最近的兩點(diǎn)新聞激起了半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的人們,。第一是臺積電宣布了他們在亞利桑那州投資120億美元的晶圓廠建設(shè)計(jì)劃,。另一個是受Covid的影響，共和兩黨提出了230億美元的聯(lián)邦政府對半導(dǎo)體制造的投資計(jì)劃。
那么問題來了,，這可能帶來什么影響？它能否有意義地改變半導(dǎo)體晶圓廠的格局,？

半導(dǎo)體制造簡史

20世紀(jì)40年代,，William Shockly發(fā)明了晶體管，因此美國成為了半導(dǎo)體的發(fā)源地,。此后便催生了像仙童半導(dǎo)體（Fairchild Semiconductor）這樣的早期領(lǐng)導(dǎo)者,，而后者又催生了像英特爾這樣的傳奇公司。這時期誕生的半導(dǎo)體公司都花費(fèi)數(shù)百萬美元建造自己的晶圓廠,，自己生產(chǎn)設(shè)備,，制造基地也如雨后春筍般冒出來，硅谷也因此而得名,。
到了80年代,，日本開始在晶圓廠上進(jìn)行大量投資，而美國開始失去在該行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位,。日本人將他們的質(zhì)量和制造能力運(yùn)用在諸如內(nèi)存芯片之類的領(lǐng)域中,，這迫使英特爾在80年代中期將其業(yè)務(wù)方向從內(nèi)存芯片轉(zhuǎn)移到微處理器。然而,，更大的轉(zhuǎn)變發(fā)生在90年代,，即代工廠和無晶圓廠設(shè)計(jì)公司的出現(xiàn)。在臺積電和聯(lián)電等公司的帶領(lǐng)下,，它們讓許多規(guī)模較小的晶圓廠不再具有成本效益,。同時，像三星這樣的韓國財(cái)閥開始大量投資于制造業(yè),，現(xiàn)在三星和海力士這兩家韓國公司主導(dǎo)了存儲芯片市場,。而美國現(xiàn)在生產(chǎn)的IC芯片不到全球的12％。
2014年,，中國看到了半導(dǎo)體制造的重要新,，并開始實(shí)施雄心勃勃芯片計(jì)劃，大力投入芯片制造以及半導(dǎo)體領(lǐng)域?，F(xiàn)在,，中國的IC產(chǎn)量現(xiàn)在與美國差不多，占全球產(chǎn)量的12％。

當(dāng)今美國的芯片制造

經(jīng)過一波整合和外包浪潮之后,，大多數(shù)美國公司都退出了制造業(yè)競賽,。只剩下三家主要公司：英特爾，美光和格芯（GF）,。GF甚至是由阿聯(lián)酋主權(quán)財(cái)富基金Mubadala私有,，而不是真正的美國公司。他們各自都有自己的利基市場,，彼此之間不競爭,。
英特爾是IDM（集成設(shè)備制造商），生產(chǎn)用于PC和服務(wù)器的微處理器,。美光公司生產(chǎn)存儲芯片（NAND和DRAM）,，顧名思義，Global Foundries是無晶圓廠芯片公司的合同制造商,。但是半導(dǎo)體制造是一項(xiàng)全球業(yè)務(wù),，
所有這三家公司都在全球各地運(yùn)營著晶圓廠。英特爾通常在美國,，愛爾蘭和以色列之間輪換新的晶圓廠,。美光公司在日本和臺灣經(jīng)營晶圓廠，最新一筆巨額投資是在新加坡,。GF在德國和新加坡也設(shè)有工廠。
讓我們看一下設(shè)置最先進(jìn)的半導(dǎo)體Fab所涉及的關(guān)鍵要素,。
1.持續(xù)的資本投資： 一個最先進(jìn)的晶圓廠現(xiàn)在的價格超過100億美元,。2019年半導(dǎo)體制造商的資本支出總額為1020億美元。為了與摩爾定律保持相同的節(jié)奏,，公司必須每兩年將新技術(shù)節(jié)點(diǎn)投入市場,。在這樣的規(guī)模下，230億美元的一次性投資不會改變美國的游戲,。還有一個關(guān)于補(bǔ)貼結(jié)構(gòu)的問題,。過去，例如在太陽能行業(yè)中,，美國模式采用了通過信用,，稅收減免等方式使用稅法的某種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。但這是一種無效的資本配置方式,。
2.工程學(xué)人才： 美國大學(xué)培養(yǎng)了大量的工程學(xué)畢業(yè)生,，美國仍然是世界人才的理想去向（盡管政府最近采取了一些措施來改變這一現(xiàn)狀）。為新工廠配備人員應(yīng)該不是問題,。
3.基礎(chǔ)設(shè)施： 土地,，穩(wěn)定的電網(wǎng)，供水，運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施都是必不可少的,。從這個角度來看,，美國并不缺乏。
4.供應(yīng)鏈： 半導(dǎo)體的供應(yīng)鏈與最終產(chǎn)品一樣具有全球性,。一個國家要完全自給自足地制造是非常困難的,，即使不是不可能的。美國在某些關(guān)鍵組成部分（如生產(chǎn)設(shè)備）上處于有利位置,，最大的供應(yīng)商AMAT,，LAM和KLA是美國公司。但是即使到那里,，荷蘭公司ASML仍在關(guān)鍵光刻技術(shù)步驟上擁有壟斷地位,。在材料方面，由于制造過程使用數(shù)百種化學(xué)物質(zhì)和氣體,，甚至更加困難,，其中許多必須從亞洲采購。因此,，任何國家真正實(shí)現(xiàn)端到端的自給自足都是夢想,。

誰將在美國建立新的晶圓廠？

英特爾歷來一直在積極地進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和建造晶圓廠,。加上一些額外的激勵措施,，他們很可能會選擇美國的地點(diǎn)，而不是愛爾蘭或以色列來進(jìn)行未來投資,。毫不奇怪,，英特爾一直在大力游說爭取美國政府對該行業(yè)的支持。但是,，即使是英特爾,，過去也曾嘗試使用代工廠模型，但沒有取得任何進(jìn)展,。在最近的公告中,，他們引用了其7納米工藝更多的延遲，甚至表明他們愿意使用外部合作伙伴進(jìn)行制造,。
通過收購日本和臺灣公司并在新加坡擴(kuò)張,，美光的發(fā)展得到了進(jìn)一步的發(fā)展。存儲芯片是一種商品,，對成本非常敏感,。美光不太可能在不久的將來建立另一家美國大型晶圓廠。
Global Foundries已經(jīng)退出了爭奪最新工藝節(jié)點(diǎn)的競賽,，并專注于諸如FDSOI之類的更多利基技術(shù)和應(yīng)用,。他們也陷入財(cái)務(wù)困境,，僅靠穆巴達(dá)拉集團(tuán)背后的支持維持生計(jì)。在未來幾年內(nèi),，他們不太可能在世界任何地方看到一個新的先進(jìn)晶圓廠,。
全球廠商：其他頂級全球廠商（不包括中國公司）是臺積電，三星和海力士,。三星在奧斯汀經(jīng)營著兩家晶圓廠,，可以想象，如果有足夠的動力,，三星將在那擴(kuò)建工廠,。Hynix沒有在美國運(yùn)營的歷史（他們在中國擁有大型晶圓廠），也不太可能現(xiàn)在就開始運(yùn)營,。
臺積電（TSMC）涉足美國一家晶圓廠的想法已有一段時間,，但從未成功。臺積電也受到中國臺灣政府的高度重視,，被列為國家的一顆明珠,，并有充分的理由繼續(xù)在臺灣擴(kuò)張。臺灣是一個小島,，臺積電可以很容易地在各個站點(diǎn)之間輪換重要人員,。盡管最近宣布了對亞利桑那州的投資，但除了政治方面,，美國臺積電的優(yōu)勢很難看到,。就像沒有在威斯康星州大肆宣傳的富士康工廠一樣，這可能是對未來關(guān)稅的政治對沖,。蘋果也可能將其供應(yīng)鏈也轉(zhuǎn)移到美國,。但是從純粹的運(yùn)營和財(cái)務(wù)角度來看，此舉似乎沒有優(yōu)勢,。

美國可以向中國模式學(xué)習(xí)嗎？

相比之下,，中國通常通過直接股權(quán)投資或通過國有銀行貸款來轉(zhuǎn)移資金,，這大大加快了建立新工廠的速度。中國公司也對行業(yè)抱有長遠(yuǎn)的眼光,，并愿意在虧損的情況下經(jīng)營數(shù)年,。例如，它們完全主導(dǎo)了太陽能制造業(yè)（90％的太陽能電池是在中國制造的）,，并已成為顯示器制造業(yè)的主要參與者,，從韓國人和日本人那里搶走了份額。
美國必須表現(xiàn)出對聯(lián)邦和州支持的類似長期承諾,。但這在我們的政治體系中是非常困難的,。再次以太陽能為例,，聯(lián)邦稅收抵免和州激勵措施的各種組合被用來啟動該行業(yè)。這適用于成本不斷下降的安裝方面,。但是美國在制造太陽能電池和組件本身方面只是次要角色,。
最后，由于只有排名前5位的IC制造商才有能力制造領(lǐng)先的晶圓廠,，因此任何政策都必須與這些公司的戰(zhàn)略目標(biāo)保持一致,。其中一些可以通過懲罰性措施來實(shí)現(xiàn)，例如關(guān)稅和貿(mào)易行動,，但這在全球經(jīng)濟(jì)中很少是可持續(xù)的,。
最后，將重點(diǎn)放在一小部分具有真正國家安全意義的關(guān)鍵芯片上,，并在必要時繼續(xù)為其提供資金可能更有意義,。但是，將集成電路制造大規(guī)模轉(zhuǎn)移回美國的可能性不大,。