一

如果让一个普通人说出几个和芯片有关的名字，大概率会听到两个：ASML 和台积电。

这两个名字之所以家喻户晓，是因为它们既关键，又可见。ASML 是荷兰公司，全世界唯一能造极紫外光刻机的厂商——一台机器重达上百吨，售价以亿美元计，一年产量以百台计，每一台卖给谁都要经过出口审批。1台积电是台湾的代工厂，全球最先进制程的大部分产能都在它手上，最尖端的几纳米节点几乎由它独家供应。2

它们关键，所以成了地缘博弈的焦点；它们可见，所以容易被写进新闻、列进清单、画进示意图。过去几年关于「芯片战争」的叙事，大体就是围绕这两个名字展开的：谁能买到 ASML 的机器，谁能用上台积电的产能。

但如果一幅地图上只标了两座最高的山峰，它就是一幅误导人的地图。要理解材料层为什么重要、为什么难补，第一步是把整条供应链摊平，看清楚它一共有几层、每一层归谁。

二

一条芯片从想法到成品，大致要经过这样几个环节，每个环节背后都有一组高度专门化的供应者。

最上游是设计：用电子设计自动化软件（EDA）把电路画出来，并用现成的知识产权模块（IP，比如处理器架构）搭起骨架。然后是制造设备：光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、量测设备——把设计变成硅片上实体结构的机器。再然后是制造本身：代工厂和存储厂把硅片一层层加工成芯片。最后是封装与测试：把芯片切割、连接、封进基板，装进可以焊到电路板上的形态。

而这几个环节，全都坐落在材料之上。EDA 画的图，要靠光刻胶印到硅片上；光刻机的光，要打在涂了胶的硅片上；硅片本身是一种材料；刻蚀要用高纯气体和化学品；连接芯片要用特种基板和薄膜。材料和化学品不是供应链里平行的一个环节，而是垫在所有环节下面的那一层——所以这本书反复用「之下」这个词。3

把这几层摊开，会看到一个清晰的地理分工。

三

设计与软件层，美国为主。 电子设计自动化软件的全球市场，约九成六由美国公司掌握——新思（Synopsys）、楷登（Cadence）、以及西门子旗下的 EDA 业务三家占了绝大部分。4核心芯片知识产权（如 Arm 的处理器架构）则由美国和英国合计掌握约九成五。5这是一个软件与授权的层，制裁一旦落下几乎即时生效——这也是它常被当作筹码的原因。

极紫外光刻层，荷兰独家。 极紫外光刻机，ASML 占百分之百——全世界没有第二家能造。6它是单一来源，但它是一个看得见的单一来源：一家公司、一种产品、一份可以被政治瞄准的名录。

制造设备层，美国与日本分守。 除了荷兰的极紫外光刻机，其余主要设备由美日分占：美国的应用材料（沉积）、泛林（刻蚀）、科磊（量测）是三大支柱，日本则握着东京电子、SCREEN、Advantest、尼康、佳能等。16设备和材料一样，是一个布满单点垄断的层——只是它比材料层更显眼一些。

先进制造层，台湾与韩国。 10 纳米以下的先进逻辑产能，几乎全部集中在台湾（约九成二）和韩国（约百分之八）；台积电一家占全球代工市场约六成四，越往先进节点占比越高。7存储芯片则主要在韩国的三星、SK 海力士和美国的美光手上。这一层资本极密集——一座先进晶圆厂动辄上百亿美元——但它的门槛是钱和人才，是理论上「花得起就追得上」的东西。

材料层，以及一大块设备层，日本。 这是这本书的主角。日本不仅在材料上占据深度主导（下一节细说），还握着设备层相当大的一块：东京电子（Tokyo Electron）在涂胶显影设备上占约九成，Advantest 在测试设备上占约五成八，尼康、佳能在非极紫外光刻上仍有份额。8这种地位至今稳固：在 AI 与高带宽存储的拉动下，日本设备厂商 2026 财年业绩屡创新高，Advantest 的市值一度约二十年来首次超过东京电子。19有一句话很能概括这种格局：当台积电建一座 2 纳米工厂时，材料和相当一部分工具，来自日本。9

材料层具体有多集中？战略与国际研究中心（CSIS）援引的一个口径是：在芯片制造所需的约 14 种最关键材料里，日本在其中多数上占有超过五成的份额，包括光掩膜、光刻胶和硅片。10这里要立刻补一句，免得被误读：这句话说的是「在 14 个关键类别里，日本主导了多数个」，是一种类别计数，而不是「日本占全球材料市场总收入的五成」。后一种说法常被松散引用，但缺乏扎实依据；可靠的表述是前一种。11

逐项的垄断更刺眼：极紫外掩膜的制版设备，JEOL 和 NuFlare 两家日本公司合计占约九成一；极紫外光刻配套的涂胶显影机，东京电子接近百分之百。12这些数字会在后面各章里被一一展开。

四

把这张地图看完，会发现一个反直觉的结论：芯片供应链不是一条「谁都能插一脚」的链，而是一条布满咽喉的链。

2021 年，波士顿咨询公司和美国半导体行业协会（SIA）做过一份被广泛引用的供应链报告，里面有一个数字很说明问题：在整条芯片供应链上，存在超过 50 个环节，每一个都由单一地区掌握着全球六成五以上的份额。13换句话说，这条链上有五十多个地方，理论上都可以成为卡点。

但这五十多个卡点，性质并不一样。有的是「看得见的咽喉」——比如 ASML 的极紫外光刻机，单一，但醒目，所有人都知道它在哪、归谁，因此它既容易被瞄准，也容易被各国政策列为优先攻关或优先保护的对象。有的是「看不见的咽喉」——它们藏在材料层，弥散在几十种各自市场规模都不大的化学品和材料里，每一种可能只有一两家公司能供，但因为太专门、太不起眼，连「它是个卡点」这件事都很少被意识到。

这种集中带来的脆弱并非纸上谈兵。同一份报告测算，假如台湾的先进制程产能因某种原因中断一年，全球电子产业可能面临高达数千亿美元的营收损失——因为没有别处能在短期内替代它。17这个量级，正是「单点垄断」在现实里的重量。而材料层布满了比代工更隐形的单点。

这本书关心的，是后一种。

五

为什么材料层最不可见？有几个互相叠加的原因。

第一，它弥散。光刻机是一台机器，可以聚焦讨论；材料层却是几十种东西的集合——光刻胶、各种特种气体、硅片、掩膜基板、抛光液、抛光垫、靶材、封装薄膜、几十种高纯湿化学品。每一种都是一个独立的小节点，单独看都不起眼，合起来才构成一座工厂运转的前提。注意力很难聚焦在一团弥散的东西上。

第二，它的单个市场太小。2024 年，全球半导体材料市场总规模约 675 亿美元。14作为对照，同年全球半导体行业的销售额超过 6000 亿美元——材料这一层，规模只有它的约十分之一。18而 675 亿美元再分摊到几十个细分材料上，每一种的市场可能只有几亿、几十亿美元。市场小，能容纳的厂商就少，往往是一两家赢家通吃。这种结构天然不引人注目——没人会为一个几亿美元的细分市场写头条。

第三，它藏在成品的成本里。在最先进的制程上，每片晶圆消耗的化学材料成本大约 2000 美元；15这笔钱分散在几十种材料供应商之间，单看任何一种都微不足道。可正是这些微不足道的东西，gating（卡住）着整座价值上百亿美元的工厂——少一种，线就停。

把这三点合起来：材料层是一团由许多小而专、各自单源的节点构成的东西，垫在所有醒目环节的下面，单个不起眼，合起来不可或缺。它不可见，不是因为不重要，恰恰是因为它太基础、太分散、太「理所当然」。

六

最后回到这本书的核心命题，它其实是一组关于「可见」与「可替代」的对照。

最可见的环节，往往最可替代——这话听起来矛盾，但在芯片这条链上成立。ASML 的极紫外光刻机是单一来源，可它是一台具体的机器：它的物理原理是公开的，它的存在是已知的，各国可以围绕它制定政策、投入巨资攻关、或在外交上施压。它难，但它是一个有边界、可瞄准、可被资本和国家意志对准的目标。代工厂更是如此——它昂贵、漫长，但本质上是钱和人才的堆叠，是「花得起、等得起就能追上」的东西。

最不可见的那一层，反而最难替代。材料层没有一个可以聚焦的目标：它是几十种各自需要几十年工艺积累的化学品，每一种的诀窍都藏在难以言说的经验里，每一种都要在每个客户、每个制程节点上重新认证，每一种的市场都小到只够养活一两家厂。你可以拿钱砸出一座工厂，却很难拿钱砸出三十年的化学。这一点也体现在各国的产业政策上：美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》投入的巨额补贴，绝大多数流向了建晶圆厂，而非最上游的材料与化学品——最深的一层，恰恰是政策最难触及的一层。20这就是为什么，越往晶圆厂的地平线之下走，替代就越难——这本书后面会用一整章（第九章）来拆解这个「为什么」，并在第十一章追问各国的「去风险」为何在这一层最难补。

地图画到这里就够了。接下来要做的，是顺着这张图，一只一只地去找那些藏在地平线之下的阀门：先从最旗舰的那一种——光刻胶——开始。

参考文献

  1. CSET（乔治城大学），“The Semiconductor Supply Chain: Assessing National Competitiveness,” 2021年1月（ASML 为极紫外光刻机唯一供应商）。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  2. CSIS, “Mapping the Semiconductor Supply Chain: The Critical Role of the Indo-Pacific Region,” 战略与国际研究中心（台积电约占代工市场六成四，先进节点更高）。https://www.csis.org/analysis/mapping-semiconductor-supply-chain-critical-role-indo-pacific-region

  3. SIA / BCG, “Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain in an Uncertain Era,” 2021年4月（供应链分层框架）。https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2021/04/SIA-BCG-Report_Strengthening-the-Global-Semiconductor-Supply-Chain_April-2021.pdf

  4. CSET, “The Semiconductor Supply Chain,” 2021（EDA 约 96% 由美国公司掌握：Synopsys、Cadence、Siemens EDA）。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  5. 同上 CSET（核心芯片 IP 美国+英国合计约 95%）。

  6. CSET, “The Semiconductor Supply Chain,” 2021（极紫外光刻机 ASML 占 100%）。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  7. CSIS, “Mapping the Semiconductor Supply Chain”（10nm 以下先进逻辑产能：台湾约 92%、韩国约 8%；台积电约占代工六成四）。https://www.csis.org/analysis/mapping-semiconductor-supply-chain-critical-role-indo-pacific-region

  8. 日本设备份额：东京电子涂胶显影约 90%、Advantest 测试约 58%，见 CSIS 与日本设备业界数据，及 US Commerce trade.gov 日本半导体页。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  9. 「当台积电建 2nm 工厂时，材料与相当部分工具来自日本」，见 Brookings, “The renaissance of the Japanese semiconductor industry.”。https://www.brookings.edu/articles/the-renaissance-of-the-japanese-semiconductor-industry/

  10. CSIS, “Japan Seeks to Revitalize Its Semiconductor Industry”（日本在约 14 种最关键芯片材料中多数占有超过 50% 份额，含光掩膜、光刻胶、硅片）。https://www.csis.org/analysis/japan-seeks-revitalize-its-semiconductor-industry

  11. 关于「日本 50% 材料市场」口径的辨析：可验证基础为「14 关键材料类别中多数 >50%」（类别计数），而非总收入份额；后者常被松散引用，见 CSIS 与 US Commerce trade.gov 措辞比对。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  12. 极紫外掩膜制版设备 JEOL+NuFlare 约 91%；极紫外涂胶显影东京电子近 100%，见 CSIS / CSET 及 SemiAnalysis 相关分析。https://newsletter.semianalysis.com/p/lam-research-tokyo-electron-jsr-battle

  13. SIA / BCG, “Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain,” 2021年4月（供应链上超过 50 个环节由单一地区掌握 >65% 全球份额）。https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2021/04/SIA-BCG-Report_Strengthening-the-Global-Semiconductor-Supply-Chain_April-2021.pdf

  14. SEMI, “2024 Global Semiconductor Materials Market Posts $67.5 Billion in Revenue,” 2025年。https://www.semi.org/en/semi-press-releases/2024-global-semiconductor-materials-market-posts-67.5-billion-dollars-in-revenue-semi-reports

  15. 先进制程每片晶圆化学材料成本约 2000 美元，见 BusinessToday / 行业测算（与 Construction Physics 的 fab 成本结构互参）。https://www.construction-physics.com/p/how-to-build-a-20-billion-semiconductor

  16. 制造设备层美日分守：美国应用材料（沉积）、泛林（刻蚀）、科磊（量测），日本东京电子、SCREEN、Advantest、尼康、佳能，见 CSET, “The Semiconductor Supply Chain,” 2021。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  17. 台湾先进制程产能若中断一年，全球电子产业或面临数千亿美元营收损失，见 SIA / BCG, “Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain,” 2021。https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2021/04/SIA-BCG-Report_Strengthening-the-Global-Semiconductor-Supply-Chain_April-2021.pdf

  18. 2024 年全球半导体行业销售额超 6000 亿美元（材料市场约为其十分之一），见 SIA 行业统计与 SEMI 材料市场数据对照。https://www.semi.org/en/semi-press-releases/2024-global-semiconductor-materials-market-posts-67.5-billion-dollars-in-revenue-semi-reports

  19. 2026 财年日本设备厂商业绩创新高，Advantest 市值一度约二十年来首超东京电子（AI/HBM 测试需求拉动），见行业报道，2026年。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  20. 美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》补贴绝大多数流向晶圆厂而非上游材料/化学品，见 Bruegel, “Revamping Europe’s chips strategy.”。https://www.bruegel.org/analysis/revamping-europes-chips-strategy-indispensability-not-self-sufficiency