最近的兩條消息讓半導體制造領域的人們興奮不已。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一家工廠。另外一個，則是聯邦政府將為半導體制造業投資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？

半導體制造業的簡史

美國是半導體的發源地，從1940年代晶體管的發明開始，美國就出現了像仙童這樣的早期領導者，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備和晶圓廠都要花費幾百萬美元的日子里，硅谷的生產基地如雨后春筍般涌現。

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的領導地位。日本將他們的質量和制造能力應用于內存、控制器等領域，促使英特爾在80年代中期從內存芯片轉向微處理器。然而，更大的轉變發生在90年代，代工廠和無晶圓廠設計公司的出現。在臺積電（TSMC）和UMC等公司的領導下，它們導致許多規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，現在三星和海力士兩家韓國公司主導了內存芯片市場，美國制造的集成電路芯片不到全球的12％。

2014年，中國決定發展半導體產業，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％的小企業變成一個與韓國、臺灣地區或美國一樣的巨頭。2019年，大基金第二期成立，規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，中國的集成電路產量與美國相當，約占全球產量的12％。

當今美國芯片制造業

經過一輪整合和外包浪潮，大多數美國公司已經退出了制造業競爭。現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，由阿聯酋的主權財富基金私有。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備制造商，為個人電腦和服務器生產微處理器。Micron生產內存芯片（NAND和DRAM），而Global Foundries是代工廠。但半導體制造業是一個全球性的行業，這三家公司都經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有工廠，最近一次大規模投資在新加坡。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鍵要素。

1＞持續資本投資：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節點。在這種規模下，一次性增加230億美元并不會改變游戲規則。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，美國的模式是一種復雜的結構，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：美國大學培養了大量的工程畢業生，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成為問題。

3＞基礎設施：土地、穩定的電網、供水、交通基礎設施都是必不可少的。從這個角度來看，美國作為一個發達國家并不缺乏。

4＞供應鏈：半導體的供應鏈和最終產品一樣是全球性的。一個國家要在制造業上完全實現自給自足是非常困難的。美國在生產設備等關鍵構件方面處于有利地位，最大的供應商AMAT、LAM和KLA是美國公司。但荷蘭公司ASML也壟斷了關鍵的光刻步驟。在材料方面，由于制造過程中使用了數百種化學物質和氣體，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開發和工廠建設。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。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，實現了更大的增長。內存芯片是一種對成本非常敏感的產品，不太可能在短期內再建一家大型美國工廠。

GlobalFoundries已經退出了最新工藝節點的爭奪，并專注于一些更為利基的技術和應用，如FDSOI。它也陷入了財政困境，只能靠穆巴達拉集團維持運轉。在未來幾年內，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），現在也不太可能開始運營。

臺積電（TSMC）曾一度涉足在美國設立工廠的想法，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，但臺積電在美國設立晶圓廠的優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，這可能是對未來關稅的政治對沖。這可能是對蘋果將其供應鏈也轉移到美國的一種肯定。但從純粹的運營和財務基礎來看，此舉似乎沒有任何優勢。

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速度。中國企業也愿意虧損經營幾年。例如，他們完全主導了太陽能制造業（90％的太陽能電池都是中國制造的），并且已經成為顯示器制造業的主要參與者，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業，這在成本／瓦特不斷下降的安裝領域起到了作用，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先代晶圓廠，因此任何政策都必須與這些公司的戰略目標保持一致。其中一部分可以通過關稅和貿易行動等懲罰性措施來實現，但這在全球經濟中很難持續。

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