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芯片供应危机亟待解决,美国《芯片法案》被寄予厚望

3月10日,Glenn O’Donnell在《巴伦周刊》上发表评论文章称,全球经济目前正面临的芯片短缺问题,正在引起连锁反应。半导体供应也因此出现短缺,而我们所制造和购买的几乎一切现代产品,都需要智能芯片。这个问题已经给科技行业造成了严重冲击,而且还将影响到普通大众。

Photo by Infralist.com on Unsplash

汽车、家电和电脑,这些产品现在都变得一物难求。由于芯片处于许多供应链的核心,其短缺会导致各类产品的供给不足。例如,如果福特没有芯片,就不能继续生产F-150皮卡。小型制造商正濒临破产边缘,连苹果公司都因供应链问题在2021年第四季度损失了60亿美元。长达数月甚至数年的等待时间,让急需芯片的制造商苦不堪言。

问题的核心在于出现了典型的供需错配。过去几年里,对芯片的需求猛增,而产能增长却极其滞后。为弥补这一差距,需要提高芯片产能,但事实证明这并不是件易事。正如一年前所预言的,芯片产能缺口将一直持续到2023年。事实上,要等到年末才能有所缓解,甚至可能持续到2024年。

由于芯片短缺对全球经济构成威胁,世界各地的政府正在采取行动。上月初,欧盟正式提出《欧洲芯片法案》,以刺激欧洲的半导体制造。自2019年以来,美国一直在推进类似的立法工作,其最新成果就是《2022年美国竞争法案》(又称H.R.4521)。这些法案的共同点在于,都希望从地缘政治层面重新平衡芯片供应和国家安全。

供应链重新平衡有一定的道理,目前全球约有80%的芯片在亚洲制造。疫情期间的经历提醒我们,把太多的鸡蛋放在一个篮子里,会让风险暴露无遗。重新平衡将防止此类问题再次出现。在全球市场上,国家安全战略可能显得很鲁莽,但其动机是可以理解的。美国和其他国家认为亚洲,尤其是中国,正成为不断增长的科技大国。拜登政府担心美国丧失创新领域的领导地位,进而导致经济实力被削弱。

H.R.4521法案中明确提现了美国所面临的创新挑战。参议院在罕见的两党支持下通过了该法案。仔细看看法案条文就会明白,总投资额高达2500亿美元的H.R.4521法案,对美国的芯片产业来说意义深远。其中的关键又在于527亿美元的《芯片法案》,用于提升国内半导体制造产业。

Photo by Harold Mendoza on Unsplash

《芯片法案》旨在推动美国的半导体制造业发展。拜登政府认为,国际竞争如此激烈,而美国正在丧失其领导地位,最可能被中国取代。这些担忧也得到了数据的支撑。美国半导体行业协会的数据显示,美国在全球半导体制造市场的份额从1990年的37%下降到2021年的12%。

更全面的H.R.4521法案前途叵测。但涉及《芯片法案》的部分可能会成功通过。但确切地说,这527亿美元将如何使用,值得仔细研究。其中几乎一半(46.5%)被分配到2022财政年度,剩下的则被分到之后的四个年度。芯片危机亟待解决,前期确实应该大量投入。

大部分资金将被用于新建芯片工厂(即晶圆厂)。英特尔已经大张旗鼓地宣布将在亚利桑那州和俄亥俄州新建工厂,并扩建俄勒冈州的原有工厂。其他公司也在计划建厂。

纳税人不应该把这视为政府对拥有大量现金、市值和收入的私营企业的馈赠。政府的这笔拨款有附加条件。芯片制造商需要承诺优先满足国防的需要,以及社区就业、工人培训、当地生态系统的发展以及促进低端技术等长期目标。

最后一点很有意思。独立研究咨询公司Forrester的研究表明,芯片短缺最严重的地方在于所谓的“成熟节点”(mature node)。正如其名称所表达的,这些都是老款的芯片设计。对芯片行业的关注点往往集中在最先进的芯片制造技术上。“节点”的大小可以用来衡量芯片制造技术的进展,以纳米为单位。这一衡量标准正在改变,但基本思路是,尺寸越小越好,目前最先进的节点小于7纳米。要在一块芯片上刻出如此精微的电路图形,难度非常大,只有少数几家公司能够做到这一点。

Photo by Slejven Djurakovic on Unsplash

英特尔、AMD和苹果等公司的最新款微处理器,以及英伟达和英特尔等公司的GPU都在使用最先进的芯片节点。这类芯片得到了最广泛的关注,但有些芯片不需要如此先进的节点,这时候成熟节点就会派上用场。由于成本足够低,很多不到一美元,而且可以批量嵌入,它们因此很受欢迎。汽车制造商也需要成熟节点,这对部分特殊需求来说更加可靠。汽车芯片必须经受住极端温度、振动以及良好的油脂和污垢等恶劣条件的考验。他们需要可以信赖的成熟技术,而这恰恰是最新款芯片的短板。

芯片制造商正在根据法案作出承诺,但无论投资多少,都需要时间。一座工厂从无到有,至少需要两年时间和约100亿美元的投资,然后需要几个月来通过认证程序。准备就绪后,还需要大约三个月以上的时间完成第一批芯片的生产。如前所述,生产芯片的难度不小,制造流程可以说是有史以来最复杂的。

通过H.R.4521法案的最大挑战在于两党的互不退让。除了《芯片法案》外,该法案中还有很多其它条款。在众议院通过该法案之前,需要删除多余的内容。国会需要迅速采取行动,这意味着两党都需要做出让步,而且要尽快。

(今日汇率参考:1美元=6.32人民币)