技经观察丨《芯片法案》将如何推动美国半导体回流与制造业复兴

拜登政府芯片法案是对芯片供应链短缺的回应，是美国半导体制造创新集群的催化剂，并提出，该法案为美半导体的回流和制造业复兴提供了一个重大机会，但若想让其结出硕果，需将其有效落地。

半导体被誉为“制造业的大脑”，相当于内燃机时代的“石油”，在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等多个领域应用广泛，对国民经济的重要性越来越高。近年来，受新冠疫情等多重因素影响，全球缺“芯”日益严重，进一步暴露出全球半导体供应链的脆弱性，许多对我们日常生活重要的技术和产品也面临严重的断供风险。由于芯片制造的高成本和复杂性，许多美国半导体公司采用“无晶圆厂”模式，为新的、功能更强大的芯片保留更高价值的设计元素，而将制造部分外包到国外。根据美国国会研究服务处（CRS）的数据，美国在全球半导体制造能力中的份额已从1990年的37%，下降到2020年的12%左右。为加强芯片制造业回流，美国于2022年8月签署《芯片与科学法案》（以下简称“芯片法案”），向芯片产业提供巨额补贴和减税优惠，并要求任何接受美方补贴的公司必须在美国本土制造芯片。

2022年9月，美国战略与国际问题研究中心（CSIS）发表文章《半导体回流是否能推动美国制造业复兴？》（Can Semiconductor Reshoring Prime a U.S. Manufacturing Renaissance?）。文章认为，拜登政府芯片法案是对芯片供应链短缺的回应，是美国半导体制造创新集群的催化剂，并提出，该法案为美半导体的回流和制造业复兴提供了一个重大机会，但若想让其结出硕果，需将其有效落地。

拜登政府认识到重振美国创新和制造业的战略意义，于2021年启动了一项促进关键工业领域“回流”的倡议，尤其是半导体制造业。2022年8月，美国两党达成一致，通过《芯片法案》，其中527亿美元联邦资金用来促进美国芯片制造业的发展，可谓是前所未有。该项针对半导体制造的战略，不仅有利于为国防应用提供安全的芯片供应，更代表了美国对工业基础重要性的理解。

芯片法案是对拜登政府供应链短缺的回应

近年来，芯片短缺对汽车、智能手机和其他关键消费品生产的影响逐步显现。俄乌冲突叠加新冠疫情，更加暴露出美国在半导体战略方面存在的弱点。美国对中国台湾（台积电）和韩国（三星）半导体产业的高度依赖，这也使政府和企业深刻认识到民用半导体的重要性。在芯片法案及相关强有力激励措施的支持下，美国开始计划建设空前规模的半导体制造厂。例如，英特尔、德州仪器、美光、台积电、韩国三星和格罗方德等美国和外资企业都将推出大规模投资计划。这些新工厂投入运营之后，将减少美国对外国芯片制造的依赖，并惠及美国所有下游制造业。

芯片法案是美推动建设创新“集群”的催化剂

由于这些高科技企业的投资将引发“外溢”效应，在美国新建半导体制造厂可能会刺激更多的本土制造业。经济学相关专业人士提出，芯片工厂通常是制造和创新“集群”的焦点，它们聚集了技术密集型公司，大量专业人才和工人，以及提供芯片设计、生产相关知识的培训机构等。值得重视的是，这种创新“集群”的产生要素，将有助我们了解新的芯片制造设施对其所在地区的其他生产制造活动会产生何种催化作用。

（一）带动新建工厂周边制造业的发展

建设先进的晶圆厂可带动周边相关制造企业的发展，为其吸引大量投资，因其可提供晶圆厂所需的设备和材料。目前，英特尔、台积电、三星、格罗方德和其他芯片公司在美国建立新晶圆厂的计划正吸引数十亿美元的投资，这些投资不仅用于芯片，还用于生产国内芯片制造所需的化学品和材料。创新是引领发展的第一动力。塔夫茨大学工程学院的教授迈克尔·科比特（Michael Corbett）表示，新晶圆厂将需要更多的化学原材料，因为在每个芯片上进行的工艺会越来越多，包括光刻、清洗、沉积等步骤和蚀刻的数量等。随着生产步骤的增加，对材料、设备和人才等的需求也在增长。

德克萨斯州就是一个典型的例子。该州拥有超过200家半导体相关制造工厂，其中绝大多数在当地，如德州仪器、恩智浦、英飞凌等。这些上游公司随着芯片制造厂的壮大和激增而不断扩张。

2021年8月，三星考虑在德克萨斯州中部建立一个新工厂时就已印证这一点。该州半导体用石英的制造商Schunk Xycarb科技公司表示，如果三星选择德克萨斯州，该公司将在当地建立第二家工厂，并“加快人员招聘和设备采购”。同样，Huntsman公司于2021年9月宣布，将扩大得克萨斯州半导体材料的产能，以支持“需求不断增长的半导体行业”。Merck KGaA公司于2021年12月表示，将在美国四个不同的区域投资约10亿美元，用于电子材料、研发（R&D）和产能扩张，扩大其国内半导体生产。2022年1月，台湾侨力化工（Sunlit Chemical）开始在亚利桑那州州府菲尼克斯（Phoenix）建造一座价值1亿美元的工厂（台积电也正在当地建造一个晶圆厂），生产用于半导体蚀刻和清洗的氢氟酸。与此同时，法国液化空气公司宣布将在菲尼克斯投资6000万美元建设工厂，向当地一家半导体制造商供应超高纯度的氢气、氦气和二氧化碳等。

（二）推动创建相关分支产业

建设新工厂，除需提高先进半导体制造技术和工业能力外，还需获得相关行业的支持。英特尔与荷兰QuTech公司计划合作，重新利用传统的硅制造工艺来制造硅量子位，以满足量子计算的大量需求。此外，美国半导体设计和制造企业芯科科技（Silicon Labs）于2021年宣布，将出售其汽车和基础业务，完全专注于物联网所需的技术。半导体技术是物联网的核心，涉及到在纸张、塑料薄膜、金属箔、墙纸和布料等基础材料上集成晶体管和电子电路。虽然芯科科技和其他同类型公司能否成功尚未可知，但先进的半导体技术是其核心竞争力。有关专家预测，与人工智能相关联的物联网将在人类活动的诸多领域带来极大便利性。

（三）增加当地人才与劳动力的储备

半导体制造依赖于当地大量的物质和人力资本，其中最重要的是从事高技术制造业人才。丰富的人才库，包括能够提供培训学习的教育机构等，可提高对半导体制造业的吸引力。

当英特尔于2021年宣布计划斥资200亿美元在亚利桑那州建造两个新的晶圆厂时，该公司指出，多个晶圆厂聚集在一处会带来诸多好处，包括人才引进渠道，建立供应链生态系统，以及完善的基础设施来支持其水电和其他公共需求等。

对位于德克萨斯州奥斯汀地区的公司来说，该地区优质的劳动力是吸引新工厂的主要因素之一，而这些新工厂来自特斯拉、Plastikon Industries、德国大陆（Continental AG）等公司和其他制造商。奥斯汀地区制造商协会（ARMA）非常注重劳动力发展，其创始人在2021年表示，与德克萨斯州其他地区相比，奥斯汀的独特之处在于其高质量的制造业劳动力。

（四）促进跨行业合作

在一个地区设立半导体制造厂，可吸引其他技术密集型行业的制造商，因为他们希望与芯片制造商开展研发和生产合作。

特斯拉公司于2021年将总部从加州迁至德克萨斯州，一年后在奥斯汀郊区的新工厂开始生产Model Y电动汽车。这些举措一定程度上反映了它与三星的合作关系，后者也在奥斯汀扩大芯片制造产能。三星已在其位于奥斯汀的工厂生产特斯拉的完全自动驾驶（FSD）芯片，且三星的智能头灯用LED已用于特斯拉的电动汽车。三星在德克萨斯州的新工厂预计将为特斯拉Cybertruck等汽车生产下一代FSD芯片。作为世界最大的电动汽车制造企业，特斯拉与三星电子的合作可能始于对电动汽车和自动驾驶汽车所需电子零部件的需求。

2018年，AT&T和三星联合宣布在三星奥斯汀园区创建美国“首个以制造业为重点的5G创新区”，现在该创新区以AT&T的无线技术和三星的5G网络设备为特色。两家公司表示，选择奥斯汀作为基地是因为当地有强大的半导体制造业。

（五）鼓励企业分拆上市

自从半导体行业迅猛发展以来，芯片制造商就开始把一些本地企业分拆出来，这种做法一直延续至今。当员工离开公司进行创业，或母公司决定进入新领域时，可能会对企业进行分拆上市。这种做法有些已经取得了巨大的成功。

最著名的例子是仙童半导体公司（Fairchild Semiconductor），该公司于1957年在加州山景城成立。仙童的员工创立了应用材料公司（AM）、英特尔公司（Intel）、国家半导体公司（NS）和先进微器件公司，这些公司创造了工业史上的一些重大技术，包括MOS和CMOS集成电路技术等。根据2014年的一项追踪研究，仙童的创始人和员工在旧金山湾区建立了90多家市值超过2万亿美元的科技公司。

2008年，台湾半导体制造商联华电子子公司NextPower科技成为首家大批量生产薄膜太阳能电池的台湾公司。2010年，台积电投资2.58亿美元在台湾建立了薄膜太阳能研发中心。2011年，台积电剥离了其太阳能业务，当时台湾太阳能电池产业已超过日本和德国，全球排名第二。

2003年，台积电成立了一家分拆公司VisEra，代工生产光学传感器。2016年，VisEra成为台积电全资子公司。2021年，台积电开始减持即将上市的VisEra股份。如今，VisEra是全球领先的独立图像传感器代工供应商，也是唯一能够制造超薄光学指纹解决方案的代工公司。

（六）“交叉传授”效应带来的优势

正如熟悉产业集群研究的人所知，技术密集型公司集中在一个特定的地理区域会产生“交叉传授（cross-pollination）”效应，因为不同背景的创造性个体会正式或非正式地聚集在一起分享信息。19世纪英国经济学家阿尔弗雷德·马歇尔（Alfred Marshall）首次对产业集群进行了研究，他认为，在这些地方，“交易的秘密就在空气中”。其中的好处是偶然的，不能轻易衡量或量化，但它们是真实和可被观察到的，其结果可能是新技术、新公司和新行业的诞生。

伯克利大学教授Enrico Moretti在其备受赞誉的著作《新就业经济》（The New Economy of Jobs）中提供了许多真实的案例，说明当不同的高科技产业园区聚集在一处时会发生“交叉传授”。例如，在硅谷，医学研究和视频游戏这两个看似毫不相关的领域，“以游戏的形式交织在一起，用尖端游戏技术来治疗疾病”；例如，“旨在提高记忆力和注意力的游戏类软件，可能有助于治疗自闭症和精神分裂等疾病”。

这些影响在台湾半导体产业的诞生地新竹科技园就可以看到，其结果是形成了一个研究机构、制造商和供应链公司的密集集合，园区内相关行业工作人员之间的各种互动，可以说是台湾现代化转向的支点，以及（如联华电子和台积电等公司）将台湾转变为全球电子产业关键中心的主要原因之一。斯坦福大学经济政策研究所的一份报告认为，“一个社区内的紧密沟通促进了共同问题的解决，以及对信息、技术、就业市场、新公司、新产品等方面专业知识的转移和共享。”

（七）有利汇集优势条件，形成集聚效应

值得注意的是，良好的公共和私人伙伴关系将使半导体投资产生积极的动态效应，台湾和奥斯汀并非唯一的例子。关于公共和私人倡议如何合作开发一个充满活力的纳米集群，纽约州的“地区振兴”是一个具有指导意义的案例研究。纽约州立大学奥尔巴尼分校纳米尺度科学学院拥有独特的研究设施，这是全球铸造厂在纽约州北部建立晶圆厂的关键因素。纽约州不得不与奥斯汀、德累斯顿和新加坡等地竞争，但现有研究设施加上该地区优秀的教育系统及国家补贴，成功建设了一个重要代工厂。该州的投资取得了巨大成功，创造了超过预期三倍的直接就业机会，并为地区经济增长提供了巨额刺激，包括相关税收收入。格罗方德则计划在芯片法案的支持下进一步扩厂，这将再次在整个地区创造巨大的经济收入和更多的高薪就业岗位。

因此，对半导体制造的投资会在相关高科技行业创造新的机会，而且人工智能、量子计算和物联网等新技术在关键新兴行业或许更加重要。完善的基础研究设施与先进的制造技术相结合将大力推动未来国家和地区经济的大力增长。

（八）拉动制造业复苏

新兴产业给当地带来的具体好处是难以预测的。考虑到芯片制造对一个地区制造业的强大刺激作用，应充分相信，德克萨斯州、纽约州、亚利桑那州、俄亥俄州和其他州的诸多在建芯片工厂可推动美国制造业的复苏，并增加就业岗位，提高劳动力技能，发展新技术，最终巩固美国国家安全。

综上，如果美国想要使这些优势发挥出最大效果，联邦政府和各州需加强合作，鼓励和促进私营部门加快推进新建项目，并加快与之相关的环境审查和地方许可程序。这将需要州和地方政府及行业间协同合作，谋求双赢的解决策略。芯片法案为其提供了一个十分重要的机会，但若想结出硕果，有效实施至关重要。

启示

《芯片与科学法案》自三年前初具雏形到今年8月签署成法，英特尔等公司高管一直在呼吁政府提供更多的补贴，有些企业甚至将政府视作拯救美国芯片制造的唯一希望。英特尔CEO Pat Gelsinger认为，该法案可能是二战以来美国“最重要的产业政策”。但也有人持不同意见。美国供应链软件和咨询公司GEP负责电信、媒体和技术的高管则表示，对于购买者来说，他们更关心的是“供应稳定”，而不是“美国制造”。此外，尽管美国在芯片设计方面世界领先，大规模兴建晶圆厂需要大量工程师，但美国芯片制造相关人才较为匮乏，且人力成本高昂。

同时，该法案要求任何接受美方补贴的公司必须在美国本土制造芯片，并明确规定若企业与中国合作将不能获得补贴，其扶持美国芯片制造，打压中国半导体意图明显。当前，中国半导体产业发展主要受底层技术、理论研究、先进设备、材料和软件等因素牵制，而全球各大半导体材料和设备厂商因芯片法案对华出口限制政策，短期内可能对我国半导体行业发展造成一定影响，尤其在高端设备和材料等方面。芯片产业是一个高度全球化的产业，需各国分工协作，而中国在半导体行业方面的人才、市场、制造业生态环境、基建物流等方面具备综合优势，加之中国半导体市场的规模，也导致全球半导体产业无法独立于中国市场发展。

诸多专业人士认为，芯片法案虽为美半导体产业回流本土提供了一个至关重要的机会，但该法案能否真正使美制造业复兴，还要看其能否有效落地。

【参考文献】

1.http://www.csis.org/analysis/can-semiconductor-reshoring-prime-us-manufacturing-renaissance

2.https://www.commerce.gov/news/press-releases/2022/09/biden-administration-releases-implementation-strategy-50-billion-chips

3.https://www.whitehouse.gov/briefing-room/speeches-remarks/2022/08/09/remarks-by-president-biden-at-signing-of-h-r-4346-the-chips-and-science-act-of-2022/

4.https://www.nist.gov/chips/implementation-strategy

5.http://www.techweb.com.cn/world/2022-09-02/2903434.shtml

作者简介

杨金洁  国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究一室，三级分析员

研究方向：科技战略、经济安全、产业安全

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编辑丨郑实

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