e mi co nduc t o r L ead er s h i p
ST E PHEN
EZ EL L
|
SEP T EM B ER
2020
Ma n y
c o un tri e s
ri g h tl y
s eek
t o
m ax i m i z e
t hei r
v al u e
a dde d
i n
t he
g l o ba l
s e m i c o nd uc t o r
i n dus t r y . B u t
lik e - m i nde d
al li ed
n at i o n s
can
al s o
a d v an ce
t hei r
l ead er s h i p
col l ect i v el y
b y
col l a b or at in g
on t ech nol ogy
a n d
ec o syst e m
d ev el op m en t ,
i n te ll ec tu a l
p ro p e rty ,
and
t r ade
li b er al i z at i o n .
KE Y
T AKEAW AY S
▪ The
s em i co n d u ct or
s ect or
c o n s ti tu te s
on e
of
t o d a y’ s
mo s t
i mp o rta n t
i n d u s tri e s ,
p r ov i d i n g t h e
cor e
t ech n o l ogy
t h at
p o w er s
t h e
m od er n
d i g i t al
w or l d
a n d
s p u r s
i n no v a t i o n
a nd p ro d u c ti v i ty
acr os s
v ir t u a lly
ev er y
s ect or
of
th e
eco n omy .
▪ T h e
i n cr eas i n g
ex p en s e,
comp l ex i t y ,
and
s cal e
r eq u i r ed
t o
i nn ov at e
a n d
m a nu f ac tu re s em i cond u ct or s
m ean s
t h at
n o
s i n g l e
n at i o n
or
en t er p r i s e
can
go
i t
al o n e.
I n
t h e
f ace
of ch al l e n ges
f r om
C h i n a ,
al li e d
coo p er at i on
i n
s em i c on d u ct or s
i s
cr i t i cal .
▪ S u cces s f u l
s em i cond u ct or
i nn ov at i o n
d e p en d s
on
s ci en t i s t s ,
r es ear ch er s ,
and
en g i n eer s w or ki n g
t oget h er
i n te rn a ti o n a ll y
acr os s
compan i es ,
un i v er s i t i es ,
gov er n m en t
age n ci es , r e s e a r c h
i ns t i t ut i o ns ,
a nd
pu bl i c - p r i v at e
r es ear ch
con s or t i a.
▪ E ach
s egm en t
of
t h e
gl o b al
s em i co n d u ct or
v al u e
c h ai n
h as ,
on
av er age,
e n te rp ri s e s
fro m 25
cou n t r i es
i n v ol v ed
d i r ect ly ,
a nd
e n te rp ri s e s
fro m
23
cou n t r i es
i n
s up po r t
f unc t i o ns .
▪ S om e
n at i on s
h av e
f ocu s ed
o n
b ui l di ng
t he i r
d o me s ti c
s em i cond u ct or
ec o syst e m s,
but
t h e
U. S .
i n d u st r y’ s
t r ack
r ecord
of
s u cces s
s h ow s
h ow
t o
ef f ect i v el y
l ev er age
gl ob al
s u pp l y c h a i n s
fo r
mu tu a l
b e n e fi t.
▪ C ou n t r i es
t h at
w o u l d
s eek
s el f - s u ff i ci en cy
i n
t h e
s e ct or ,
es p eci al l y
t h r ou g h
un fa i r me rc a n ti li s t
me a n s ,
r i sk
in f lic t in g
co n s i d er a b l e
d a m age
on
t h e
i n d u s t r y ,
s l ow i n g
gl ob al s em i cond u ct or
i nn ov at i on .
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
s h o u l d
i n cr eas e
f un d i n g
fo r
col l ab or at i v e,
p r e - comp et i t i v e
R & D
a n d i n cen t i v es
f or
gr eat er
d om es t i c
p r od u ct i on .
I N F ORM A T I ON
T E C H N OL OGY
&
I NN OV A T I ON
F OU N DA T I ON
|
SEPT EM B ER
2020
S em i cond u ct or s
r ep r es en t
on e
of
t h e
w or l d ’ s
m os t
i m p or t an t
i n d u s t r i es ,
t h e
cor e
t ech nol ogy
t h at p ow er s
t h e
m od er n
d i gi t al
w or l d
a n d
em p ow er s
i nn ov at i on
and
p r od u ct i v i t y
gr ow t h
acr os s
ev er y i n d u s try .
I n
t u r n ,
t h e
ev olu t i on
of
gl o b al
v al u e
c h ai n s
h a s
e n ab l ed
th e
i n d u s try
to
s u s ta i n
i ts re l e n tl e ss ,
mu l ti - d eca d es
d r i v e
t o
p r o d u ce
ev er - mo re
p ow er f u l
i n t egrat ed
c i r cu i t s
at
ev er - l ow er cos t s — a
d y n am i c
cap t u r e d
i n
M oor e’ s
L aw :
t h e
n o ti o n
th a t
th e
nu m b e r
o f
tra n s i s to rs
o n
a m i cr och i p
d o u b l es
a b ou t
ev er y
t w o
y ear s ,
ef f ect i v el y
m ean i n g
a
s em i co n d u ct or ’s
c a p a b ilit y
i n t er m s
of
s p eed
and
p r oces s i n g
i s
d o u b l ed ,
ev e n
t h ou gh
i t s
cos t
i s
h al v e d .
H owev er ,
r ecogn i z i n g s em i cond u ct or s ’
f ou n dat i on a l
r ol e
i n
t h e
m od er n
gl ob al
eco n omy ,
a n d
th e i r
i m p or t an ce
t o n at i on a l
s ecu r i t y ,
an
i n cr eas i n g
nu m b er
of
n at i o n s
ar e
s eeki n g
t o
cap t u r e
as
m u ch
v al u e
as p o ss i b l e
fro m
th e
i n d u s try ,
w h e th e r
fro m
s em i cond u ct or
r es ear ch
and
d ev el o p m en t
( R & D ) ; d es i gn ;
f a b r i cat i on ;
or
as s em b l y ,
t es t ,
and
p ackag in g
(A T P ).
W h ile n a t ion a l,
in c lu d i n g
U. S .,
p o lic ie s
t o
s p u r
s e m i cond u ct or
R & D
and
p r od u ct i on
ar e i mp o rta n t,
i t’s
al s o
i m p or t an t
t o
r ecog n i z e
t h at
s el f - s u ff i ci en cy
can n ot
and
s h ou l d
n ot
b e
t h e goal .
T h e
i n cr eas i n g
ex p e n s e,
comp l ex i t y ,
and
s cal e
r eq u i r e d
t o
i nn ov at e
and
m an u f act u r e s em i cond u ct or s
m ean s
t h at
n o
s i n g l e
n at i o n
ca n
af f or d
t o
go
i t
al on e.
H o w ev er ,
th e re
e xi st s
an o pp o rtu n i ty
and
a
n ee d
f or
a
li ke - m i nde d
s e t
o f
na t i o ns c o mmi tte d
to
o pe n
tra d e
a nd
fa i r econ om i c
comp et i t i on
t o
co ll ab or at e
i n
w ay s
t h at
col l ect i v el y
em p ow er
t h e
comp et i t i v e nes s
of th e i r
s e mi c o n d u c to r
i n d u s tri e s .
T h i s
r ep or t
b egi n s
b y
ex am i n i n g
t h e
gl o b al
s em i co n d u ct or
i n d u s t r y ,
i n cl u d i n g
t h e
r i s e
of s em i cond u ct or
gl ob a l
v al u e
c h ai n s ,
and
b y
ex am i n i n g
n at i o n s ’
s em i cond u ct or
comp et i t i v en es s s t r at egi es .
I t
t h en
ex am i nes
h o w
a
com m un i t y
of
a l lie d
n at i on s
ca n
w or k
t oget h er
acr os s
f ou r areas — b y
w or ki n g
co ll a b or at i v el y
on
s em i cond u ct o r
t ech nol ogy
d ev el op m e n t ,
ecosy s t em
s u pp or t , a nd
t ec hno l ogy
p r ot ect i on ,
as
w el l
as
b y
d ev el op i n g
s u pp or t i v e
t r ade
r u l es
and
r egi m es — to col l ect i v el y
en h an ce
t h e
comp et i t i v e nes s
and
i nn o v at i on
p oten t i a l
of
t hei r
r es pect i v e s em i cond u ct or
i n d u s t r i es
a nd
t he
i nd us t r y
g l o ba ll y .
T h e
r ep or t
m akes
t h e
f ol l ow i n g
p ol i cy
r ecom m en d a t i on s :
C oor d i n a t ed
T ech n ol ogy
D ev el op m en t
▪ Es tab li s h
Ma nu fa c tu ri n g
U S A
I n s ti tu te ( s)
s u pp or t i n g
s em i cond u ct or
i n d u s t r y
i nn ov at i on — in
a c t iv it ie s
in c lu d i n g
R & D ,
m a nuf a c tur i ng ,
a n d
p a ckagi n g — and
in v it e
pa r t i c i pa t i o n
by s em i cond u ct or
en t er p r i s es
h ea dq u a rte re d
i n
li k e - m i nde d
n a t i o ns .
▪ E x pand
i n t er n at i o n al
co op er at i o n
i n
s em i co n d u ct or
s ect or
p u b li c - p ri v a te
p a rtn e rs h i p s .
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
and
li ke - m i nde d
n a t i o ns s ho ul d
i n cr eas e
f un d i n g
f or
col l a b or at i v e,
p r e - comp et i t i v e
R & D
ef f or t s ,
and
en s u r e
t h at
t h er e
i s
re c i p ro c a l
o pp o rtu n i ty
fo r s em i cond u ct or
en t er p r i s es
f r om
li ke - m i n d e d
n at i on s
t o
p ar t i ci pat e
i n
s u ch
co n s or t i a.
▪ T h e
U. S .
gov er n m e n t
s h ou l d
w or k
t o
m or e
ef f ect i v el y
coord i n at e
t h e
s em i cond u ct or
R & D p r ogram s
b ein g
co n d u ct ed
acr os s
v ar i ou s
gov er n m en t
agen c i es .
▪ T h e
U. S .
gov er n m e n t
s h ou l d
ex p l or e
au t h or i z i n g
mo r e - f l ex i b l e
f ed er al
co n t r act i n g gu i d e li nes ,
s u ch
as
a
r el axat i o n
of
F e d er al
A cq u i s i t i on
R eg u l at i o n s ,
o r
a llo w in g
gr eat er u s e
of
ot h er
t r an s act i on al
a u t h or i t y
v eh i cl es ,
i n
o rd e r
t o
i n cr eas e
t h e
com m er ci al i z at i o n p oten t i al
of
f e d er al l y
f un d e d
s em i cond u ct or
R & D
r es ear ch
p r ogram s .
▪ T h e
U. S .
gov er n m e n t
s h ou l d
i n v i t e
ot h er
al li ed
n at i on s
t o
co - i n ve st
i n
s em i cond u ct or mo o n s h o ts ,
w i th
re s u l ti n g
i n te ll ec t u a l
p ro p e rty
(IP )
a nd
t ec hn i c al
d i s cov er i es
s h ar ed
a t l ev el s
p r op or t i on at e
t o
n at i on a l
m u t u a l
i n v es t m en t .
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
s h ou l d
ex p l or e
ad d i t i o n al
o pp or t un i t i es
t o
e n r ol l
p eer s
f r om
al li ed n at i on s
i n
t h e
t r u s t ed
f ou n d r i es
p r ogram s ,
w i t h
al li ed
n at i o n s
act i n g
r ec i p r ocal l y
f or
t hei r r el at ed
p ro g ra ms .
▪ L i ke - m i n de d
na t i o ns s ho ul d
a m e n d
t he i r
pr o c ur e m e nt
g ui de li ne s
by
a d di ng
a
f o urt h
k e y p illa r — s ec u ri ty — i n
a dd i t i on
t o
t h e
t r ad i t i on a l
s t and ar d s
of
p r i ce,
cos t ,
and
q u al i t y .
C oor d i n a t ed
S em i cond u c t or
E cos y s t em
D ev el o p m en t
▪ L i ke - m i n de d
na t i o ns s ho ul d
co n t i nu e
t o
ad v ocat e
f or
op en
s t and ar d s - d ev el o p m en t p r oces s es ,
b ot h
as
t h ey
r el at e
t o
s em i cond u ct or s
s p eci f i cal l y
and
t o
t h e
v as t
pan o p l y
of d ow n s t r eam
d i gi t al
t ech nol og i es
f un dam en t al l y
p r e d i cat ed
o n
s em i cond u ct or s ,
s u ch
as 5 G ,
ar t i f i ci al
i n t el li gen ce
( A I ) ,
t h e
I n t er n et
of
T h i n gs ,
and
a u t onomou s
v eh i cl es .
▪ L i ke - m i n d ed
n at i o n s
and
en t er p r i s es
t h er ein
s h ou l d
col l a b or at e
t o
d ev el o p
a fu n d a me n ta ll y
mo re - s ec u re
c o mp u ti n g
i nfra s tru c tu re .
C oor d i n a t ed
T ech n ol ogy
P r ot ect i on
Ex por t
C ont r ol s
▪ U. S .
e x p o rt
c o ntro l s
mu s t
b e
r egu l ar l y
u pdat ed
t o
r ef l ect
t h e
gl ob a l
s t at e
of
p l ay
i n s em i cond u ct or
i n d u s tri e s ,
s u c h
th a t
c o ntro l s
d o
n o t
p re c l u d e
U. S .
e n te rp ri s e s ’
a b ili ty
to s el l
good s
t h at
ar e
on
a
t ech n i cal
p ar
w i t h
com m er ci al l y
av ai l a b l e
goo d s
and
s er v i ces
f r om f or ei gn
comp et i to rs .
▪ A n y
em er gi n g
t ech nol og i es
t h at
ar e
u l t i m at el y
d ee m ed
t o
m eet
t h e
s t at u t or y
s t and ar d s
f or ex p or t
con t r ol s
s h ou l d
b e
d es i gnat e d
as
s u ch
on l y
i n
cas es
of
ex cl u s i v e
d ev el op m e n t
and av ai l ab ili t y
w i t h i n
t h e
U. S .
m ar ket — a n d
t h e
con t r o l s
s h ou l d
b e
r em ov ed
i f
a nd
w he n
t ha t e xc l u si vi t y
n o
l o n g e r
e xi st s.
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
s h ou l d
es ch ew
t h e
a pp li cat i o n
o f
un il at er al
ex p or t
con t r ol s
and
s eek
t o d ev el op
a
m or e
amb i t i ou s
a n d
ef f ect i v e
p l u r il at er al
ap p r oac h
t o
p r om u l gat e
ex p or t con t r ol s
am on g
li k e - m i nde d
na t i o ns t ha t
h av e
i n d i gen ou s
s em i co n d u ct or
p r od u ct i on
ca p aci t y .
▪ C on gr es s
s h ou l d
ex pand
t h e
r em i t
a n d
f un d i n g
f or
t h e
E x p or t
C on t r ol
and
R e l at ed
B or d er S ec u ri ty
(E X B S )
P ro g ra m
a t
th e
U. S .
D e p a rtmen t
o f
S ta te .
▪ At
t h e
2020
Mu l t il at er al
A ct i o n
on
S e n s i t i v e
T ec hnol ogi es
(M AST )
co n f er en ce,
s c he du l e d fo r
S e p te mb e r
2020,
t h e
U n i t e d
S t at es
s h ou l d
con s i d er
i n t r od u ci n g
a
p l u r il at er al ap p r oac h
t o
ad v an c ed - t ech nol ogy
ex p or t
co n t r ol s .
F or ei gn
I nv es t m ent
S cr een i ng
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
s h ou l d
w or k
w i t h
li ke - m i n d e d
n at i on s
t o
al i gn
f or ei g n
i n v e s tme n t s cr een i n g
p r act i ces
and
t o
ex ch an ge
i n f or m at i on
w h en
i t
a ppear s
ot h er
n at i on s
ar e
t r y i n g t o
u s e
un f ai r
p r act i ces
i n
m aki n g
f or ei g n
i n v es t m en t s ,
s u ch
as
h eav il y
s t at e -su b si d i ze d , s ta te - ow n ed
en t er p r i s es
(S O Es )
a tte mp ti n g
to
p u rc h a s e
f or ei gn
e n t er p r i s es
i n
ad v a n ced - t ech nol ogy
i n d u s t r i es .
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
s h ou l d
co n t i nu e
t o
w or k
w i t h
li k e - m i n d e d
n at i o n s
t o
coord i n at e i n v es t m en t
s cr een i n g
p r oced u r es ,
a nd
i t
s ho ul d
c o ns i de r
e x pa ndi ng
i t s
li s t
o f
“ e x ce pt e d f or ei gn
s t at es ”
t o
i n cl u d e
cou n t r i es
s u ch
as
F r an ce ,
G er m an y ,
t h e
N et h er l a n d s ,
I t al y , J ap an ,
a n d
S o u t h
K or ea
( am o n g
ot h er s ) .
C at al og i ng
and
C om ba tt i ng
F or ei gn
Techno l ogy
and
I n t el l ect ua l
P r oper t y
Thef t
▪ L i ke - m i n d ed
n at i o n s
s h ou l d
d ev el op
a
comp r eh e n s i v e
li s t
of
en t er p r i s es
and
i n d i v i d u al s w h o
h av e
at t em p t ed
or
af f ect ed
IP
th e ft ,
a n d
d e v e l o p
me c h a n i s ms
to
re s tri c t
s u c h
fi rms a nd
i n d i v i d u al s
f r om
comp et i n g
i n
li ke - m i n d ed
n at i on s ’
m ar ket s .
▪ L i ke - m i n de d
na t i o ns s ho ul d
e nha nc e
i n fo rma ti o n - s h ar i n g
ef f or t s
t o
combat
f or ei gn econ om i c
es p i on age
and
I P / t ech nol ogy / t r ade
s ecr et
t h ef t .
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
s h o u l d
l ead
li ke - m i n de d
na t i o ns i n
de v e l o pi ng
s tron g e r
i n fo rma ti o n - s h ar i n g
m echan i s m s
f ocu s ed
o n
combat t i n g
s t at e - s p on s or ed
eco n om i c
es p i on age
i n ad v an ce d - t ech n o l ogy
i n d u s t r i es .
▪ The
U ni t e d
S t a t e s
s ho u l d
c o n ti nu e
to
w o rk
w i th
li k e - m i nde d
na t i o ns t o
s t r e ng t he n
t he i r t r ade
s ecr et
p r ot ect i on
r egi m es .
▪ T h e
U n i t ed
S t at es
and
ot h er
li ke - m i n d ed
n at i on s
s h ou l d
co n t i nu e
t o
i n cl u d e
r ob u s t
t r ade s ecr et
p r ot ect i on s ,
and
p en a l t i es
f or
w ill f u l
l ar ge - s cal e
com m er ci al
t r ade
s ec re t
th e ft,
i n t r ade
agr eem en t s
t he y
pur s ue .
S u pp or t i v e
T r ad e
P o li ci es ,
R egi m es ,
and
P r act i ces
▪ E l e v a te
th e
i mp ri ma tu r
a n d
s ta tu re
o f
th e
Wo rl d
S e mi c o n d u c to r
C o un c il
(WS C ) .
▪ E x pand
t h e
I n f or m at i on
T ech nol ogy
A gr eem en t
( I T A ) .
▪ M ai n t ai n
t h e
Wor l d
T r ade
O r gan i z a ti o n
(WT O )
e - c o mme rc e
c u s to ms
d u ty
mo rato ri u m.
▪ W it h
lik e - m i n de d
na t i o ns ,
j o i n
a n d
e x pa nd
t h e
C o m p r ehen s i v e
a n d
P r ogr es s i v e
T r an s - P a c i fi c
P a rtn e rs h i p
(C P T PP )
A g re e me n t.
▪ E x pa nd
s ubs i d i e s
di s c i pl i ne s
a t
th e
W T O .
▪ I n s i s t
on
m ar ket
acces s
r eci p r oci t y
i n
d i g i t al
gov er n m en t
p r oc u r emen t
act i v i t y .
▪ C on s i d er
f or m i n g
a
G l o b al
S t r at egi c
S u pp l y
C h ai n
A lli an ce
( G SS C A ) .
▪ D ev el op
a n
al li ed
a pp r oac h
t o
ex p a n d
m ar ket - b as e d
t r ade
ap p r oach es
i n
t h e I ndo - P aci f i c
r egi o n .
THE
GLOB AL
SE M I C O N D UCT OR
I N DU ST R Y
T h e
te rm
“ s em i cond u ct or ”
act u al l y
r ef er s
t o
a
s ol i d
s u b s t an ce — s u ch
as
s ili con
or
ger a n i u m — wh i c h
ha s
el ect r i cal
co n d u ct i v i t y
p r op er t i es
al l o w i n g
i t
t o
b e
u s ed
e i th e r
as
a
cond u ct or
or
an i n s u l a to r.
I n
1956,
B el l
L ab s ’
J o hn
B ar d ee n ,
W al t e r
B r at t ai n ,
and
W illi am
S h ockl ey
w on
a
N o b el P r i z e
f or
t hei r
1947
i n v en t i on
of
t h e
t r an s i s t or ,
a
s em i cond u ct or
d ev i ce
u s ed
t o
amp li f y
or
s w i t ch el ect r on i c
s i g n al s
and
el ect r i cal
p ow er .
I n
t h e
m i d - 1950s ,
J a c k
K il b y
a t
T e x a s
In s tru me n ts
a n d R ob er t
N oy ce
and
a
t eam
of
r es ear ch er s
at
F ai r ch il d
S em i cond u ct or
p i o n eer ed
t h e
i n t egrat ed ci r cu i t ,
p l aci n g
m u l t i p l e
t r an s i s t or s
on
a
s i n g l e
f l at
p i ece
of
s em i cond u ct or
m at er i al ,
gi v i n g
r i s e t o
t h e
m od er n
v i s age
of
a
“s em i cond u ct or
ch i p. ”
B ut
mo d e rn
s e mi c o n d u c to rs
a re
a
fa r
c ry
fro m t hos e
i n v en t e d
b y
t h e
ear l y
p i on e er s ;
t od ay ,
t h e y
con t ai n
b illi on s
of
t r an s i s t or s
on
a
ch i p
t h e
s i z e of
a
s q u ar e
cen t i m et er ,
ci r c u i t s
ar e
m eas u r ed
at
t h e
n an os cal e
( “n m , ”
a
u ni t
o f
l e ng t h
e qua l
t o on e
m illi o n th
o f
a
mete r),
a n d
th e
ve r y
n ew es t
s em i cond u ct or
f ab r i cat i o n
f aci li t i es
ar e
p r od u ci n g s em i cond u ct or s
at
5 nm
a nd
3 n m
s cal es . 1
L ead i n g - ed ge
s em i cond u ct or s
con t ai n
t r an s i s t or s
t h at a r e
10,000
t i m e s
t hi nne r
t ha n
a
hum a n
ha i r .
T h e
i n cr eas i n g
m i n i at u r i z at i on
of
s em i cond u ct or s
al on gs i d e
p er f or m an ce
e nh a n cem en t s
i n
b o t h p r oces s i n g
cap aci t y
and
s p eed s
as
w e ll
as
p o w er
ef f i ci en cy
li e
at
t h e
cor e
of
ev er y
s i n gl e i n f or m at i on
a n d
com m un i cat i o n s
t ech nol ogy
( I C T )
p r od u ct .
I t ’ s
p r i n ci p al l y
t h e
ev olu t i on
of s em i cond u ct or s
t h at
ex p l ai n s
t h e
ev er - i n cr eas i n g
capab ili t y
at
an
ev er - d ecr eas i n g
r el at i v e
p r i ce
o f d i gi t al
p r od u ct s — ev er y t h i n g
f r om
cel l s
p h on e
cos t i n g
$4,000
i n
1983
t o
j u st
a
f ew
hun d r ed d ol l ar s
t od ay
to
t h e
cos t
of
p er s on al
g en om e
s eq u e n ci n g
d r op p i n g
f r om
$2.7
b illi o n
t o
$300
ov er
t h e
p as t
20
y ear s
to
t h e
em er gen ce
of
n ew
“ G ’ s ”
i n
w i r eles s
com m un i cat i o n s
ab o u t ev er y
d ecad e. 2
S em i conduc t or s
r epr es ent
one
of
t he
w or l d’ s
m os t
i m por t ant
i ndus t r i es ,
t he
core
t echnol ogy
t hat pow er s
t he
m oder n
d i gi t a l
w or l d
and
em po w er s
i nnov at i on
and
pr oduct i v i t y
gr o w t h
acr os s
ev er y
s ect or of
ev er y
econom y .
H ar v ar d
econ om i s t
J on
S am uel s
e s ti ma te d
th a t
to t a l
fa c to r
p ro d u c ti v i ty
i n
t h e
U .S . s em i cond u ct or
s ect or
gr ew
at
cl os e
t o
9
p er cen t
ov er
t h e
p er i od
f r om
1960
t o
2007
(2 5
ti me s th e
rate
fo r
th e
ov er al l
econ omy )
and
t o
h av e
ac co un t ed
f or
n ear l y
30
p er cen t
o f
th e
U ni t e d S ta te s ’
aggregat e
econ om i c
i nn ov at i o n
ov er
t h i s
p e r i od . 3
In
te rms
o f
i n d u s try - s p eci f i c con t r i b u t i on s ,
f r om
1960
t o
2007,
s em i cond u ct or s
accou n t ed
f or
a b ou t
37
p er cen t
of
t h e g ro w th
i n
t h e
U. S .
c o mmu n i c a ti o n s
e q u i p me n t
ma nu fa c tu ri n g
i n d u s try ,
14
p e rc e n t
o f
th e ex pan s i on
of
t h e
el ect r i cal
e q u i p m e n t
and
ap p li a n ces
s ect or ,
and
24
p er ce n t
of
t h e
gr ow t h
i n ou t p u t
am o n g
ot h er
el e ct r on i c
p r o d u ct s . 4
O x f or d
E con om i cs
e s ti ma te d
th a t
th e
s e mi c o n d u c to r i n d u s t r y
hel p s
cr eat e
$7
t r illi o n
i n
gl ob al
eco n om i c
act i v i t y
and
i s
d i re c tl y
re s p o n s i b l e
fo r
$2.7 tri lli o n
i n
to ta l
a nn ua l
gl o b al
gr os s
d om es t i c
p r o d u ct
( GDP ) . 5
A nd
w i t h
t h e
d i g i t al
eco n omy
n ow accou n t i n g
f or
n ear l y
o n e - q u a rte r
of
gl ob al
G D P ,
s e m i cond u ct or s
p ow er
t h e
f u t u r e
of d i gi t al i z at i o n ,
un d er p i nn i n g
ev er y t h i n g
f r om
AI ,
cl o u d
comp u t i n g,
and
t h e
I n t er n et
of
T h i n gs
t o ad v an ce d
w i r eles s
n et w or ks ,
s m ar t
gr i d s ,
s ma rt
bui l di ng s ,
a nd
s ma rt
ci t i es ,
and
ev en
t h e
n ex t gen er at i on
of
q u a n tu m
c o mp u ti n g . 6
The
s e m i c o nd uc t o r
i n dus t r y
it s e lf
r ep r es en t s
a
$470
b illi on
h ig h ly
gl o b al i ze d
i n d u s try
( ex pect ed to
b e com e
a
$730
b illi o n
i n d u s t r y
b y
2026)
t h at
s h i pp ed
ov er
1
tri lli on
s emi cond u ctors
for
t h e fi rs t
ti me
ev er
i n
2019,
wi th
s ome
of
th e s e
p roc es s ors
con tain i n g
ov er
30
b illi on
tran s i s tors . 7
I n
2019,
U. S. - h ead q u artere d
s emi cond u ctor
e n t erp ri s es
hel d
a
47
p ercen t
market
s h are
of gl ob al
s emi cond u ctor
i n d u s try
s al es ,
fol l owed
b y
S ou th
Kor ea n
fi rms
wi th
19
perce n t, J ap an es e
and
E u rop ean
fi rm s
eac h
wi th
10
p ercen t,
T ai wan es e
fi rms
wi th
6
perce n t,
a n d Ch in es e
en terp ri s es
wi th
5
p ercen t .
(S ee
f i gu r e
1 . )
F i gur e
1 :
2019
Gl o b a l
s em i co nduct or
i n d u stry
s a le s
m a rket
s har e 8
C hi na ,
5%
Oth er ,
3%
T ai wan ,
6%
E ur o pe ,
10%
J ap an ,
10%
U n i ted
S tates
47%
S ou th
Korea ,
19%
H owev er ,
t h e
p i c t u re
i s
v e ry
d i ffe re n t
w h e n
i t
c o me s
to
v al u e
ad d e d
( t h e
v al u e
of
act u al pr o duc t i on
i n
a
n at i on ) .
I n
2016
( t h e
m o s t - r ecen t
y ear
f or
w h i ch
dat a
i s
av ai l ab l e) ,
C h i n a pr o duc e d
$120
bi lli o n
i n
v a l ue
ad d e d ,
comp ar e d
w i th
$83
b illi o n
f o r
t h e
U n i t e d
St a t e s ,
$55.6 bi lli o n
f o r
Ta i w a n,
a n d
$39
b illi on
f or
S ou t h
K or ea .
( S ee
f i gu r e
2. )
U. S .
v al u e
ad d e d
i n
t he
s ect or
p e a k e d
a t
$91.3
b illi o n
i n
2011
( v al ues
i n
n om i n a l
d ol l ar s ) .
C hi na ’ s
v a l ue
a dde d
i n
t he s ect or
i n cr eas ed
t h r ee - f o l d
f r o m
2007
t o
2016.
In
te rms
o f
s h ar e
of
gl ob al
va l u e
a d de d
i n
t he s e mi c o n d u c to r
i n d u s try ,
fro m
2001
to
2016,
C h i n a ’ s
gr ew
al m os t
f ou r - fo l d ,
fro m
8
to
31 p er cen t ,
w h il e
t h e
U n i te d
S ta te s ’
s h a re
fe ll
fro m
28
to
22
p er cen t ,
and
J ap a n ’ s
s h ar e
f el l
b y
ov er tw o -t h i r d s ,
f r om
30
t o
8
p er cen t .
T a i w a n
and
S ou t h
K or ea
b ot h
s aw
t h e i r
s h ar es
d o u b l e
or
al m os t so ,
w i th
T a i w a n ’ s
s h ar e
gr ow i n g
f r om
8
t o
15
p er ce n t
and
S ou t h
K or ea’ s
gr ow i n g
f r om
5
t o
10 p er cen t .
G er m a n y
and
M a l ay s i a
m ai n t ai n ed
s h ar es
of
2
p er cen t
each .
( S ee
f i gu r e
3 .)
F i gur e
2 :
V al ue
a dd ed
($
bi lli ons )
o f
s em i cond uct or
i ndus t ry
b y
e c o n o my ,
2001 – 2016 9
$450
$400
$350
$300
$250
$200
$150
$100
$50
$0
A ll
O th e rs Tha il a nd Ge rma n y S i ng a po r e M al ay s i a J ap a n
S o ut h
K o r e a T ai wan
U n i t ed
S t at e s C hi na
F i gur e
3 :
C ountry
s har e
o f
v al ue
a dd ed
i n
g l oba l
s em i co ndu ct or
i ndu s t ry ,
2001
a n d
2016 10
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
2001
2016
Accord i n g
t o
O r gan i z at i o n
f or
E con om i c
C o op er at i o n
and
D ev el o p m en t
( O E CD )
d a t a ,
i n
2018, C h i n a
ex p or t ed
$138
b illi on
i n
s em i cond u ct or s ,
T ai w an
$111
b il lio n ,
S ou t h
K or ea
$92
b illi on , Si n g a p o r e
$87
b illi o n ,
th e
U n i te d
S ta te s
$53
b illi o n ,
th e
E U - 27
a n d
U n i t e d
K i ng do m
c o m bi ne d
$53
b illi o n ,
a nd
J a pa n
$48
bi lli o n .
( S ee
f i gu r e
4 .)
I n
t er m s
of
t r ade
b al an ces ,
i n
2019
(o r
th e m os t
r ecen t
y ear
i n
w h i c h
dat a
i s
av ai l ab l e
f or
t h at
cou n t r y ) ,
T ai w an
r ecord e d
a
t r ade
s u r p l u s
of
$54
b illi o n ,
So u t h
K o r e a
$47
b i llio n ,
J a p a n
$21
b illio n ,
S in g a p o r e
$18
b ill ion ,
and
th e
U n i te d S t a t e s
$2
b illio n . 11
C o n ve r se l y,
i n
2018,
I n d i a
r ecord ed
a
$14
b illi on
s em i co n d u ct or s
tra d e d ef i ci t ,
th e
E U - 27
cou n t r i es
and
t h e
U n i t ed
K i n g d om
an
$18
b illi o n
on e ,
a n d
Ch i n a
a
$235 b ill ion
d e f ic it .
( S ee
f i gu r e
5 .)
H o w ev er ,
i t ’ s
i m p or t an t
t o
n ot e
t h at
w h il e
C h i n a’ s
s em i cond u ct or tra d e
d e fi c i t
mi g h t
a pp e a r
q u i te
s u b s t an t i a l ,
t h e
r e al i t y
i s
t h at
ab ou t
h al f
of
t hes e
s em i cond u ct or
i mp o rts
w er e
re - ex p or t ed — w i t h
v a l ue
a dde d
d ur i ng
a ss e m bl y
a nd
m a n uf a c tur i ng — fro m
C h i n a
a s p ar t
of
gl ob al
p r od u ct i on
n et w or ks
f or
cel l
p h o nes ,
t ab l et s ,
and
ot h er
el ect r on i c
p r od u ct s
( on e r eas on
w h y
C h i n a’ s
s em i co n d u ct or s
t r ade
b al a n ce
i s
no
j u s t i f i cat i o n
f or
i t
s eeki n g
a u t ar ky
i n s em i cond u ct or
p r od u ct i on ) . 12
C h i n a ’ s
t r ade
d ef i ci t
i n
s em i cond u ct or s
gr ew
s i gn i f i ca n t l y
d u r i n g
a ti me
w h en
i t s
t r ade
s u r p l u s
i n
el ect r on i cs
goo d s
( e. g. ,
comp u t er s ,
cel l
p h o nes ,
et c. )
al s o
gr ew s ig n if ic a n tly ,
acc ou n t i n g
f or
58
p er ce n t
of
t h e
v al u e
of
t ot al
ex p or t s . 13
F i gur e
4 :
S em i co nduct or
e x por t s
by
c oun t ry
( $
b il lio n s) ,
2019
or
m os t
r ecent
y ear
a v a il ab l e 14
$160
$140
$120
$100
$80
$60
$40
$20
$0
C hi na
T ai wan
S o ut h
K o r e a
S i ng a po r e
EU - 27
+ U K
U n i t ed
S t at e s
J ap a n
F i gur e
5 :
S em i co nduct or
t rade
b al ance s
b y
n a t i o n ,
2000 – 2019
( $
b il lio n s) 15
$100
$50
$0
- $50
- $100
- $150
- $200
- $250
S o ut h
K o r e a T ai wan S i ng a po r e J ap a n
I s r ae l
U n i t ed
S t at e s I ndi a
EU - 27
+ U K
C hi na
- $300
S em i cond u ct or s
r ep r es en t
t h e
w or l d ’ s
s econ d - mo s t
R & D - i n te n s i v e
i n d u s try ,
a fte r b i op h ar m aceu t i c al s .
I n
2018,
U. S. - h ea dq u ar t er ed
s em i cond u ct or
compan i es
i n v es t ed
16.4 p er cen t
of
t hei r
s al es
i n
R & D ,
comp ar ed
wi t h
15.3
p er cen t
on
av er age
f or
E u r op ean - h ead q u ar t er ed
compan i es ,
10.3
p er ce n t
f or
T ai w a nes e
fi rms ,
8.4
p er cen t
f or
J ap an es e
fi rms ,
8.3
p er cen t
f or
C h i nes e
comp a n i es ,
7.7
p er ce n t
f or
K o r ean
fi rms ,
and
5.6
p er cen t
on
av er age
f or s em i cond u ct or
compan i es
f r om
al l
ot h er
n at i o n s . 16
( S ee
f i gu r e
6. )
O f
th e
12
mo s t
R & D - i n t e n si ve s em i cond u ct or
compan i es
i n
t h e
“2 019
E U
I n d u s t r i al
R & D
I n v es t m en t
S cor eb oard ”
r e p or t ,
h al f h a il
fro m
th e
U n i te d
S ta te s ,
a n d
th e
to p
t h re e
mo s t
R & D - i n t en s i v e
comp a n i es
ar e
Q u al com m , w hi c h
i nv e s t s
o ne - q u ar t er
of
i t s
r ev en ues
back
i n t o
R & D
a nnu a ll y ,
f o llo w e d
b y
T a iw a n ’s M ed i aT ek
w i th
24.2
p er ce n t ,
and
A m er i ca’ s
Ad v an ced
M i cr o
D ev i ces
( A MD)
w i th
22.1
p e r ce n t . ( S ee
t ab l e
1. )
In
te rms
o f
a c tu a l
i n v e s tme n t,
S a ms un g
le a d s
w it h
€14.8
b illi o n
( ap p r ox i m at el y
$17.6
b illi o n)
i n v e s t e d
i n
R & D
i n
2019,
f o ll o w e d
b y
I n t e l
w i t h
€11.8
b illi o n
( $13.7
b illi o n) . 17
F i gur e
6 :
Na tio n a l
s em i condu ct or
i nd us t ry
R &D
i n te n si ty ,
2019 18
18%
16%
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
0%
U n i t ed
S t at e s
E ur o pe
T ai wan
J ap a n
C hi na
K or ea
A ll
O th e rs
Tabl e
1 :
L ead i ng
s em i conduc t or
i n v es t or s
on
t he
2019
EU
I ndus t ri a l
R &D
I nv es t m ent
S corebo ard 19
C om pany
H eadquar t er s
R & D
I nv es t m ent ( B illio n s )
R & D
In te n s ity
( % )
Q u al com m
U n i te d
S ta te s
€4.88
24.9
M ed i aT ek
T a i w an
€1.64
24.2
A MD
U n i te d
S ta te s
€1.25
22.1
N V ID IA
U n i te d
S ta te s
€2.08
20.3
In te l
U n i te d
S ta te s
€11.8
19.1
A n al og
D ev i ces
U n i te d
S ta te s
€1.02
18.8
B r oad com
U n i te d
S ta te s
€3.29
18.1
NX P
S em i cond u ct or s
T h e
N et h er l and s
€1.48
18.1
R en es as
E l ect r on i cs
J ap an
€1.01
16.9
S a m s ung
S ou t h
K or ea
€14.8
15.3
S T
M i cr oel ect r on i cs
S w i tz e rl a n d
€1.18
14.1
H u aw ei
C hi na
€12.7
13.9
ASM L
T h e
N et h er l and s
€1.47
13.4
The
i nd us t r y
i s
a l s o
hi g hl y
ca p i t al
i n t e n si ve ;
i n
f act ,
th e
U. S .
s e mi c o n d u c to r
i n d u s try ’ s
gl ob al gr os s
cap i t al
ex p en d i t u r es
( C ap E x )
r each e d
$31.9
b illi on
i n
2019,
m aki n g
t h e
i n d u s t r y ’ s
cap i t al ex p en d i t u r es
as
a
p er cen t age
of
s al es ,
at
12.5
p er cen t ,
s econ d
on l y
t o
A m er i ca’ s
a l te rn a ti v e - en er gy
s ect or . 20
I n
2019,
K o r e a n - h ea dq u ar t er ed
e n t e r p r i se s
i n ve st e d
31
p er cen t
of
gl o b al
C a p E x i n
t h e
s ect or ,
f ol l ow ed
b y
U. S .
compan i es
w i t h
28
p er cen t ,
T a i w a nes e
fi rms
w i th
17
p e rc e n t, C h i nes e
fi rms
w i t h
10
p er cen t ,
J ap an es e
fi rms
w i t h
5
p er ce n t ,
and
E u r op ean
fi rms
w i th
4 p er cen t .
( S ee
f i gu r e
7 .)
F i gur e
7 :
C ount ri e s ’
h ead quar t ered - e nt erpri s e’ s
p ercen t
s hare
of
g l o bal
s em i cond uct or
i n dus t ry
c ap ita l e x pend i t ur es ,
2019 21
J ap an ,
5%
A ll
O th e rs ,
5%
E ur o pe ,
4%
C hi na ,
10%
K or ea ,
31%
T ai wan ,
17%
U n i t ed
S t at es ,
28%
The
i nd us t r y
m us t
be
s o
R&D - a nd
c a pi t a l - i n t en s i v e
b ecau s e
i nn ov at i n g
i n
t h e
s em i co n d u ct or i n d u s t r y
r eq u i r es
i n cr eas i n gl y
comp l ex
c h i p
d es i g n s
at
ev er - s m al l er
s cal es ,
es p eci al l y
i f
t h e i nd us t r y
i s
t o
k ee p
up
w i t h
t he
v a unt e d
M oo r e ’ s
La w .
A n d
w hi l e
s o m e
b e li ev ed
a t
th e
s ta rt
o f
th e l as t
d ecade
t h at
t h e
28 n m
th re s h o l d
w ou l d
h er a l d
t h e
li m i t
of
M oor e’ s
L aw ,
ma te ri a l s - en gi n eer i n g
b r eakt h r ou gh s
ov er
t h e
p as t
d eca d e
i n
e x tre me
u l tra v i o l e t
li th o g ra p h y
(E U V ),
e tc h i n g , a nd
t h i n - f ilm
d e p o s it ion
h av e
b ro u g h t
th e
c u rre n t
i n d u s try
fro n ti e r
to
5 nm ,
w i th
fa i rl y
c l e a r v i s i b ili t y
i n t o
t h e
p r oces s es
n eed e d
t o
get
t o
3 nm ,
2 nm ,
a nd
e v e n
1 n m
si ze s . 22
A s
D a n H u t ch es on ,
C E O
and
C h a i r m an
of
V L S I
L ogi c
e x p la in s ,
ev en
at
t h e
7 n m
l ev el ,
t od ay ’ s s em i cond u ct or s
pack
ov er
20
b illi on
t r an s i s t or s
on
a
s i n gl e
c h i p ,
w or ki n g
at
t ol er an ces
t h at
ar e 1 / 10 t h
or
s m al l er
t h e
s i z e
of
t h e
coron av i r u s . 23
C o n tri b u ti o n s
fro m
e ...