美國(guó)總統(tǒng)喬·拜登（Joe Biden）的行政命令要求對(duì)關(guān)鍵產(chǎn)品的供應(yīng)鏈進(jìn)行審查，從而使人們關(guān)注了美國(guó)半導(dǎo)體生產(chǎn)能力長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的下滑。半導(dǎo)體是計(jì)算機(jī)，電話，車輛和設(shè)備中使用的邏輯和存儲(chǔ)芯片。根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，美國(guó)在全球半導(dǎo)體制造中所占的比例僅為1990年的37％，僅占12％。

美國(guó)工業(yè)（包括汽車和國(guó)防工業(yè)）使用的88％的半導(dǎo)體芯片在美國(guó)境外制造似乎并不重要。但是，以下三個(gè)問題使它們成為全球電子行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者對(duì)美國(guó)至關(guān)重要：能力，高全球需求和有限的投資。

較低的能力

美國(guó)芯片公司越來越依賴國(guó)際合作伙伴制造他們?cè)O(shè)計(jì)的芯片，這反映了美國(guó)能力的下降。美國(guó)半導(dǎo)體公司占全球芯片銷售市場(chǎng)的47％，但在美國(guó)制造的卻只有12％。要想達(dá)到更快，更智能的電子技術(shù)，就需要芯片設(shè)計(jì)創(chuàng)新，而創(chuàng)新又取決于現(xiàn)有的最先進(jìn)的制造技術(shù)。

半導(dǎo)體制造的進(jìn)步基于每平方毫米晶體管的數(shù)量，而晶體管的數(shù)量是芯片中最小的電子元件。被稱為晶圓廠的最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造技術(shù)和設(shè)施被標(biāo)記為5納米，即百萬分之一毫米。數(shù)字指的是工藝而不是任何特定的芯片功能。通常，納米級(jí)額定值越小，每平方毫米的晶體管就越多，盡管這是一個(gè)復(fù)雜的，具有許多變量的畫面。最高的晶體管密度約為每平方毫米1億個(gè)。

臺(tái)灣和韓國(guó)的三星正在開發(fā)3納米晶圓廠，而美國(guó)尚未建立7納米晶圓廠。英特爾宣布，其7納米晶圓廠要到2022年下半年或2023年初才能投入生產(chǎn)。這使美國(guó)無法制造最先進(jìn)的芯片。

全球需求旺盛

隨著大流行，對(duì)手機(jī)，筆記本電腦和其他在家工作的設(shè)備的需求以及互聯(lián)網(wǎng)的日益使用，給晶圓廠施加了壓力，要求它們?cè)黾訛檫@些產(chǎn)品交付的芯片數(shù)量。全球汽車行業(yè)預(yù)測(cè)，在大流行期間對(duì)汽車的需求將下降，因此減少了對(duì)用于汽車安全，控制，排放和駕駛員信息系統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片的訂單。汽車工業(yè)已經(jīng)重新開始生產(chǎn)，但是現(xiàn)在面臨著半導(dǎo)體芯片的短缺。

最近，八名州長(zhǎng)要求拜登加倍努力“敦促晶圓和半導(dǎo)體公司擴(kuò)大生產(chǎn)能力，和/或暫時(shí)將其現(xiàn)有產(chǎn)品的一小部分重新分配給汽車級(jí)晶圓生產(chǎn)。”?這種“適度”的重新分配不能不引起其他地方的短缺。而且它不能很快完成。例如，臺(tái)灣半導(dǎo)體巨頭臺(tái)積電（TSMC）報(bào)告說，從下訂單到交貨的交貨期為六個(gè)月，而生產(chǎn)一個(gè)芯片估計(jì)最多需要三個(gè)月的時(shí)間。

中國(guó)研究實(shí)驗(yàn)室的一名工人拿著用于汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的芯片?

有限的聯(lián)邦投資

臺(tái)灣，韓國(guó)，新加坡和中國(guó)政府每年在其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上投資數(shù)百億美元，這表明。這些投資不僅包括設(shè)備本身，還包括向下一代晶圓廠遷移所需的研發(fā)和工具開發(fā)。在美國(guó)，這種激勵(lì)措施仍然很少。

[超過100,000位讀者依靠The Conversation的時(shí)事通訊來了解世界。?

臺(tái)積電計(jì)劃今年僅在晶圓廠上投資25-280億美元，并承諾投資120億美元在亞利桑那州興建一個(gè)晶圓廠。從這個(gè)角度來看，亞利桑那州的臺(tái)積電晶圓廠預(yù)計(jì)將開始每月處理20,000個(gè)晶圓，而臺(tái)灣和中國(guó)大陸現(xiàn)有的臺(tái)積電工廠則有100萬個(gè)晶圓。

拜登關(guān)于供應(yīng)鏈的行政命令是確定改善美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)前景所需投資的重要一步。