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美国将大量资金投入芯片行业,但即便支出飙升,也有其局限性

根据美国半导体行业协会的数据,自2020年春季以来,全美有超过35家公司承诺投资近2000亿美元用于与芯片相关的制造项目。

突出了

  • 自2020年春季以来,全美已有超过35家公司承诺投资近2000亿美元用于与芯片相关的制造项目。
  • 这一举措是拜登政府产业政策倡议的一个方面,拜登政府正在动用至少760亿美元的拨款、税收抵免和其他补贴,以鼓励国内芯片生产。
  • 美国总统拜登(Joe Biden)将刺激美国芯片生产作为其经济议程的重要部分,但他这么做的理由远不止经济利益。
唐·克拉克、安娜·斯旺森著

旧金山:9月,芯片巨头英特尔该公司在俄亥俄州哥伦布市附近的一块土地上召集了官员,并承诺在那里投资至少200亿美元,建设两家生产半导体的新工厂。

一个月后,美光科技庆祝在纽约锡拉丘兹(Syracuse)附近建立一个新的制造基地,这家芯片公司预计到2020年将在那里投资200亿美元,最终可能会是这个数字的5倍。

12月,台湾美国半导体制造公司(Semiconductor Manufacturing Co.)在凤凰城(Phoenix)举办了一场盛宴,计划将投资增加两倍至400亿美元,并建造第二家新工厂,生产先进芯片。

这些承诺是过去18个月美国芯片制造计划大幅增加的一部分,其规模被比作冷战时期的太空竞赛投资。这种繁荣对全球技术领先地位和地缘政治产生了影响,美国的目标是阻止中国成为芯片领域的先进大国,而正是这些硅片推动了创新计算的诞生设备比如智能手机和虚拟现实眼镜。

如今,芯片是现代生活的重要组成部分,甚至超出了科技行业的创造范围,从军事装备和汽车到厨房电器和玩具。

根据行业组织半导体行业协会(Semiconductor Industry Association)的数据,自2020年春季以来,全美已有超过35家公司承诺投资近2000亿美元用于与芯片相关的制造项目。这笔资金将在16个州投入,包括德克萨斯州、亚利桑那州和纽约州,用于23家新芯片工厂,9家工厂的扩建,以及为该行业提供设备和材料的公司的投资。

这一举措是拜登政府产业政策倡议的一个方面,拜登政府正在动用至少760亿美元的拨款、税收抵免和其他补贴,以鼓励国内芯片生产。除了为基础设施和清洁能源提供大量资金外,这些努力可以说是自第二次世界大战以来美国对制造业的最大投资。二战期间,联邦政府在建造新船只、管道和制造铝和橡胶的工厂方面投入了大量资金。

“我从未见过这样的海啸,”Sematech的前首席执行官丹尼尔·阿姆波斯特(Daniel Armbrust)说。Sematech是一家芯片财团,成立于1987年,由国防部和成员公司提供资金,目前已不复存在。

总统乔•拜登(Joe Biden)他将刺激美国芯片生产作为其经济议程的重要部分,但他的理由远不止经济利益。如今,世界上许多尖端芯片都是在台湾制造的,中国大陆宣称对台湾拥有领土权利。这引发了人们的担忧,即一旦发生冲突,半导体供应链可能会中断,而美国将处于技术劣势。

业内高管说,美国新的生产努力可能会纠正部分失衡,但只能在一定程度上纠正。

新的芯片工厂将需要数年时间才能建成,并且在开始运营时可能无法提供该行业最先进的制造技术。如果白宫没有给予企业足够的补贴,企业也可以推迟或取消这些项目。技术人才的严重短缺可能会削弱这种繁荣,因为复杂的工厂需要的工程师数量远远超过美国高校毕业生的数量。

美国芯片生产的巨额资金"不会尝试或成功实现自给自足,"加州理工学院副教授Chris Miller表示国际他是塔夫茨大学弗莱彻法律与外交学院历史教授,最近还写了一本关于芯片行业之战的书。

白宫官员认为,芯片制造方面的投资将大幅降低需要从国外购买的芯片比例,从而改善美国的经济安全。在台积电拜登还强调了对苹果等依赖台积电芯片制造需求的科技公司的潜在影响。他说,随着越来越多的这些公司“把更多的供应链带回国内”,“这可能会改变游戏规则”。

从20世纪50年代末开始,美国公司主导了芯片生产几十年。但随着亚洲国家提供激励措施,将制造业转移到这些地区,中国在全球产能中所占的份额逐渐从1990年的37%左右下滑至12%左右。

据行业分析师和半导体行业协会(Semiconductor industry Association)的数据,目前台湾占全球芯片产量的22%左右,最先进芯片的产量占90%以上。

新的支出将改善美国的地位。根据一份报告,500亿美元的政府投资可能会刺激企业支出,到2030年,美国在全球生产中的份额将达到14%波士顿咨询集团在2020年受半导体行业协会委托进行的一项研究。

“这确实让我们几十年来第一次参与进来,”该协会主席约翰·诺伊弗(John Neuffer)说。他补充说,这个估计可能是保守的,因为国会在一项名为《CHIPS法案》(CHIPS Act)的立法中批准了760亿美元的补贴。

不过,这一增长不太可能消除美国在最先进芯片方面对台湾的依赖。这种芯片是最强大的,因为它们在每块硅片上封装了最多数量的晶体管,而且它们经常被视为一个国家技术进步的标志。

长期以来,英特尔一直引领着缩小晶体管尺寸的竞赛,以便在芯片上容纳更多的晶体管。这种微型化的速度通常用纳米(十亿分之一米)来描述,更小的数字表明最尖端的生产技术。然后,台积电近年来迅速领先。

但在凤凰城工厂,台积电可能不会进口其最先进的制造技术。该公司最初宣布将在凤凰城工厂生产5纳米芯片,上个月又表示,到2024年还将在那里生产4纳米芯片,并将在2026年建立第二家生产3纳米芯片的工厂。会议没有讨论进一步的进展。

相比之下,台积电在台湾的工厂在2022年底开始生产3纳米技术。到2025年,台湾的工厂可能会开始为苹果供应2纳米芯片,国际商业战略公司(International Business Strategies)首席执行官汉德尔·琼斯(Handel Jones)说。

台积电和苹果均拒绝置评。

目前还不清楚其他芯片公司是否会把更先进的尖端芯片技术带到他们的新工厂。三星电子计划在美国德克萨斯州投资170亿美元建设新工厂,但没有公开生产技术。英特尔目前正在生产大约7纳米的芯片,不过该公司曾表示,其美国工厂将在2024年之前生产3纳米芯片,此后不久将生产更先进的产品。

消费热潮也将减少美国经济增长,但不会完全消除依赖在亚洲购买其他种类的芯片。电脑、智能手机和其他消费设备需要存储数据,而中国国内工厂生产的存储芯片只占全球的4%左右,美光科技计划中的投资最终可能会提高这一比例。

但在各种老式、简单的芯片上仍可能存在缺口,过去两年这些芯片供应严重短缺,以至于美国汽车制造商不得不关闭工厂,生产部分成品汽车。台积电是其中一些芯片的主要生产商,但其新投资的重点是更有利可图的先进芯片工厂。

硅谷芯片设计公司Synaptics的首席执行官迈克尔•赫尔斯顿表示:“我们对台积电的依赖仍然没有受到任何形式的影响。”Synaptics严重依赖台积电在台湾的老工厂。

美国半导体工业协会(Semiconductor Industry Association)的数据显示,芯片制造业的繁荣预计将为工厂和提供这些岗位的公司创造4万个新岗位。这将使美国半导体行业新增约27.7万名员工。

但要填补这么多技术岗位的空缺并不容易。芯片工厂通常需要操作工厂机器的技术人员,以及电气和化学工程等领域的科学家。最近对高管进行的调查显示,人才短缺是该行业面临的最严峻挑战之一。

CHIPS法案包括为劳动力发展提供资金。负责监督CHIPS法案基金拨款发放的商务部也明确表示,希望获得资金的组织应该提出培训和教育工人的计划。

为了应对这一问题,英特尔计划投资1亿美元,促进大学、社区学院和其他技术教育工作者的培训和研究。普渡大学(Purdue University)建立了一个新的半导体实验室,设定了每年培养1,000名工程师的目标,并吸引了芯片制造商天水科技(SkyWater Technology)在其印第安纳州校区附近投资18亿美元建造一座制造工厂。

然而,培训可能只能到此为止,因为芯片公司与其他急需工人的行业竞争。

“当人们有很多其他选择时,我们将不得不建立一个吸引他们的半导体经济,”当时担任普渡制药总裁的米奇·丹尼尔斯(Mitch Daniels)在9月的一次活动上说。

由于培训工作可能需要数年才能取得成果,行业高管希望让受过高等教育的外国工人更容易获得在美国工作的签证,或在获得学位后留在美国。华盛顿的官员们意识到,鼓励更多移民的言论可能会招致政治攻击。

但商务部长吉娜•雷蒙多(Gina Raimondo) 11月在麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的一次演讲中直言不讳。

她说,吸引世界上最优秀的科学人才是“美国将失去的优势”。“我们不会让这种情况发生。”

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