53 短缺和供应链
《拜登总统在半导体和供应链韧性虚拟首席执行官峰会上的讲话》（Remarks by President Biden at a Virtual CEO Summit on Semiconductor and Supply Chain Resilience），白宫，2021年4月12日。亚力克斯·方（Alex Fang）和于逸凡，《拜登在半导体峰会上告诉首席执行官们，美国将再次引领世界》（Remarks by President Biden at a Virtual CEO Summit on Semiconductor and Supply Chain Resilience），《日经亚洲》，2021年4月13日。 美国总统拜登向一大群首席执行官宣布：“作为一个国家，我们已经很长时间没有做出超越全球竞争对手所需的非常大胆的投资。”拜登坐在白宫的特迪·罗斯福（Teddy Roosevelt）画像前，高举着一块12英寸的硅片，看着Zoom屏幕，告诉高管们“在研发和制造方面已经落后……我们必须加快步伐”。 在屏幕上的19名高管中，许多人表示同意。为了讨论美国对芯片短缺的反应，拜登邀请了台积电、英特尔等芯片制造商，以及遭受严重半导体短缺的知名半导体用户。福特和通用的首席执行官通常不会被邀请参加关于芯片的高层会议，一般他们也不会感兴趣。但在2021年，随着世界经济及其供应链在新冠疫情中引起的中断之间动荡，世界各地的人开始意识到他们的生活，通常是他们的生计，在多大程度上依赖半导体。
2020年，正当美国开始对中国施加芯片扼制，切断一些领先科技公司获取美国芯片技术的渠道时，第二个芯片瓶颈开始扼杀世界经济的一部分。某些类型的芯片变得难以获得，尤其是广泛用于汽车的基本逻辑芯片。这两种芯片的瓶颈部分相关。华为等中国企业至少自2019年以来就一直在囤积芯片，为美国未来可能的制裁做准备，而中国的晶圆厂在尽可能多地购买制造设备，以防美国决定收紧芯片制造工具的出口限制。
《美国汽车政策委员会（AAPC）提交给美国商务部工业与安全局（BIS）半导体供应链审查》（AAPC Submission to the BIS Commerce Department Semiconductor Supply Chain Review），2021年4月5日。迈克尔·韦兰（Michael Wayland），《芯片短缺预计将使汽车行业在2021年损失2100亿美元的收入》（Chip Shortage Expected to Cost Auto Industry $210 Billion in Revenue in 2021），CNBC，2021年9月23日。 但中国的库存只能解释新冠疫情时代芯片瓶颈的部分原因。更重要的原因是，疫情开始后芯片订单的大幅波动，因为公司和消费者调整了对不同商品的需求。2020年，随着大量员工将电脑升级并居家工作，个人电脑需求激增。数据中心对服务器的需求也在增长，因为越来越多的人开始上网。汽车公司预计汽车销量会下滑，开始削减芯片订单。当需求迅速恢复时，汽车公司发现芯片制造商已经将产能重新分配给其他客户。根据行业组织美国汽车政策委员会的数据，世界上最大的汽车公司中的每辆车需要使用1000多个芯片。如果少一个芯片，汽车就不能发货。汽车制造商在2021年的大部分时间里苦苦挣扎，而且往往无法获得芯片。据行业估计，这些公司在2021年生产的汽车数量比正常情况下少770万辆，这意味着集体收入损失2100亿美元。
《预计2021年生产的半导体器件将再次超过1万亿个》（Semiconductor Units Forecast to Exceed 1 Trillion Devices Again in 2021），IC Insights，2021年4月7日，https://www.icinsights.com/news/bulletins/Semiconductor-Units-Forecast-To-Exceed-1-Trillion-Devices-Again-In-2021/。 拜登政府和大多数媒体将芯片短缺解释为供应链问题。美国白宫委托编写了一份250页的供应链漏洞报告，重点是半导体。但半导体短缺的主要原因并不是芯片供应链中的问题。尽管其中也出现了一些供应中断的情况，比如马来西亚的新冠疫情的防控措施，影响了那里的半导体封装业务。但研究公司IC Insights称，2021年全球生产的半导体器件数量比以往任何时候都多，超过1.1万亿个，与2020年相比增长了13%。 半导体短缺的原因主要是需求增长，而非供应问题。这是由新的个人电脑、5G手机、支持人工智能的数据中心以及我们对计算能力永不满足的需求驱动的。
因此，世界各地的政客都误判了半导体供应链的困境。问题并不是芯片行业的生产流程对新冠疫情和由此产生的封控处理得很差。很少有行业能在疫情期间如此顺利地渡过难关。出现的这些问题，尤其是汽车芯片的短缺，主要是由于汽车制造商在疫情初期疯狂而不明智地取消芯片订单，再加上它们几乎没有误差的准时制（Just-in-Time）生产方式。
对于汽车行业来说，其收入遭受了巨额的损失，有足够的理由促使它们重新思考该如何管理自己的供应链。但是，半导体行业迎来了辉煌的一年。除了大地震（一种低概率但非零概率的风险）之外，我们很难想象和平时期对供应链的冲击会比该行业自2020年初以来所经历的冲击更严重。2020年和2021年，芯片产量的大幅增加并不是跨国供应链破裂的迹象，而是供应链成功的标志。
但政府应该比过去更加认真地考虑半导体供应链。过去几年，真正的供应链教训不是关于脆弱性的，而是关于利润和权力的。中国台湾的非凡崛起表明，一家有远见、有财政支持的公司可以重塑整个行业。与此同时，美国对中国大陆获取芯片技术的限制表明，芯片行业的瓶颈是多么强大。但过去十年，中国半导体行业的崛起提醒人们，这些瓶颈并不是无限持久的。国家和政府通常可以找到绕过瓶颈的方法，尽管这样做既费时又费钱，有时甚至非常昂贵。另外，技术变革也会削弱瓶颈的功效。
《概况：拜登-哈里斯政府宣布成立供应链中断工作组》（Fact Sheet: Biden-Harris Administration Announces Supply Chain Disruptions Task Force），2021年6月8日，https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2021/06/08/fact-sheet-biden-harris-administration-announces-supply-chain-disruptions-task-force-to-address-short-term-supply-chain-discontinuities/。 这些瓶颈只有在由少数几家公司控制的情况下才有效，理想情况是由一家公司控制。尽管拜登政府承诺“与业界、盟友和合作伙伴合作” ，但在芯片行业的未来问题上，美国及其盟友并没有完全结盟。美国希望扭转其芯片制造份额下降的局面，并保持其在半导体设计和制造设备领域的主导地位。但欧洲和亚洲国家希望在高价值芯片设计市场上占有更大的份额。与此同时，中国台湾和韩国没有放弃在制造先进逻辑芯片和存储芯片方面处于市场领先地位的计划。随着中国大陆将扩大自己的制造能力视为国家安全的需要，未来可以在美国、欧洲和亚洲之间共享的芯片制造业务数量有限。如果美国想要增加其市场份额，其他国家的市场份额就必须减少。美国含蓄地希望从拥有现代芯片制造工厂的其他领域抢占市场份额。但世界上所有先进的芯片厂都位于美国的“亲密盟友”所在的国家和地区，而不在中国大陆。
细川浩太郎（Kotaro Hosokawa），《三星将韩国驻军城市变成芯片制造的新兴城市》（Samsung Turns South Korea Garrison City into Chipmaking Boom Town），《日经亚洲》，2021年6月20日。孙志瑛（Jiyoung Sohn），《三星将在芯片、生物技术领域投资2050亿美元扩张》（Samsung to Invest $205 Billion in Chip，Biotech Expansion），《华尔街日报》，2021年8月24日。宋京雅（Song Jung-a）和爱德华·怀特（Edward White），《韩国总统支持赦免的三星掌门人李在镕早日重返工作岗位》（South Korean PM Backs Early Return to Work for Paroled Samsung Chief Lee Jae-yong），《金融时报》，2021年8月30日。 韩国计划保持其在制造存储芯片方面的领先地位，同时努力扩大其在制造逻辑芯片方面的作用。韩国时任总统文在寅（Moon Jae-in）表示：“半导体企业之间的竞争现在已经开始吸引各国。我的政府还将与商界同心协力，使韩国保持半导体强国的地位。” 韩国政府已向一个名为平泽（Pyeongtaek）的城市投入资金，平泽以前是美国军事基地的所在地，现在是三星一家大型工厂的所在地。从应用材料到东京电子，所有主要的芯片制造设备公司都在东京开设了办事处。三星表示，除了在存储芯片生产方面投入相当的资金外，还计划于2030年前在逻辑芯片业务上投入1000多亿美元。2021年，三星创始人李秉喆的孙子被假释出狱，之前因受贿在监狱服刑。韩国司法部援引“经济因素”为他获释辩护，媒体报道称，辩护内容包括对他将帮助公司做出重大半导体投资决策的期望。
斯蒂芬·内利斯、乔伊斯·李（Joyce Lee）和托比·斯特林，《独家：美中科技战争乌云下SK海力士的关键芯片厂计划》（Exclusive: U. S-China Tech War Clouds SK Hynix's Plans for a Key Chip Factory），路透社，2021年11月17日。 三星及其韩国竞争对手SK海力士受益于韩国政府的支持，但陷入了中美之间的两难境地，两国都试图劝导韩国的芯片巨头在自己国家建立更多的制造业基地。例如，三星最近宣布计划扩建和升级其在得克萨斯州奥斯汀生产高级逻辑芯片的工厂，预计投资170亿美元。但两家公司都面临着美国对其在华工厂升级提案的审查。据报道，美国要求限制向SK海力士位于中国无锡的工厂提供EUV光刻机，推迟了工厂的现代化进程，可能会给该公司带来巨额损失。
布拉德·W.塞特塞尔（Brad. W. Setser），《影子外汇干预中国台湾：解决1000多亿美元的谜团（第一部分）》，美国外交关系协会（Council on Foreign Relations），2019年10月3日。 用文在寅的话说，在芯片公司与当地政府“组队合作”方面，韩国并不唯一。中国台湾仍然强烈保护其芯片产业，认为芯片产业是其在国际舞台上最大的杠杆来源。表面上已完全从台积电退休的张忠谋，担任台湾地区贸易特使。他的首要任务是确保台积电在全球芯片产业中保持核心地位。台积电计划在2022—2024年投资1000多亿美元，以升级其技术并扩大芯片制造能力。台积电的大部分资金将投资于台湾，尽管该公司计划升级其在南京的工厂，并在亚利桑那州开设一家新工厂。但这些新的晶圆厂都不会生产最先进的芯片，因此台积电最先进的技术将留在台湾。张忠谋继续呼吁半导体行业的“自由贸易”，并威胁说，否则“成本将上升，技术发展将放缓”。与此同时，台湾不断采取诸如压低汇率等措施来增加台积电的竞争力。
《蒂里·布雷顿专员在汉诺威展览数字日的演讲》（Speech by Commissioner Thierry Breton at Hannover Messe Digital Days），欧盟委员会（European Commission），2020年7月15日。程廷方和劳利·李，《台积电表示将与索尼合作建立第一家日本芯片厂》（TSMC Says It Will Build First Japan Chip Plant with Sony），《日经亚洲》，2021年11月9日。 欧洲、日本和新加坡是另外三个寻求新半导体投资的地区。一些欧盟领导人表示，欧洲大陆可以“大规模投资”，生产3纳米或2纳米芯片，使欧洲的晶圆厂处于领先地位。 鉴于欧洲大陆在先进逻辑芯片领域的市场份额较低，这是不可能的。更有可能的是，欧洲将说服像英特尔这样的大型外国芯片公司建立一个新工厂，为欧洲汽车制造商提供稳定的供应来源。新加坡则继续为芯片制造提供大量激励措施，最近赢得了总部位于美国的格芯对一家新工厂的40亿美元投资。与此同时，日本正在大力资助台积电与索尼合作建立一家新的芯片制造厂。 在盛田昭夫等高管离职后的几十年里，日本已经失去了大部分芯片制造业，但索尼仍保留着一个规模可观且盈利丰厚的业务——制造能够感知图像的半导体，并在许多消费设备的相机中使用。不过，日本决定补贴台积电的新工厂，其主要目的不是帮助索尼。日本政府担心，如果制造业继续向海外转移，那么日本在供应链中保持强势地位的部分，比如机械和先进材料，也会向海外转移。
虽然日本可能需要一个新的盛田昭夫，但美国急需一个新的安迪·格鲁夫。美国在芯片产业中仍然拥有令人羡慕的地位，对包括软件和机械在内的许多行业瓶颈的控制一如既往。像英伟达这样的公司，很可能在人工智能等计算趋势的未来扮演基础角色。此外，在芯片初创公司已经过时的十年之后，在过去几年里，硅谷向设计新芯片的无晶圆厂公司投入了大量资金，这些公司通常专注于为人工智能应用优化新架构。
但在制造这些芯片方面，美国目前已经落后了。美国先进制造业的主要希望是英特尔。经过多年的举棋不定，英特尔于2021年任命帕特·格尔辛格（Pat Gelsinger）为首席执行官。格尔辛格出生于美国宾夕法尼亚州小镇，在英特尔开始了他的职业生涯，并由格鲁夫指导。格尔辛格最终离开了两家担任高级职位的云计算公司，现在又被请回来扭转英特尔的局面。他制定了一个雄心勃勃、耗资巨大的战略。第一，英特尔要重获制造业的领导地位，超越三星和台积电。为了做到这一点，格尔辛格与阿斯麦达成协议，让英特尔购买第一台下一代EUV光刻机，预计将于2025年交付。如果英特尔能赶在竞争对手之前就学会如何使用这些新工具，英特尔就会拥有技术优势。
格尔辛格战略的第二个方面是推出一个与三星和台积电直接竞争的代工业务，为无晶圆厂公司生产芯片，从而帮助英特尔赢得更多的市场份额。英特尔在美国和欧洲的新工厂上投入巨资，以建设未来潜在代工客户所需的产能。但要使代工业务在财务上可行，英特尔可能需要赢得一些处于技术前沿的客户，这意味着英特尔的代工业务，只有在该公司减少与三星和台积电的技术差距的情况下才能发挥作用。英特尔的代工转型正值其在数据中心芯片市场份额持续下降之际，这既是因为英特尔与AMD和英伟达的竞争，也是因为亚马逊和谷歌等云计算公司正在设计自己的芯片。
克里斯蒂安·赫茨纳（Christiaan Hetzner），《英特尔首席执行官表示，计划在欧洲建立的“大霍金晶圆厂”将是世界上最先进的》（Intel CEO Says “Big，Honkin' Fab” Planned for Europe Will Be World's Most Advanced），《财富》，2021年9月10日。利奥·克里昂（Leo Kelion），《英特尔首席执行官帕特·格尔辛格：亚洲制造的芯片太多》（Intel Chief Pat Gelsinger: Too Many Chips Made in Asia），BBC新闻，2021年3月24日。 英特尔的成功与否将取决于它能否执行格尔辛格的战略，以及三星或台积电是否会失误。摩尔定律要求这些公司每隔几年推出新技术，因此英特尔的一个或两个竞争对手很容易面临重大延误。但英特尔的战略有一个令人不安的第三方面：从台积电获得帮助。在公开场合，英特尔正在鼓励一股新的芯片民族主义浪潮，并对依赖亚洲生产感到紧张。英特尔正试图从美国和欧洲政府获得补贴，在美国建造晶圆厂。格尔辛格表示：“世界需要一个更加平衡的供应链，上帝决定了石油储备的位置，我们决定了晶圆厂的位置。” 但在试图解决内部芯片制造问题的同时，英特尔将越来越多设计的先进芯片外包给台积电在中国台湾最先进的工厂生产。
随着美国政府开始处理先进芯片制造在东亚的集中，英特尔说服了台积电和三星在美国开设新工厂，台积电计划在亚利桑那州新建一家工厂，三星计划在得克萨斯州奥斯汀附近扩建一家工厂。这些晶圆厂的部分目的是安抚美国政客，不过它们也将生产更喜欢“本土造”的美国国防和其他关键基础设施芯片。然而，台积电和三星都计划将其绝大多数生产能力和最先进的技术留在自己的土地上。即使有美国政府的补贴承诺，它们也不太可能改变这一点。
在美国国家安全官员中，关于是否利用芯片设计软件和制造设备出口管制的威胁，迫使台积电同时在美国和中国台湾推出其最新工艺技术的讨论越来越多。作为替代方案，台积电可能会被迫承诺，台积电的每一美元资本支出将与台积电在日本、亚利桑那州或新加坡的一家新工厂的一美元资本开支相匹配。这些举措可能会减少世界对台积电芯片制造的依赖。但目前，华盛顿不愿施加必要的压力。因此，全世界对台积电的依赖将继续增长。