2021年4月12日，美国总统拜登在白宫举行的“半导体峰会”上举起了一片晶圆，这是两个月内拜登在白宫第二次举起与半导体相关的器件，而上一次则发生在2月24日因美国芯片严重短缺而签署行政令之时，当时，他特地手持一枚小小的芯片。不到两个月的时间，同一产业链上的两件商品相继出现在美国总统的手中，这种现象并不常见。按理说，美国是芯片大国，最不该焦虑。结果，在这场缺“芯”危机面前，美国却成了“芯”荒的代表，最近几个月，白宫连续释放出对芯片短缺、产业链漏洞的焦虑，一个产业竟然让一个芯片大国手足无措。
全球性缺“芯”和芯片制造的产能结构息息相关。进入2010年以后，随着以智能手机为代表的移动智能端产品的全球性普及，芯片生产对于功耗性能和芯片尺寸的要求越来越高,全球芯片大厂英特尔、台积电、三星等纷纷加入小尺寸高端芯片的研发以及12英寸的产能扩充大潮中。12英寸全球产能在2008年前后超越8英寸产能后，即呈现出单边上升趋势。而因为需求的萎缩，毛利率相对较低的8英寸产能则长期停滞不前。根据IC Insights的统计，从2009到2020年，全球至少有25座8英寸晶圆厂关闭，占全球关闭晶圆工厂数量的约90％，产能不断往几家大厂集中，同时12英寸晶圆厂从68座增加到127座。自此，以小尺寸高端工艺芯片生产为主的12英寸芯片生产线逐渐取代了过去8英寸生产线的主流地位。
资料来源：SUMCO（三菱住友株式会社），2019
图1 2000—2022年12英寸与8英寸晶圆的产能变化
然而，进入2020年以后，全球芯片的需求结构却突然发生了颠覆性的变化。一方面，以智能手机、平板为主的移动智能的需求量在2019年以后逐渐进入瓶颈。而另一方面，物联网、汽车电子等行业却开始进入一轮新的产业趋势推动下的需求大爆发。尤其在汽车电子领域，以往传统燃油车的单车芯片使用数量不足百颗，20世纪50年代，汽车制造中所采用的电子产品还不到制造总成本的1％。如今，电子产品的成本已经可以达到总成本的35％，并且预计到2030年将增加到50％。而随着汽车电子化的普及，传感器芯片、功率半导体、微处理器等使用数量出现爆炸式增长，新能源车的出现更是将这一数量刷新至千颗以上。车载芯片对于功耗性能以及尺寸的要求，显著低于移动智能端的芯片要求，一般而言8英寸生产线即可满足。这一需求端的结构性转变来得如此之快，以至于全球的芯片制造商完全没有做好产能切换的转变。2020年开始的全球性疫情，则将这一芯片供需的结构性错配放大得更加明显。疫情控制得较好的东亚地区，其芯片产能主要集中在12英寸。传统的芯片制造地美欧地区则以8英寸产能为主。而美欧疫情的失控，造成全球8英寸芯片产业链几度断裂。欧洲大厂英飞凌、恩智浦等先后因为疫情停产，而意法半导体则一度因为罢工而生产中断。这也是为什么这场跨年度的全球缺“芯”危机，最初是从8英寸汽车芯片开始，而随着时间的推移，如今已经逐渐蔓延到整个行业，遍及几乎所有终端应用。从1947年美国贝尔实验室成功研制世界上第一块点接触式晶体管，到1958年美国得州仪器公司的杰克•基尔比发明了第一块芯片……可以说，美国在芯片行业一直处于绝对领先地位。20世纪80年代之后，传统IDM模式（芯片设计加制造模式）厂商渐渐支撑不住高昂的投入，美国大量中小型芯片公司陷入经营困境。而纯代工模式的出现解放了这些中小型芯片公司，使其放下工艺研发和资本支出的包袱，专注于设计研发。逐渐剥离了制造业务之后，纯芯片设计公司开启了黄金时代，自20世纪90年代开始在半导体产业总营收中的占比一路增长。可以说，20世纪90年代以来，美国半导体产业的发展策略，就是牢牢把持住芯片设计、先进设备材料等占据产业链利润率最高、资本回报率最大的环节，而把利润率低、污染大的芯片加工环节放到海外去。正是依靠这种产业策略，美国一大批科技公司迅速爬升到产业链上游，美国半导体产业发展也一直处于高歌猛进的阶段。
资料来源：全球半导体联盟（GSA），美国半导体行业协会 (SLA)坐享行业最大红利几十年之后，发展到今天，美国遇到了瓶颈。而挡住美国的，不是资本，不是人才，而是产业链格局重置，以及美国在这场重置中的选择。由于美国长期奉行利润最大化原则，全球的芯片产业链布局逐渐发生改变。2000年，获得半导体行业顶级生产商荣誉的3个半导体芯片制造厂分别为IBM伯灵顿工厂（美国）、台积电第五工厂（中国台湾地区）、摩托罗拉（美国）与英飞凌（德国）合作的德累斯顿300毫米工厂，美国在先进半导体制造中占据绝对优势。而到了2020年，产业链及公司几经演变，除芯片设计领域的前十强仍由美国主导之外，制造与封装测试厂商的十强中已经很少有美国的身影。可以说，半导体产业链的中后端产业链已渐渐转移至中国台湾地区、中国大陆地区、韩国等东亚地区。
与重投入、重污染的制造业相比，芯片设计公司作为轻资产产业，同时具备了高技术壁垒及渠道壁垒，附加值最高，利润最大，运营也最灵活。而芯片制造公司属于重资产产业，运营环境苛刻，对资金、人才、管理能力的整合有严苛的要求。由于各类气体与化学品原材料的使用，对环境可能造成污染隐患，企业需要花费大量成本做污染后处理。同时，由于固定成本高企、日常调试复杂等原因，制造生产线需要常年保持一定产量来摊薄成本，对产能闲置的容忍度极低，这就要求企业对市场有精确预测，还要有配合精密的研发进度和产能安排，这些条件大大增加了企业风险，使得企业灵活性较差。而芯片封装测试环节也属于重资产，技术壁垒相对低，附加值也相对较低。随着经济全球化不断发展，国际分工形式逐渐从产业间分工转变为产业内分工，而芯片产业随着摩尔定律的逐渐失效，资本投入和所得利润之间越来越不匹配，也引发了产业链环节重新定义和地区角色重新分配。美国利用其毋庸置疑的优势地位，牢牢抓住资本效率最高的芯片设计环节，追求高利润、高灵活性和高投资回报率，而把芯片制造、封装测试等资源要求较高而资本回报较低的产业逐渐转移到东亚，慢慢演变成了芯片产业“制造空心化”的局面。美国芯片产能的萎缩，只是美国制造业长期萎缩的一个缩影而已。美国制造业产值占国内生产总值（GDP）的比例，自1980年以后就逐年下降。1980年这个数字为24％，2000年为15.8％，而在2020年公布的数据中，美国制造业完成的产值为2.27万亿美元，仅占其GDP的10.8％。同时，美国制造业的就业人数自1980年峰值以来持续下降，到2020年达到历史低点1100万人左右。
资料来源：美国劳工统计局
图3 1950—2020年美国制造业就业人数
二战后的冷战初期，美国迎来发展的黄金时代，但繁荣中隐藏着危机。大企业不断合并扩张，小规模生产者逐步被淘汰，产业转向资本密集型产业，将劳动密集型产业迁往城郊、南方各州乃至海外。究其原因，一是生产机械化水平提高；二是传统工业城市劳工成本快速上升，旧金山、费城等城市驱逐工厂并改建租金更高的办公室，税收和工会活动也令资本主动撤退；三是美国部分企业开始在外国直接投资建厂，开启全球产业链模式。美国制造业的外移，正是资本追求更高效率全球配置的长期策略的结果。然而，其负面效应在新冠疫情这样全球性的灾难面前暴露无遗。疫情对于产业链的打击，极度放大了制造业产能不足的负面影响。2021年3月26日，全球芯片五大代工厂之一的英特尔宣布，公司将投入200亿美元在美国亚利桑那州再建两个芯片代工厂，未来计划成为美国、欧洲客户的主要晶圆代工、封装测试服务供应商之一。在全球芯片供应不足的当下，这本是对英特尔极其利好的消息，不料却招致股价下跌。英特尔在芯片工艺上停滞多年，此时想在高端芯片领域有所建树已困难重重。华尔街分析师直接表示：未来2~3年，英特尔几乎不存在利润。可以说，各方对美国的制造业前景都表达了深深的担忧。而拜登签署行政令、寻求立法拨款支持半导体产业、承诺重振美国芯片制造业等一系列措施，也并不是美国政府对于制造业回流的第一次努力和尝试。前任美国总统特朗普上任伊始，即把制造业回流作为其最重要的政策目标之一。而被特朗普称为“世界第八大奇迹”的富士康面板厂，也在当时名噪一时。富士康在2017年宣布将在美国威斯康星州建一座大型平板显示工厂，并承诺最终将雇佣1.3万名员工。威斯康星州在2017年批准了对该工厂100亿美元的激励计划，这是特朗普制造业回流政策的标志性项目。然而随着时间的流逝，该项目承诺的所有内容几乎无一兑现。最初设定的十代半面板厂降格到六代，而工厂规模更是一再缩水，从当初承诺的1.3万人，到3 000人，直到2020年的近1 500人。富士康美国战略主管杨兆伦表示：“富士康从北卡罗来纳州到伊利诺伊州，从密歇根州到俄亥俄州，从肯塔基州到威斯康星州，走遍全美，都找不到足够的工人。”因为投资规模和雇佣工人远远不及预期，威斯康星州州长在2021年4月20日发布声明，将该项目的税收抵扣从28.5亿美元大幅削减至8 000万美元。而特朗普让制造业回流的政策目标，也随着“世界第八大奇迹”的消失而化为泡影。可见，制造业回流绝不是仅靠投入资金就能实现的，其产业链配套以及数量充沛、素质合格的产业从业人员才是制造业回流成功的关键。而美国制造业几十年外流带来的产业链配套缺失和制造业从业人员不足，恰恰是当下美国政府最难以解决的问题。要知道，面板厂的技术要求和高端芯片制造相比，还有着巨大的差距，面板厂尚且找不到合适的工人，希望芯片制造回流，实在是困难重重。《日刊工业新闻》2021年2月23日的报道指出，美国的工厂建设成本将是中国台湾地区的6倍之多，工资也超过3倍。不过，最令人担忧的是付出了高劳动成本，但生产力可能相对更低。在2021年4月12日召开的白宫半导体峰会上，美国国家安全顾问沙利文称，芯片问题 “已构成美国国家安全的漏洞”。白宫希望借此次峰会推行拜登3月底提出的2.3万亿美元的基础设施计划。该计划包括向美国半导体行业提供500亿美元，以帮助工厂建设、研究和设计。白宫半导体峰会正是拜登政府着手解决缺“芯”问题的着力点。如今关于芯片的焦虑已经从希冀制造业回流上升至国家安全层面。但回顾历史，也正是曾经的最高决策，将美国的半导体产业推到了现在的局面。最近，美国Employ America咨询公司专门从产业政策的角度梳理了过去50年来的半导体发展史，探讨美国失去竞争优势的原因。20世纪80年代以前，美国的半导体产业政策一直以大中型制造企业为核心驱动创造力，并创造大量就业。然而， 80年代崛起的日本半导体行业却让美国受到巨大冲击。为了应对这种行业竞争，美国半导体政策开始往一种所谓的“科学政策”方向倾斜。这一政策的重点在于，允许创新企业甩掉“制造业”包袱，通过“轻资产”运营的产业结构来节省成本，大幅增强运营效率。一大批顶尖芯片设计公司都在这之后脱颖而出，如高通、博通、英伟达等 。美国芯片产业政策发生变化的时间点，恰好和工业制造业外流的时间点高度契合。可以说，美国的芯片设计正是在其产业政策的指导下发生了与芯片制造的剥离。此后，美国芯片产业占据着全球产业链的“制高点”，但这一切是有代价的。由于历史原因的积累，产业链的分离，美国对制造业形成了一定的天然性排斥，其产业格局向全球释放、转移融合，也已经成为不可逆转的趋势。半导体芯片作为近几年中美贸易战的制裁焦点，在我国无论是进口还是出口，其数量及金额仍在逐年增长，增长率除2019年稍有回落之外，在2020和2021年一季度持续扩大。根据中国海关总署公布的2021年一季度外贸进出口统计数据，集成电路商品（半导体芯片）与去年同期相比，进口数量增加33.6％、金额增加21.0％，出口数量增加42.7％、金额增加22.8％。这些数据进一步说明，在全球价值链日趋紧密的背景下，产业及贸易将依然遵循市场和产业的规律，而不会因为政客的意愿而向某个国家转移。在全球化发展的今天，越来越专业化的细分布局让效率最大化的经济原则得到极致发挥的同时，也使不同国家和地区之间的利益捆绑越来越紧密。以人为干预的政治手段来打破价值链格局，在伤害别人的同时，自己也将不可避免地受到伤害。对于全球化程度最高的产业之一——半导体产业来说，尤为如是。美国前总统托马斯•杰斐逊有句名言：“技术和思想将驱走黑暗，因为它们是非对抗性的。以技术为筹码的地缘政治手段，却正在将其日益工具化、武器化。着眼于眼前利益而不顾全局，带来的后果很可能是灾难性的。”作者简介：
傅蓓芬，女，上海洹睿资产管理有限公司合伙人兼投资总监，研究方向为半导体产业投资。电子邮箱：beibei_fu@qq.com。
曹韵，男，意法半导体（中国）有限公司中国区外事代表，研究方向为半导体供应链管理。
徐宏宇，女，上海图书馆（上海科学技术情报研究所）竞争情报部副主任，研究员，研究方向为竞争情报、信息产业、科技决策。
本文为节选，更多内容请阅读《竞争情报》2021年第3期《美国“芯”荒》竞争情报
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