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美國總統(tǒng)拜登(Joe Biden)發(fā)布行政命令，要求對關(guān)鍵產(chǎn)品的供應鏈進行審查，這讓人們關(guān)注美國半導體制造能力數(shù)十年來的下降。半導體是用于計算機、電話、汽車和電器的邏輯和記憶芯片。美國半導體工業(yè)協(xié)會(semiconductor Industry Association)的數(shù)據(jù)顯示，美國在全球半導體制造市場的份額僅為12%，低于1990年的37%。

美國工業(yè)(包括汽車和國防工業(yè))使用的88%的半導體芯片都是在美國以外制造的，這似乎并不重要。然而，美國作為電子行業(yè)的全球領(lǐng)導者來說，有三個問題非常致命: 能力低、需求高、投資有限。

1. 生產(chǎn)能力低

美國芯片公司越來越依賴國際合作伙伴來制造他們設(shè)計的芯片，這反映了美國能力的減弱。美國半導體公司占據(jù)了全球芯片銷售市場的47%，但只有12%是在美國制造的。要實現(xiàn)更快、更智能的電子產(chǎn)品，就需要芯片設(shè)計創(chuàng)新，而這反過來又依賴于最先進的制造技術(shù)。

半導體制造的進步基于每平方毫米晶體管的數(shù)量，晶體管是芯片中最小的電子元件。最先進的半導體制造技術(shù)和設(shè)施，也就是所謂的晶圓廠，被標記為5納米，或百萬分之一毫米。這個數(shù)字指的是過程，而不是任何特定的芯片特性。一般來說，納米級越小，每平方毫米的晶體管就越多，盡管這是一個復雜的情況，有很多變量。最高的晶體管密度約為每平方毫米1億個。

臺灣和韓國的三星正在開發(fā)3納米晶圓廠，而美國還沒有7納米晶圓廠。英特爾宣布，其7納米晶廠要到2022年底或2023年初才能投入生產(chǎn)。這使得美國沒有能力制造最先進的芯片。

2. 全球需求高

隨著疫情的蔓延，對手機、筆記本電腦和其他在家辦公設(shè)備的需求以及互聯(lián)網(wǎng)使用的增加，給晶圓廠帶來了壓力，要求它們增加為這些產(chǎn)品提供的芯片數(shù)量。全球汽車行業(yè)表示，疫情期間汽車需求下降，因此減少了用于汽車安全、控制、排放和駕駛員信息系統(tǒng)的半導體芯片訂單。如今汽車工業(yè)已經(jīng)重新開始生產(chǎn)，但現(xiàn)在面臨著半導體芯片短缺的問題。

最近，8個州的州長要求拜登加倍努力，“敦促晶圓和半導體公司擴大產(chǎn)能，并/或暫時將現(xiàn)有產(chǎn)能的一部分用于自動級晶圓的生產(chǎn)?！边@種“適度”的再分配不可能不引起其他地區(qū)的短缺。而且這不可能迅速完成。例如，臺灣半導體巨頭臺積電(TSMC)報告稱，從下訂單到發(fā)貨需要6個月的時間，而芯片生產(chǎn)預計需要3個月。

3. 聯(lián)邦投資有限

臺灣、韓國、新加坡和中國政府每年都在半導體產(chǎn)業(yè)上投資數(shù)百億美元。這些投資不僅包括設(shè)備本身，還包括為向下一代晶圓廠轉(zhuǎn)移所必需的研發(fā)和工具開發(fā)。在美國，這樣的激勵措施仍然很少。

臺積電計劃今年僅在晶圓廠就投資250 - 280億美元，并承諾在亞利桑那州投資120億美元建晶圓廠。從這個角度來看，位于亞利桑那州的臺積電晶圓廠預計將開始每月加工2萬片晶圓，相比之下，臺積電在臺灣和中國大陸的現(xiàn)有工廠每月加工100萬片晶圓。