最近的兩條消息讓半導體制造領(lǐng)域的人們興奮不已。第一是臺積電宣布他們打算投資120億美元在亞利桑那建設(shè)一家工廠。另外一個，則是聯(lián)邦政府將為半導體制造業(yè)投資230億美元。這些有什么潛在的影響，如何改變半導體工廠的格局？

半導體制造業(yè)的簡史

美國是半導體的發(fā)源地，從1940年代晶體管的發(fā)明開始，美國就出現(xiàn)了像仙童這樣的早期領(lǐng)導者，而飛兆半導體又催生了英特爾這樣的傳奇公司。在每一家半導體公司制造自己的設(shè)備和晶圓廠都要花費幾百萬美元的日子里，硅谷的生產(chǎn)基地如雨后春筍般涌現(xiàn)。

80年代，日本開始大力投資晶圓廠，美國也開始失去在該行業(yè)的領(lǐng)導地位。日本將他們的質(zhì)量和制造能力應(yīng)用于內(nèi)存、控制器等領(lǐng)域，促使英特爾在80年代中期從內(nèi)存芯片轉(zhuǎn)向微處理器。然而，更大的轉(zhuǎn)變發(fā)生在90年代，代工廠和無晶圓廠設(shè)計公司的出現(xiàn)。在臺積電（TSMC）和UMC等公司的領(lǐng)導下，它們導致許多規(guī)模較小的晶圓廠不再具有成本效益。與此同時，像三星這樣的韓國巨頭開始大量投資制造業(yè)，現(xiàn)在三星和海力士兩家韓國公司主導了內(nèi)存芯片市場，美國制造的集成電路芯片不到全球的12％。

2014年，中國決定發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)，并開始實施雄心勃勃的“大基金”計劃，將中國從一個市場份額不足10％的小企業(yè)變成一個與韓國、臺灣地區(qū)或美國一樣的巨頭。2019年，大基金第二期成立，規(guī)模是前一只基金的兩倍。除此之外，地方政府實體將自己的資金投資于地方項目，國有銀行再提供貸款。目前，中國的集成電路產(chǎn)量與美國相當，約占全球產(chǎn)量的12％。

當今美國芯片制造業(yè)

經(jīng)過一輪整合和外包浪潮，大多數(shù)美國公司已經(jīng)退出了制造業(yè)競爭?，F(xiàn)在只剩下三家大公司：英特爾、美光和GlobalFoundries。GlobalFoundries甚至不是一家真正的美國公司，由阿聯(lián)酋的主權(quán)財富基金私有。每個公司都有自己的市場，并不互相競爭。英特爾是一家集成設(shè)備制造商，為個人電腦和服務(wù)器生產(chǎn)微處理器。Micron生產(chǎn)內(nèi)存芯片（NAND和DRAM），而Global Foundries是代工廠。但半導體制造業(yè)是一個全球性的行業(yè)，這三家公司都經(jīng)營著全球性的晶圓廠。英特爾在美國、愛爾蘭和以色列之間輪換新工廠。美光在日本和臺灣設(shè)有工廠，最近一次大規(guī)模投資在新加坡。GF在德國和新加坡也有工廠。

讓我們來看看建立一個最先進的半導體工廠所涉及的關(guān)鍵要素。

1＞持續(xù)資本投資：一個最先進的晶圓廠目前的成本為100億美元。2019年半導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一致，公司必須每兩年向市場推出新的技術(shù)節(jié)點。在這種規(guī)模下，一次性增加230億美元并不會改變游戲規(guī)則。還有一個問題是，補貼是如何安排的。過去，例如在太陽能行業(yè)，美國的模式是一種復雜的結(jié)構(gòu)，通過信貸、減稅等方式使用稅法，這是一種效率低下的資本配置方式。

2＞工程人才：美國大學培養(yǎng)了大量的工程畢業(yè)生，而美國仍然是世界人才的理想目的地（盡管美國政府最近采取了一些措施）。新工廠的人員配置不應(yīng)成為問題。

3＞基礎(chǔ)設(shè)施：土地、穩(wěn)定的電網(wǎng)、供水、交通基礎(chǔ)設(shè)施都是必不可少的。從這個角度來看，美國作為一個發(fā)達國家并不缺乏。

4＞供應(yīng)鏈：半導體的供應(yīng)鏈和最終產(chǎn)品一樣是全球性的。一個國家要在制造業(yè)上完全實現(xiàn)自給自足是非常困難的。美國在生產(chǎn)設(shè)備等關(guān)鍵構(gòu)件方面處于有利地位，最大的供應(yīng)商AMAT、LAM和KLA是美國公司。但荷蘭公司ASML也壟斷了關(guān)鍵的光刻步驟。在材料方面，由于制造過程中使用了數(shù)百種化學物質(zhì)和氣體，其中許多都必須來自亞洲，這就很困難了。因此，任何國家真正的端到端自給自足都是白日夢。

誰將在美國建立新工廠？

英特爾一直以來都在積極地進行技術(shù)開發(fā)和工廠建設(shè)。在一些額外的激勵措施下，他們很可能會選擇美國的投資地點，而不是愛爾蘭或以色列。毫不奇怪，英特爾一直在大力游說美國政府支持該行業(yè)。然而，即使是英特爾過去也曾嘗試過代工模式，但沒有取得任何進展。在最近的聲明中，他們提到7nm工藝的更多延遲，甚至表明他們愿意利用外部合作伙伴臺積電進行代工合作。

美光則通過收購日本和臺灣公司，并在新加坡擴張，實現(xiàn)了更大的增長。內(nèi)存芯片是一種對成本非常敏感的產(chǎn)品，不太可能在短期內(nèi)再建一家大型美國工廠。

GlobalFoundries已經(jīng)退出了最新工藝節(jié)點的爭奪，并專注于一些更為利基的技術(shù)和應(yīng)用，如FDSOI。它也陷入了財政困境，只能靠穆巴達拉集團維持運轉(zhuǎn)。在未來幾年內(nèi)，他們在世界上任何地方都不太可能看到一個新的前沿工廠。

全球玩家：其他全球頂級玩家包括臺積電、三星和海力士。三星在奧斯汀有兩家工廠，可以想象，如果有足夠的動力，它們會在那里擴張。海力士沒有在美國運營的歷史（他們在中國有一家大型工廠），現(xiàn)在也不太可能開始運營。

臺積電（TSMC）曾一度涉足在美國設(shè)立工廠的想法，但從未開始付諸實踐。盡管最近宣布了對亞利桑那州的投資，但臺積電在美國設(shè)立晶圓廠的優(yōu)勢除了政治因素之外，很難看到其他原因。就像富士康（Foxconn）在威斯康星州一樣，大肆宣傳但卻沒有任何進展，這可能是對未來關(guān)稅的政治對沖。這可能是對蘋果將其供應(yīng)鏈也轉(zhuǎn)移到美國的一種肯定。但從純粹的運營和財務(wù)基礎(chǔ)來看，此舉似乎沒有任何優(yōu)勢。

美國能借鑒中國模式嗎？

相比之下，中國通常通過直接股權(quán)投資或國有銀行貸款來籌集資金，這大大加快了新工廠的建設(shè)速度。中國企業(yè)也愿意虧損經(jīng)營幾年。例如，他們完全主導了太陽能制造業(yè)（90％的太陽能電池都是中國制造的），并且已經(jīng)成為顯示器制造業(yè)的主要參與者，從韓國和日本那里搶走了份額。

美國必須對聯(lián)邦和州政府的支持做出類似的長期承諾。但這在我們的政治體制中是非常困難的。再次，以太陽能為例，聯(lián)邦稅收抵免和州政府激勵的各種組合被用來啟動太陽能產(chǎn)業(yè)，這在成本／瓦特不斷下降的安裝領(lǐng)域起到了作用，但美國在太陽能電池和組件制造方面只是一個小角色。

最后，由于只有前五大集成電路制造商才有能力制造領(lǐng)先代晶圓廠，因此任何政策都必須與這些公司的戰(zhàn)略目標保持一致。其中一部分可以通過關(guān)稅和貿(mào)易行動等懲罰性措施來實現(xiàn)，但這在全球經(jīng)濟中很難持續(xù)。

最終，把重點放在一小部分對國家安全有真正影響的關(guān)鍵芯片上，并在必要時繼續(xù)為它們提供資金，可能會更有意義。不過，大規(guī)模將IC制造業(yè)轉(zhuǎn)移回美國似乎不太可能。