美國制造能力減弱政府投入不足 未來三年美國芯片制造困境紓解無望

澳大利亞《對話》網站近日發文稱，全球半導體短缺突顯出一個令人關注的趨勢：美國本土制造的芯片數量在全球市場所占份額僅為12%，而且還在不斷減少。美國總統拜登已發布行政令，要求對關鍵產品的供應鏈進行審查，這引起人們對美國本土半導體制造能力數十年來下降的關注。

美國半導體工業協會2020年9月的報告數據顯示，全球芯片制造75%的產能已轉移到東亞地區。美國在全球半導體制造市場的份額已從1990年的37%下降到如今的12%。美國工業(包括汽車和國防工業)使用的半導體芯片有88%是在美國以外生產的。

美國制造能力減弱，政府投入不足

美國芯片公司越來越依賴國際合作伙伴來制造其設計的芯片，這反映了美國芯片制造能力的減弱。

雖然美國半導體公司擁有全球芯片銷售市場47%的份額，但只有12%是在美國本土制造的。要滿足人們對更快、更智能電子產品的期望，就需要創新芯片設計，而這反過來又依賴于現有的最先進的制造技術。

半導體制造技術的進步基于每平方毫米晶體管的數量，晶體管是芯片中最小的電子元件。擁有最先進的半導體制造技術和設備的晶圓廠，目前可生產5納米芯片。這個數字指的是工藝，而不是任何特定的芯片功能。一般來說，納米額定值越小，每平方毫米容納的晶體管就越多。

中國臺灣和韓國目前正在籌建3納米晶圓廠，而美國甚至還沒有7納米晶圓廠。美國英特爾公司宣布，其7納米晶圓廠要到2022年末或2023年初才能投產。這阻擋了美國制造最先進芯片的步伐。

文章稱，中國臺灣、韓國、新加坡和中國大陸每年都在半導體產業上投資高達數百億美元。這些投資不僅包括設備本身，還包括為向下一代晶圓廠轉移所必需的研發和工具開發。相比之下，美國的激勵措施明顯不足。

全球需求旺盛，美國陷入困境

隨著新冠肺炎疫情的蔓延，公眾對手機、筆記本電腦和其他居家辦公設備的需求以及互聯網使用量增加，芯片需求隨之水漲船高，這給晶圓廠帶來了產能壓力。

全球汽車行業預測，疫情大流行期間對汽車的需求有所下降，因此減少了用于車輛安全、控制、排放和駕駛員信息系統的半導體芯片的訂單。然而需求的下降只是暫時的，2020年末，新車銷售量開始迅速回升，車用半導體芯片的嚴重短缺突然成了各大新聞媒體的標題新聞。

造成半導體芯片產能不足窘境的原因之一是，進入半導體制造業的門檻高得驚人。一家半導體代工廠的建立需要滿足一個十分陡峭的學習曲線：首先需要100億—120億美元的前期投資，然后至少3年才能投入生產。即使到那時，也不能保證一家新晶圓廠的芯片產量能與現有的芯片產量相匹敵。芯片會迅速迭代，價格壓力是科技行業的一個主要問題，因此盈利能力面臨著很多風險。

2021年初比特幣價格的大幅上漲，也增加了傳統上用于挖掘數字貨幣的圖形處理單元的需求，進一步加劇了半導體供應的問題。

所有這些都足以導致臺積電和三星產能耗盡，并大幅延遲完成訂單的交貨期，從而導致我們今天看到的半導體供應的“旱情”。

最近，美國8個州的州長敦促拜登向半導體公司施壓，要求暫時將當前全球產能的一小部分重新分配，以解決全球汽車芯片短缺的問題。不過，文章認為，這種重新分配不可能在不造成其他地方短缺的情況下完成，而且也不可能很快完成。例如，臺積電公司報告稱，從下單到交貨需要6個月的時間，而生產一塊芯片需要長達3個月的時間。

文章認為，盡管拜登總統盡了最大努力，但由于芯片業存在的準入障礙和各種供應鏈的系統性問題，未來3年內美國的情況不太可能會改善。

(張佳欣)