半導體行業觀察 - 張忠謀說對了，美國芯片產業前面有幾座大山－鑽石舞台

Apr 27 Wed 2022 13:01
半導體行業觀察 - 張忠謀說對了，美國芯片產業前面有幾座大山

隨着全球半導體供應鏈緊張和地緣政治中的競爭性因素加強，美國國會正在準備加強對於本土半導體製造業的投入。根據報道，美國國會正在推進總額達520億美元的CHIPS法案，用於半導體相關的投資。在四月初，Intel、美光和Analog Devices宣布加入了美國本土半導體行業組織半導體聯盟，以進一步推進CHIPS法案通過投票。

而就在美國本土公司和政府大張旗鼓投入半導體製造業的時候，台積電創始人張忠謀卻在上周美國布魯金斯協會的訪談中給這樣的努力澆了冷水。在訪談中，張忠謀表示，美國本土半導體製造業人才缺乏，且成本居高不下，台積電在俄勒岡州的製造廠在經過25年的努力之後，美國的芯片製造成本仍然比台灣高50%。而且張忠謀認為美國目前投資本土芯片製造業的舉措將會花費巨大但是收效甚微。

根據筆者在美國多年的觀察，張忠謀對於美國半導體製造人才和成本的論述非常準確。

人才和成本

首先，半導體製造業需要的是全方位的人才，包括經過最好教育的高端人才，以及能夠熟練完成各項工序的中等人才。美國雖然有全球最好的高等教育，但是其職業教育並不發達，這也導致了在美國想要以合理的成本招募到半導體製造行業的中等人才並不容易。即使在高端人才方面，目前美國在半導體製造行業的人才儲備也並不樂觀，其主要原因是由美國的教育體制所決定的。

在美國，就讀高等院校的成本很高，許多大學每年的學費加上生活費需要五萬美元以上，這個數字與美國家庭的中位數收入相近，而另一方面美國大學的獎學金覆蓋面並不大，因此在每年開銷接近整個家庭收入的情況下，許多學生會選擇貸款來支付學費，這樣四年大學之後尚未工作已經欠下了數十萬美元的債務，這樣的壓力促使美國的大學生會大量地選擇就業較好的行業以確保能及時還清貸款，或者說美國人非常重視高等教育的回報而不僅僅是興趣。這就意味着對於半導體製造行業來說，如果不能給出很有競爭力的工資，那麼就不會有足夠的大學生去就讀相關的專業。

隨着半導體製造業的中心從2000年之後逐漸移動到亞洲，美國的本土芯片製造業為了和亞洲人力成本較低的半導體製造行業競爭也不得不降低在人力方面的支出，這樣一來就導致美國願意就讀相關專業方向的學生數量進一步減少（因為工資回報較低），這就進一步促使了芯片製造行業移到亞洲等人力成本較低的地方。

經過十多年這樣的循環之後，目前美國的半導體製造行業人才儲備已經非常少，想要復興本土半導體製造業不可能是一次性投入就能實現的事情，而是需要五到十年以上的持續大量投入，而這也是張忠謀認為美國如果想要復興本土製造業需要付出昂貴代價的原因。

另一點值得注意的是，半導體製造業的成本不僅僅取決於專業的人才，還和上下游物料人才成本有關。半導體製造業是最複雜的系統工程之一，需要相關的廠房建設、儀器製造、物料運輸存儲等等，可以說是一個生態體系問題。

目前，在中國、韓國等亞洲國家已經有很完整的上下游生態，包括物料運輸、芯片封測、PCB板生產等等，而美國在這些上下游的配套都不完善或者成本很高，因此在周邊生態不完善的情況下，想要培養芯片製造業猶如希望在沙漠中種植一棵蒼天大樹，需要的付出的成本比起在生態完善的情況下要高許多。

資本和政策

張忠謀在訪談中沒有涉及的重要問題是，美國除了人才和成本之外，資本市場對於半導體行業尤其是半導體製造行業也並不友好，這也是美國想要發展半導體製造行業的一個挑戰。

美國是資本主義國家，最終企業的發展必須得到資本市場認可才能真正走上正軌，尤其是芯片製造這樣需要大量資本支持的產業。而資本是沒有國界的，是擁抱全球化最積極的，因此在沒有政府控制的情況下，資本對於任何阻礙盈利的行為都會投反對票，這其中就包括了在本土建設半導體製造工廠，因為在美國資本市場的評估下美國本土的芯片製造行業並沒有盈利空間，而資本更願意進入互聯網等上升空間較大的市場，甚至是區塊鏈Web3這種高風險但是也可能有高回報的行業。

舉例來說，如果目前有一家新的公司決定在美國本土大規模投入半導體製造業，恐怕這樣的公司甚至都很難拿到一級市場的風險投資，更不用說到二級市場上市融資了。這一點和中國的資本市場非常不同，因為中國在政府的支持下半導體生產企業有科創板這樣的資本順暢退出渠道，因此半導體製造在中國會得到資本更好的支持。

另一方面，美國的政府對於半導體行業的支持除了撥款之外，最多也就是對於一些企業有選擇性的免稅，幾乎不可能像中國這樣有全方位的政策支持甚至創造科創板這樣的渠道供相關資本運作，而如果僅僅是撥款和稅務優惠其實效率很低（因為沒有經過市場的考驗，無法把資金用在最需要的地方），同時光靠撥款也不足以幫助相關企業走上真正的正軌自立生長。

在目前的環境中，美國想要扶持本土的半導體製造行業在傳統的CMOS電路等領域追趕上亞洲幾乎不可能——雖然美國有Intel可以和台積電在高端的芯片製造領域處於相近水平，但是在絕大多數芯片使用的成熟工藝等領域則無論是成本還是產能在可預期的未來都基本無法有競爭力。

半導體製造行業資產重，投入大，回報周期慢，如果美國政府希望違背市場規律來強行扶持本土芯片製造產業在亞洲的優勢方向實施超越則無論是在成本還是政策資源上都需要付出高昂的代價，目前看來可能性並不大。

美國未來半導體行業發展的方向

雖然美國半導體行業想要在目前亞洲半導體行業的優勢方向追趕不太容易，但是並不是說美國半導體行業在未來毫無希望。

對於半導體製造行業來說，事實上美國的情況和幾年前的汽車製造業很像。美國汽車製造業在本世紀本來已經因為成本等原因成為夕陽產業，但是隨着特斯拉的興起，美國汽車製造業又看到了新的希望。半導體製造行業也是類似，雖然目前遇到了瓶頸，但是美國由於其高端人才的儲備以及多年來在前沿技術上的持續投入，因此對於下一代半導體製造技術仍然有很大的潛力。

以DARPA、NSF等為代表的政府機構在碳納米管、下一代高級封裝等技術上的投入在這幾年來一直很大，同時也有以MIT、Stanford等頂級的科研機構在不斷產出（例如碳納米管的科研水平目前美國是領先於全球），同時由於下一代半導體製造在技術剛剛落地時是處於高技術門檻以及高回報的狀態，因此無論是美國的人才環境還是美國的資本都比較歡迎這類公司（例如MIT做硅光子的初創公司Ayra Labs雖然處於半導體製造行業，但是由於是針對下一代半導體製造因此仍然在資本市場得到了頂級投資機構的大量支持）。

換句話說，美國半導體製造行業要復興，與其去期待與亞洲的半導體行業做同質化競爭慢慢追趕，還不如期待出現一個半導體製造業的特斯拉，在下一代半導體製造行業實現彎道超車。

在芯片設計領域，目前美國仍然處於全球領先的水準，全球技術最領先的芯片設計公司仍然絕大多數研發和設計在美國完成，但是目前芯片設計在美國也在慢慢走上半導體製造的老路，由於人力成本、資本回報率較低等原因，在美國正在逐漸衰落（雖然衰落速度並不是很快），未來可望會和全球其他國家的半導體芯片設計行業的領先優勢正在逐漸縮小。

未來的半導體設計行業預計未來會是全球多個中心的狀態，分布在全球的多個地方。同時，與半導體製造行業類似，美國如果想繼續大幅領跑全球其他國家，還需要依靠下一代芯片設計範式的機會，這種機會既包括使用新的方法來設計傳統電路（例如AI，開源EDA等等，這也是DARPA大力資助高校和業界在這類方向做研發地原因），也包括新的芯片類型（例如超大規模異質集成等）帶來的新設計範式。

對於中國半導體行業來說，美國的情況不無啟示。為了進一步推進中國半導體行業的發展，一方面需要政策和資本的持續支持以踏實積累本代半導體技術，另一方面也需要關注下一代芯片生產和設計範式，確保在下一代範式出現時，也能夠繼續跟上潮流甚至領先。

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點讚同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。

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