解析万亿美元半导体市场之路

本文作者汤之上隆先生为日本精密加工研究所所长，曾长期在日本制造业的生产第一线从事半导体研发工作，2000年获得京都大学工学博士学位，之后一直从事和半导体行业有关的教学、研究、顾问及新闻工作者等工作，曾撰写《日本“半导体”的失败》、《“电机、半导体”溃败的教训》、《失去的制造业：日本制造业的败北》等著作。

本文是汤之上隆先生近日发表于eetimes.jp上的一篇长文，不仅对十年前全球半导体市场增长预测的数据进行复盘和分析，而且提出新的计算方法，预测到2050年，全球半导体市场规模有望突破万亿美元大关。

全文内容如下：

2020年是被新冠肺炎疫情折磨的一年，汤之上隆希望今年是新冠病毒威胁消失、充满希望的一年……然而这样的想法还没过多久，1月7日，日本首都圈的一都三县就发布了紧急事态宣言，从年初开始就大跌眼镜，令人担心今后。

但在遭受疫情冲击的情况下，全球半导体市场和制造设备市场都持续增长。

受存储半导体产业衰退影响，2019年全球半导体市场规模降至4123亿美元，好在2020年受新冠病毒影响甚微，又恢复至4331亿美元，并有望在2021年创下历史最高纪录，达到4694亿美元，超过2018年存储半导体泡沫时期的4688亿美元。

此外，据国际半导体产业协会（SEMI）在2020年12月10日公布的资料显示，2020年全球半导体制造设备市场规模较2019年的596亿美元增加了16%，创下689亿美元新纪录，预计2021年将达到719亿美元，2022年将达到761亿美元。这大大超出了汤之上隆此前的预期。

01.全球半导体市场增长预测：2050年将破万亿大关

虽然在全球范围内，新冠病毒疫情更加严重，但正如前面所述，全球半导体产业的发展势头非常好，对于相关人员来说，这是“不幸中的万幸”。

因此，作为2021年的第一篇文章，汤之上隆想要预测到2050年，全球半导体市场将增长多少。

另外，之所以将时间设定在2050年，是因为据说到2045年，人工智能（AI）超越人类能力的技术奇点将会出现，人们也意识到了这一点。

其实在2011年，汤之上隆就曾预测全球半导体市场将以每年1125亿美元的速度增长，到2050年将达到7500亿美元。然而，2010年全球半导体市场规模为3000亿美元，40年后的2050年将增长至原来的2.5倍，对于这一预测，许多人批评说：“我认为它不会增长这么多。”

因此，本文首先回顾了在2011年是如何对2050年的增长进行预测的，接下来，在大约十年后的2020年，我们将检验这一预测的结果，并再次尝试预测2050年全球半导体市场规模。

汤之上隆的预测结果是，到2050年，全球半导体市场规模将达到8622亿至1.123万亿美元。

不过，从短期来看，持续的中美高科技战争可能会阻碍全球半导体市场的增长。但对于人类来说，半导体是不可或缺的，汤之上隆坚信，只要人口不断增长，人类文明不断进步，半导体市场就会不断扩大。

02.全球半导体市场发展的三个时代

将时钟的指针拨回2011年左右。2008年9月，雷曼兄弟事件引发了世界金融危机。但是，全球半导体市场呈V型复苏，2010年达到3000亿美元。

当时，汤之上隆划分了三个时代，来了解全球半导体市场的转型。

（1）1995年以前：年增长率为10％-15％的时代。日本、美国和欧洲等发达国家带动了半导体市场的增长。

（2）1995-2000年：随着Windows 95发布，这是一个半导体增长放缓的时代。虽然2000年因IT泡沫而格外突出，但汤之上隆决定将这一年作为奇点而忽略。

（3）2001年以后：半导体市场再次以5-7％的年增长率发展。下图展示了各地区半导体市场的变化，可以看出，日美欧半导体市场已经饱和，而其他亚洲半导体市场却在快速增长。

这一时期，经济开始发展的新兴国家巴西、俄罗斯、印度、中国被称为“金砖四国”。其中，中国的经济发展尤为显著，因此，包括中国在内的亚洲国家引领了全球半导体市场。

由此，汤之上隆分别估算了发达国家和新兴国家人均一年的半导体消费量。

03.人均一年消耗多少半导体？

首先，汤之上隆估算了发达国家人均一年的半导体消费量。如前文所述，全球半导体市场在1995年一度饱和。如果将2000年的IT泡沫视作一个奇点予以排除的话，1995年~2001年期间，全球半导体市场规模约为1500亿美元/年。

从世界人口变化来看，日美欧等发达国家总人口约为10亿人。这个人口数量自2001年以来几乎没怎么变化。

因此，在发达国家，每年约有10亿人消费1500亿美元的半导体。简单计算的话，在发达国家，人均一年的半导体消费为150美元。

例如，日本人购买PC、智能手机、数码家电、汽车等电子产品，按人均一年花费150美元（2010年1美元兑换88.8日元，相当于1万3320日元）购买半导体来计算，这一数据体感似乎很吻合。

接下来，汤之上隆计算了新兴国家的人均半导体消费量。从2001年到2010年，全球半导体市场规模增长了1500亿美元，达到约3000亿美元。其中1500亿美元是发达国家10亿人的半导体消费量，新增加的1500亿美元是新兴国家的消费量。

2010年世界人口金字塔的70亿人中，发达国家有约10亿人，新兴国家的中产 阶层有约20亿人。剩下的40亿人是贫困阶层（Bottom of the Pyramid，BOP）。

也就是说，2010年左右，新兴国家的20亿中产 阶层消费了1500亿美元的半导体。因此，通过除法运算，新兴国家中产 阶层的人均一年半导体消费额为75美元，是发达国家150美元的一半。

04.世界人口金字塔的变迁

联合国预测，到2050年，世界人口总数将达90-100亿人。那时，发达国家和新兴国家的中产阶层有多少人呢？

根据上述内容，2010年以后的10年内，贫困阶层的10亿人将成为中产阶层，新兴国家中产阶层的5亿人将属于发达国家。那么，到2020年，发达国家的中产阶层将达到15亿人，新兴国家的中产阶层将达到25亿人。

也就是说，每10年，发达国家和中产阶层分别增加5亿人。因此，如果持续这样的经济发展，到2050年，发达国家的中产阶 级将达到30亿人，新兴国家的中产阶 级将达到40亿人（如图8右侧所示）。

05.没打脸！两种预测方法数据相近

如果每10年发达国家和新兴国家的中产阶层分别增加5亿人，那么全球半导体市场将增加：

5亿人×150美元+5亿人×75美元=1125亿美元。

以每10年1125亿美元的速度增长，全球半导体市场变化。据预测，2050年全球半导体市场规模将达7500亿美元，是2010年的2.5倍。

对于这一预测，有人批评说：“我不认为会有那么大的增长。”因此，汤之上隆用了完全不同的方法，来计算2050年的全球半导体市场规模。

展现了全球半导体市场（亿美元）和出货量（亿个）的变化。根据出货量的曲线斜率，可以计算出，半导体出货量每年增加250亿个。另外，2010年左右所有半导体的平均价格为0.43美元。

因此，全球半导体市场每年平均增加250亿个×0.43美元=107.5亿美元。如果是10年，将达到1075亿美元。

以人均一年消费的半导体量来计算，全球半导体市场规模将在10年内增加1125亿美元。而根据出货数量和平均价格计算，全球半导体市场规模10年内将增加1075亿美元。

两种不同的方法计算了10年的全球半导体市场的增加额大体一致，因此，汤之上隆坚持认为“2050年全球半导体市场规模将达到7500美元的预测”几乎是正确的。

06. 2020年全球半导体市场发展超预期

在此，将时钟的指针拨回到现在。

2011年，汤之上隆曾预测说：“全球半导体市场将以每10年1125亿美元的速度增长，到2050年将达到7500亿美元。”因此，他想验证一下自己的预测是否正确。

按汤之上隆的预测，全球半导体市场将从2010年的3000亿美元增加1125亿美元，增长到2020年的4125亿美元。

事实上，据世界半导体贸易统计协会（WSTS）预测，2020年全球半导体市场将达4331.45亿美元。该数值比汤之上隆的预测值高了约5%。

WSTS还推测，2021年全球半导体市场规模将比2020年增加8.4%，超过因存储半导体泡沫而创下历史最高记录的2018年，达到4694.03亿美元。这一预测数值估计比汤之上隆的预测值高出约13.8%。

综上所述，汤之上隆认为他在2011年所做的预测是低估了，全球半导体市场的发展速度超出了他的预期。因此，那些反对汤之上隆在2011年预测数据的批评也完全没有道理。

07.重新预测2050年全球半导体市场规模

按照调查，全球半导体市场增长速度远远超出汤之上隆的预测。因此，他想再次预测一下2050年的全球半导体市场规模。

根据半导体出货量的曲线图斜率，可以计算出，半导体出货量以每年310亿个的速度增加。另外，由2020年平均价格为0.461美元，因此可以计算出，全球半导体市场每年平均增长310亿个×0.461美元=143亿美元，10年增长额是其10倍，即1430亿美元。

结果是，全球半导体市场将以每10年1430亿美元的速度增长，预计到2050年将达到8622亿美元。

这里，可以做出如下预测。

以2011年为例，每年出货量增加250亿个，其平均价格为0.43美元，由此计算，全球半导体市场将在10年内增加1075亿美元。

2020年用同样方法计算的全球半导体市场10年间的增量为1430亿美元，是2010年1075亿美元的约1.33倍。

在这10年间，随着智能手机在世界范围内普及，用于智能手机的半导体出货量也呈现了飞跃性增长。另外，随着大数据时代到来，用于数据中心服务器的半导体市场也大幅增长。这些均与1.33倍的增长有关。

这样的事情在接下来的10年内也会发生吗？实际上，用于5G智能手机、人工智能的半导体出货量正在增加。因此，假设每隔10年，出货个数×出货额的增加部分持续为1.33倍。

据此计算，到2050年，全球半导体市场规模将达到1.123万亿美元，是2020年4331亿美元的2.34倍。

如果奇点在2045年到来，那么5年后，全球半导体市场规模有可能超过1万亿美元。

08.结语：只要人类文明在进化，全球半导体市场就会成长

根据汤之上隆的预测，三十年后的2050年，全球半导体市场规模将达到8622亿-1.123万亿美元。

但近期中美高科技战争的加剧可能会阻碍全球半导体市场的增长。10年后，半导体的微缩化将会降至1nm以下，乃至可能停止微缩化。此外，随着全球变暖等环境问题日益严重，半导体制造能力的扩大也将变得困难。因此，汤之上隆认为，和10年前一样，他的预测结果可能会受到“我认为不会增长那么多”的批评。

对于这样的批评，汤之上隆想要反驳一下。请再看一次图8。据预测，在世界人口构成中，每10年发达国家和新兴国家的中产阶层将分别增加5亿人，而贫困阶层将逐渐减少。

是人类文明进步才需要半导体，还是半导体的普及推动了人类文明的进步？汤之上隆也不太清楚，但无论如何，对于人类文明的进步来说，半导体必不可少。除非新冠病毒毁灭人类，否则全球半导体市场就会长期持续增长。

因此，希望大家能够克服这场前所未有的疫情危机，看到30年后的半导体世界。首先要彻底洗手、漱口、戴口罩，避免不必要的外出，最大限度地注意避免感染新冠病毒。

注：原文作者汤之上隆先生主要基于世界人口变化、人均一年半导体消耗量、半导体出货量、平均价格等数据来进行预测，并未将通货膨胀、货币贬值等因素的影响纳入计算考量范围，考虑到这些影响的可能性，三十年后的全球半导体产业规模或将更加超出预期。
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