中国集成电路产业跨国供应链风险、成因及发展趋势

黄烨菁 孙美露 窦钱斌

一、引言及文献综述

2016年以来，美国对中国企业高技术产品贸易限制的矛头直指集成电路产业的核心产品。美国利用“长臂管辖”不断收紧对高技术产业供应链出口管控，防止技术外流，进一步引发全球高技术制成品价值链上中游环节的供需矛盾。2020年，美国先后对《出口管制》中的多项规则进行多次修订，不断升级集成电路产业的技术出口管制力度，扩大实体清单范围。不仅如此，美国与日本、印度和澳大利亚等多国联手，计划形成“去中国化”供应链联盟，旨在遏制中国在新一代高端制造业的技术进步。

集成电路产业作为典型的垂直型国际分工制造业，部分关键性中间品价值链依托高度专业化的跨国工序分工完成，而跨越化工行业、机械行业和智能制造等多个部门的上游原料与零部件配套关系则高度依赖行业内头部跨国公司主导的离岸外包网络。过去三年来，集成电路市场上系列主流的芯片产品经历了市场供需的巨大波动，成为贸易网络内脆弱性较大的产品。作为集成电路核心产品的芯片，是行业内技术、工艺水平和价值占比均处于较高地位的产品，其供应链的供应规模及稳定程度关系到下游多个行业。因此，本文选择芯片产品来分析供应链的风险形成与程度高低的成因。

自中美贸易摩擦产生以来，政府干预对东亚制造业贸易的影响成为该地区国际市场最大的无形贸易壁垒，其中一个经济体受到的冲击通过贸易网络进一步蔓延并传导到网络内所有经济体。相关的情景分析预设了跨国供应链断裂的情景下贸易受损的可能结果，提出潜在损失取决于贸易产品价值链的垂直专业化深度，专业化程度越深，供应链冲击通过贸易向外扩散，减缓冲击对其内部的影响，国际分工网络的跟随者往往在网络中承担了来自供应链冲击引致的风险，但跟随者很难将自身冲击受到的影响向外扩散（代谦和何祚宇，2015）。韩金红（2016）针对东南亚的制成品产品内分工体系的内在结构特征及其稳定性问题进行分析，从宏观视角测度了产品内生产企业所在经济体由于参与产品内分工引起的经济波动。

有学者将社会网络测度方法拓展到贸易关系领域，构建贸易网络，并刻画贸易网络的属性特征与结构特征（Luca和Lucia，2011；Chaney，2014）。针对全球贸易中中国与其他亚洲国家的地位及变迁，学者通过网络特征指数（网络密度、中心度等） 刻画不同类型的产品贸易网络演变趋势（许和连和孙天阳，2015；梁经伟等，2019；黄光灿和马莉莉，2020）。高菠阳和李俊玮（2017）、成丽红和孙天阳（2021）则以电子信息产业为研究对象，在行业层面研究其贸易网络的演化特征与演化模式。有学者利用贸易网络分析法，对比中美两国不同阶段的高技术产品贸易网络演进特征以及中美两国高技术产品贸易网络演化趋势（陈小强等，2022）。

马述忠等（2016）以农产品贸易为研究对象，认为贸易网络的中心性、联系强度和异质性对一国农业价值链分工地位的提升具有促进作用。辛娜和袁红林（2019）以高端制造业为研究对象，验证了贸易网络特征与价值链分工地位之间的联系。伴随着跨国供应链专业化分工持续加深，由此带来全球中间品贸易网络的复杂度提升，从贸易网络视角探究跨国供应链稳定性成为不容忽视的问题。在贸易网络特征分析的基础上，有学者以贸易网络分析方法对特定产业价值链的形成与内部关联的中间品贸易网络进行特征分析，是目前研究跨国供应链位置特征与风险的新方法（Peter，2017；Korniyenko等，2017）。研究表明，贸易网络属性与贸易主体在网络中的位置会影响突发因素冲击的相关损失，通过考察贸易网络的连通性程度，发生危机的经济体融入贸易网络的程度越高，危机扩散的范围越广（Kali 和Reyes，2010）。一国可通过增加上下游贸易伙伴国数量、降低贸易集中度等途径，弱化贸易主体内外部之间风险互相传导的冲击（刘景卿等，2021）。

综上，现有文献关于贸易网络分析方法和测度指标已较为成熟，但大多从方法论的角度讨论其概念与特点，而鲜有应用这一方法解读特定的行业面临的市场风险。论文选择集成电路产业研究的原因在于，该行业上游的中间投入品价值链覆盖基础化工材料、金属加工、电子元器件制造和工业装备制造等多个行业，以及工业设计和智能制造领域的专业服务业，构成一个行业跨度大、产品类型多样的深度垂直型国际分工的贸易属性，这个属性是其供应链具备潜在风险的重要因素。因此，本文将集成电路产业内的芯片产品供应链作为研究对象，以贸易网络分析方法，全面分析集成电路产业的跨国供应链风险特征与影响因素。

二、跨国供应链风险理论分析

集成电路产业具备典型的产品内分工特征与高度迂回的供应链形态，覆盖其他各类制造业门类中的大部分上游材料投入品与中间品。中国集成电路产品较高的进口规模决定了中国企业对跨国供应链的高度依赖，在国际市场波动加剧与贸易制度环境恶化背景下，需要从贸易纽带的微观特征上更深入认识中国在跨国供应链冲击情境下面临的风险及其程度。因此，需要聚焦贸易活动的双向流动和贸易主体的相互关系，从“贸易网络”的视角加以分析。引入网络分析法，从中间品贸易网络的网络属性与主体属性两个维度，探究中国在集成电路产业关键中间品供应链遭遇突发事件后受到影响的范围与程度。考虑到集成电路产业链内高附加值中间品集中于芯片产品，下文重点以芯片产品跨国供应链为研究对象，选择产品贸易流量最大的18 个经济体①，测度产品的风险属性与影响因素，并刻画中国所处的网络位置，厘清中国在跨国供应链内面临的风险及其成因。

（一）贸易网络分析方法的内涵

以贸易网络为分析方法考察贸易形态及其对行为主体的影响，是目前研究贸易关系的一个新方法，该方法源自社会网络理论，解剖贸易行为的空间关系形态，把网络内各个节点，即贸易主体间的相互关系置于“网络”框架下作量化描述，从而识别产品贸易网络的稳定程度。以此为基础可以进一步考察相关供应链遭受风险的潜在损失水平（Peter，2017；Korniyenko等，2017）。

借鉴上述方法，本文针对构成跨国供应链的中间品贸易，运用贸易网络多维度指标考察贸易产品与贸易主体对突发事件冲击的敏感度及其成因。在突发事件冲击情境下，中间品贸易的稳定性直接影响供应链的稳定度与持续性；产品贸易网络面临的风险则可以分解为整体网络风险与节点网络风险，前者的成因来自贸易网络稳定程度，后者的成因则来自贸易主体的相对位置；两者的结合分析有助于我们认识风险情景下贸易主体抵御风险的能力（图1）。

图1 突发事件冲击下跨国供应链风险的分解与影响因素

（二）贸易网络分析的指标测度

1.贸易主体中心度与网络节点风险

根据网络分析理论，网络内各个节点代表了参与贸易的主体，节点间的连线表示主体之间的贸易关系，贸易伙伴之间的网络连接形态体现了贸易主体在网络位置中的特点。本文选择网络中心度表示贸易主体的位置特征，网络中心度表示贸易主体在贸易关系中直接或间接地与贸易量相关的权力地位，是一个重要的结构指标。为了将网络中心度应用于贸易分析，本文根据贸易的规模与流向两个特征，将贸易规模作为权重，构建有向加权网络，相比有向网络与加权网络，有向加权贸易网络能更准确测度全球中间品的贸易形态。根据这一方法，贸易网络中心度分解为出口中心度与进口中心度。具体计算公式为：

根据贸易的流向，进口中心度越高则表明贸易主体的进口依赖度越高，在供应链风险的角度认为产品受到外部供给冲击的风险越大；出口中心度越高则表明该贸易主体在相应产品的生产中具有优势，在供应链风险的角度认为产品受到外部供给冲击的风险越小。

2.贸易网络密度与整体网络风险

根据网络分析理论，网络密度用以识别产品整体网络风险，网络密度越大，代表网络内所有交易主体在选择交易对象时可供选择的范围越广，网络内不同主体之间的可替代性越强；在突发事件冲击之下，贸易主体能快速寻找其他替代市场，跨国供应链风险也因此降低。其经济学内涵在于，网络密度取决于网络内贸易产品的替代弹性，而替代弹性高低则是由产品技术复杂度和垂直分工深度所决定的，因此网络稳定性的本质是可替代程度。将这个分析应用于芯片类产品，由于芯片类产品的技术复杂度和垂直分工深度非常高，相应地，其替代弹性很低，导致芯片贸易在供应链内作为中游环节最重要的贸易支撑环节，蕴含巨大风险。据此，我们构造网络密度的计算公式为：

其中densityk表示k产品的网络密度大小；nk表示k产品网络图中出现的节点总数；nk(nk- 1)表示在n个节点的k产品网络图中可能存在的最大的两两节点连线数量，这种数量考虑到了进口和出口的方向差异，若不考虑方向，则最大连线数量为n(n-1)/2；T kn表示k产品网络图中实际存在的节点之间的连线数量。

综上，当受到突发事件冲击时，跨国供应链因中间品贸易的影响出现内部风险，遭受风险的程度受贸易网络结构的稳定程度和主体抵御冲击能力的双重影响。如果贸易网络稳定程度较低，仅有贸易主体自身抵御冲击能力较强的条件下，跨国供应链风险才维持中风险，否则就将面临高风险情形。与此类似，如果贸易网络稳定性较高，但主体抵御冲击能力较低，跨国供应链风险仍然呈现中风险水平。

三、中国集成电路产业供应链风险

中国集成电路与相关配套设备等产品贸易规模巨大，是该产品国际市场最大的进口需求方，其产品技术研发特性和市场供需关系决定了贸易主体之间具备典型的价值链分工特征：中间品贸易为主体的贸易结构体现了典型的产品内国际分工格局；产业内跨国外包与合约生产模式广泛应用，生产工序的专业化分工形成复杂而迂回的价值链，这决定了产业内的中间品贸易存在较高风险。作为集成电路制造业生产和消费大国，中国企业在集成电路产业的进口需求集中于芯片以及硅片处理加工中使用的核心设备。中美贸易摩擦以来，在重点技术领域，中美贸易以及双向投资项目受到来自美国行政令和临时法案为手段的政府干预，中国在集成电路产业供应链对美贸易的潜在风险骤增。

（一）高度外向型供应链

集成电路产业是制造业部门供应链跨国专业化分工程度最高的产业之一，在活跃的芯片技术迭代和应用端创新驱动下，跨国垂直分工不断加深。通过价值链投入产出环节的构成，可分解出以硅片材料为代表的上游环节，以单晶硅片加工、芯片封装测试及其制造设备为代表的中游环节，以及与应用相结合的集成电路产品为代表的下游环节，构成一个高度复杂型国际贸易网络。中国集成电路产品进口增长迅猛，2015—2019年贸易逆差始终维持在2000亿美元左右（表1）。

表1 2015—2019年中国集成电路产品的进出口情况

不仅如此，中国集成电路产业内进口依赖度最高的中间品以存储器、微处理器、模拟芯片为代表，附加值高、供应商有限，产品的总体国产化比例不超过6%（表2），企业对其进口依赖强度非常高。一旦面临突发事件冲击，中间品的跨国供应链将面临较大潜在风险。

表2 2019年中国集成电路产业领域高附加值零部件类型、市场规模和国产化率

续表

（二）供应链上下游产品贸易稳定度呈现差异

根据贸易网络分析方法，网络密度是识别贸易网络稳定性的典型指标，用以刻画特定产品在国际市场供需关系中的相对位置。为了进一步说明，我们区分集成电路产业跨国供应链的环节，对比上、中、下游代表性产品的贸易网络密度，从产品层面上分析集成电路产品贸易网络稳定性，研判中国在贸易网络内面临的潜在损失。

1.上游与中游产品贸易网络稳定性较低

根据全球半导体产业协会权威报告（SEMI），我们选择全球集成电路门类下各类产品的总贸易金额较大的18 个经济体出口，区分集成电路供应链上游、中游和下游代表性产品，将HS 海关税则号下进出口产品与集成电路细分行业产品加以匹配，从中选取如下产品分析：上游环节生产的单晶硅片产品（海关税则号编码为HS280461）、中游环节中用于芯片制造的光刻和刻蚀等机械设备（海关税则编码为HS848620）和下游环节用于芯片成品的存储和通信功能产品组件（海关税则编码为HS845231）。

进一步采用贸易网络图对网络密度作可视化描述，研判供应链的风险程度（图2），图中显示上游、中游和下游产品贸易网络密度的差异。上游产品贸易网络内贸易体之间贸易连线相对稀疏，表现为较低的贸易网络密度。中游产品贸易网络中，美国、日本、韩国、美国、中国台湾、荷兰等经济体之间的贸易连线较多，表现为这些产品相对较高的网络密度。下游产品贸易网络覆盖的所有经济体之间的连线均为高密度形态，代表贸易主体之间贸易关系紧密，即最大程度的贸易网络密度。

图2 2019年集成电路代表性上中下游产品贸易网络图

进一步分析产品贸易网络密度从2011 年至2019 年的变化（图3），发现下游产品的网络密度长期处于最高网络密度水平，稳定在2.0 这一最大值；而中游产品网络密度年度平均水平为1.963，其间略有波动；上游产品则呈现网络密度从低到高的发展趋势，年度平均水平为1.855 左右，2016 年以来呈现稳中有升的态势，在2019 年则达到1.901。可见，芯片产品贸易网络稳定度从下游产品、中游产品到上游产品呈现从高到低的特点，中下游产品面临的跨国供应风险最低，上游产品面临的跨国供应风险最高，中游环节跨国供应的总体风险较高，在2018年以后则有所下降。

图3 2011—2019年集成电路代表性上中下游产品贸易网络密度年度变化

2.贸易网络密度受产品属性与价值链治理模式的影响

通过集成电路产业上中下游的产品特征与贸易网络结构的分析，本文发现产品技术属性与市场结构是贸易网络密度的重要影响因素。下文分别以单晶硅片产品、光刻与刻蚀制造设备和应用类芯片作为代表性上游产品、中游产品和下游产品加以论述。

单晶硅片产品的供应企业是典型的资本密集型企业，贸易网络密度较高，产品专用性资产投入的高门槛是产品贸易网络密度较高的重要原因。光刻与刻蚀制造设备产品是芯片中间品加工最关键的设备，贸易网络密度非常低，其技术被荷兰与日本企业所垄断，全球供需缺口非常大，是导致进口网络内在不稳定性的本质原因。应用类芯片产品的网络密度总体较高且保持稳定，表明该类产品贸易的相对市场集中度较低，中国在产品出口和进口活动两个方向上都比较均衡，且规模大、交易活跃。

贸易网络特征的成因包括两个方面：一方面，集成电路产业上游材料市场和中游制造设备市场呈现极少数企业垄断行业内主流技术的格局，所有产品需求方对特定企业的依赖度非常高，从而导致网络内的潜在高风险。相比而言，下游产品的市场竞争较为充分，细分产品之间有较大互补性，产品需求方不会对特定供应商有持续的、大规模的需求，供应链风险相对较小。另一方面，上、中、下游产品价值链治理模式之间的差异也影响贸易网络的稳定性。上游与中游产品是我国集成电路产业跨国供应链的关键领域，具有高度的“卖方驱动”治理模式。尤其是芯片光刻和刻蚀设备产品，技术门槛高，制造工艺水平高，在整个芯片产品链条中处于增加值率最高水平，在贸易活动中供应商在供应与否和价格谈判上均处于主导地位。当面临市场突发事件，上游和中游产品市场会很快陷入脆弱的供应链，中断的风险非常大。而下游产品的市场竞争更多依靠需求端的商业创新，竞争优势构成中包含基于需求方应用场景开发与集成创新能力的专业服务，产品对出口方专有性资产的依赖度并不高，价值链治理结构呈现“关系型”治理形态，中国企业作为买方的话语权较大。因此，中国企业在这一贸易网络中总体具有更高的稳定性，来自突发事件冲击的潜在风险较小。

（三）贸易网络中心度与贸易主体抗风险能力

根据贸易网络分析方法，贸易网络中心度是刻画中国在贸易网络受突发事件冲击时抗风险能力的重要指标。中国集成电路产业中间品的进口中心度越高，表明中国在该产品的进口依赖度越高，突发事件冲击下的抗风险能力越低；反之，出口中心度越高，突发事件冲击下的抗风险能力越高。

选取产业上中下游三种代表性产品，根据主要贸易主体在产品贸易网络中的进口中心度，对比中国与其他贸易主体的在进口中心度上的差异，分析中国在应对突发事件冲击能力的相对水平。本文发现，中国作为单晶硅片较大需求国，进口需求一直处于较高水平。相比同样作为该类产品进口大国的美国，2017年以后中国的进口中心度显著提升并超过美国（图4）。其背景是，美方采取对重点中国企业“实体清单”的技术断供，对两国之间集成电路产业供应链正常通道构成巨大冲击，中国企业为了保障上游关键原材料供应作预防性的进口储备，从美国之外的国家扩大进口，由此导致中国进口的贸易流所覆盖的贸易主体节点连线增加，反映到进口中心度水平上，中国进口中心度出现了明显上升。虽然进口中心度升高对贸易主体的抗风险能力来说是不利的，但是考虑到中间品进口来源国的增加，中国进口网络的连接节点个数相应扩大，即贸易网络密度增大，当发生突发事件冲击导致其中一个进口来源地供应链中断时，我国短期内通过其他来源地增加进口的可能性增大，由此可以降低风险，供应链安全性相应地会提高。

图4 2011—2019年中国和美国在上游产品贸易的进口中心度变化

首先，针对集成电路产业上游的单晶硅片产品加以分析。我们发现中国在上游产品领域的贸易进口中心度和出口中心度都超过美国和德国等制造业大国，表明中国虽然在该产品上进口依赖度较高，但本土企业自身也具备出口竞争力，因此中国在上游产品贸易中总体风险不高（表3）。

表3 2019年主要经济体芯片上游产品（单晶硅片）出口与进口中心度对比

其次，针对集成电路产业中游的芯片光刻与刻蚀制造设备产品加以分析。通过测算中国与其他国家的贸易网络进口和出口中心度，发现日本与荷兰的网络中心度为0.2939 和0.2731，远高于其他经济体出口中心度水平（表4），主要原因是日本东京威力科创与荷兰ASML 两个企业占据全球光刻设备市场绝对垄断地位，几乎没有其他供应商可替代。在这个产品上中国的出口中心度比较低，而进口中心度较高，体现了其他经济体对来自中国的出口的依赖度非常低，而中国的进口依赖度，特别是对日本和荷兰的进口依赖度却很高②，是中国在该类产品贸易上最大的风险来源。

表4 2019年主要经济体芯片中游产品（光刻、刻蚀等设备）出口与进口中心度对比

综上，中国在集成电路产业跨国供应链中总体风险较大，与同等经济体量的大国相比，跨国供应链风险处于较高水平。尤其是价值链中游产品，呈现进口风险与出口风险的高度不对称，进口中心度远远高于美国、日本等国，表明在外部突发冲击情景下，中国贸易主体将遭受比上游和下游更严重的损失。一旦相关产品跨国供应链受到突发事件冲击，将引发国内产业供求关系剧烈波动，产业链上下游将无法顺畅衔接。

四、供应链全球重组的地区动态

2020年以来新冠肺炎疫情的暴发与中美贸易摩擦因素叠加，发达国家跨国公司全球供应链布局策略从效率导向转向安全导向，在海外供应链布局中更加重视本地化的供应能力建设，同时更加聚焦东亚地区制造业发达经济体，将离岸外包布局作“近岸化”和“区域化”的安排。在此背景下，芯片产品贸易网络将呈现如下趋势。

（一）进口供应链重点向东亚地区集中

中国集成电路中游产品的进口来源国结构近年有较大变化，呈现从集中于少数几个重点国家和地区转变为跨地区不同国家和地区之间较为均衡的格局，来自东亚经济体的进口有显著提高（图5）。

图5 中国集成电路中游代表性产品进口来源国结构变化

新冠肺炎疫情暴发以来，尽管全球供应链中间品贸易出现收缩，亚太地区主要国家跨国公司更加重视多地制造中心的供应链重组。商务部统计数据显示，2020 年下半年，中国与东盟的进出口总额同比增长23%，远远高出历史同期，东盟成为中国第一大贸易伙伴。这一转型不仅有利于分散进口风险，减少来自美国经贸关系政治化冲击的潜在损失，也对中国海运运输成本控制具有积极意义。根据核心产品的贸易网络密度，东亚地区贸易伙伴国的增加，使得区域内的贸易网络密度提升，有利于中国利用自身技术和市场优势获得在东亚地区市场的主导权，这意味着突发事件冲击时贸易的韧性更强，中国企业具有较高的抗风险能力。

（二）寻求新合作纽带，降低跨国供应链风险

伴随着中国本土集成电路国家战略的实施，本土产品出口竞争力逐步提高，尤其在集成电路产业链下游产品表现突出。以具有代表性的通用信号发生器产品为例，中国与主要贸易伙伴经济体的产业内贸易指数（IIT 指数）逐年提高，对比2016年与2020年与主要贸易伙伴的IIT 指数（图6），指数在贸易伙伴经济体间的均衡程度提高，中国与美国、德国等传统高技术大国之间的产业内贸易指数逐步下降，而与日本、韩国等东亚国家的产业内贸易指数则相应提高，中国贸易依存网络形成了从集中于少数国家到多国分散的态势。

图6 中国集成电路下游代表性产品与主要贸易伙伴经济体的IIT指数

从贸易网络密度的关系来看，东亚地区贸易网络密度呈提高态势，其中相当一部分是技术含量高、研发投入门槛较高的产品，东亚地区贸易网络密度加深有利于中国寻求贸易替代经济体。RCEP 的实施预示着中国将深度参与东亚地区制造业产业内分工，为寻求高质量、高效率的跨国合作提供了更大保障，有利于中国企业提升抗风险能力。

五、结论与对策

本文采用贸易网络分析法对集成电路产业芯片产品价值链的贸易网络风险作分析，结果显示，中国现阶段跨国供应链仍呈现脆弱性。其中集成电路产业价值链中游产品在贸易网络中的高中心度将长期持续，是构成中国企业跨国供应链较高风险的源头，在现阶段国际经贸关系发展态势下或有进一步恶化的可能。在关键性中间产品和技术设备上，现阶段中国进口规模较小，尚存分散风险的可能性；但从中长期看，伴随着对关键中间产品进口需求的上升，将进一步推高供应链的风险程度。

本文的研究有助于集成电路本土企业对关键产品供应链风险做出预警及决策选择。一方面，继续夯实中国现阶段制造业配套产业链的本土竞争优势，加强创新链与产业链的协同发展，推进关键中间品本土替代制造能力的建设，谋求在产业关键上游产品供应上的安全可控。另一方面，在积极维护现有海外重要进口合作纽带的同时，立足中国市场推进跨国创新孵化与项目合作网络建设，强化中国本土高度完备的工业配套优势及其全球制造业创新网络中的“黏着力”。此外，我们需要充分认识国内大循环与国际大循环相互融合的重要性，以外部资源供应与本土投入结合为原则，布局关键中间品中长期供应保障。与此同时，RCEP 的签署有利于中国与东亚经济体加强经贸关系，中国有望扩大产品海外供应链的主动权，谋求一个稳定性更高的跨国供应链。

注释：

①这18 个经济体分别是奥地利（AUT）、加拿大（CAN）、瑞士（CHE）、中国大陆（CHN）、中国台湾（CTN）、德国（DEU）、芬兰（FIN）、法国（FRA）、英国（GBR）、匈牙利（HUN）、以色列（ISR）、意大利（ITA）、日本（JPN）、韩国（KOR）、荷兰（NLD）、新加坡（SGP）、瑞典（SWE）和美国（USA）。

②Gartner2018 年统计数据显示，列入统计的58 家规模以上全球晶圆制造设备商中，日本企业最多，达到21 家，占36%，其中，东京威力科创是日本最大的半导体成膜、蚀刻设备公司，为全球五大半导体设备生产商之一；其后依次是欧洲13 家、北美10 家、韩国7 家、中国大陆4 家（盛美半导体、中微公司、屹唐半导体和北方华创，仅占不到7%）。荷兰ASML公司几乎垄断了高端领域的光刻机，市场份额高达80%。