美国是如何失去自制芯片的？

北京时间8月9日近23时，美国总统拜登签署了价值2800亿美元的《美国芯片与科学法案》，其中包括超过520亿美元的补贴，用于支持美国芯片制造这笔钱将用于支持美国芯片行业在美国建厂

出席这一法案签字仪式的成员包括美国存储芯片巨头美光科技首席执行官桑杰·米德多特，梅洛，美国老牌科技巨头惠普首席执行官恩里克·米德多特，绝杀，全球最大CPU供应商英特尔CEO Pat middot基辛格，第二大CPU供应商AMD的掌门人lisa su，美国航空航天制造商洛克希德middot马丁公司首席执行官詹姆斯·米德多特，泰克，以及内阁政府官员和汽车行业领袖。

根据这项法案，美国政府将在5年内拨款502亿美元，其中2022财年拨款240亿美元，2023财年拨款70亿美元，2024财年拨款63亿美元，2025财年拨款61亿美元，2026财年拨款68亿美元。

值得注意的是，该法案的主要支持对象是芯片制造商，将采取减税等多种措施支持企业在美国设厂但是，并不是所有的芯片厂商都能获得政策支持这一法案使该行业的大多数领先企业受益

所以这个举措就是用市场筛选出最有实力的公司，让这些行业的中坚力量获得资源这不仅节省了美国政府重新规划一个产业的精力，也使得财政支持更加有效，能够在短时间内看到效果

对于芯片法案对中国芯片制造业的深远影响，以及国家可能出台的一系列措施，本文暂且不做深入探讨这里只说明法案的背景和芯片制造业的历史我们将从美国的芯片产业如何从第一的位置滑落开始

1.美国是如何失去自制芯片的。

美国曾经主导芯片制造业1947年，贝尔实验室的科学家创造了世界上第一个晶体管，这是一个基本的电子开关，可以打开和关闭信号

日本工程师佐佐木忠志在新泽西研究晶体管佐佐木设想在集成电路中加入晶体管，为他的夏普公司生产袖珍计算器

为了省电，需要CMOS芯片，但只有一家美国公司接了这个订单，因为用来生产计算器的芯片利润太低而其他公司正在生产利润丰厚的军用芯片

日本公司随后掌握了这种CMOS技术当CMOS在节能和促进小型化方面的潜力被发现时，日本公司已经处于领先地位1980年，四家领先的半导体公司中有三家是美国公司，而在1990年，前四家公司中有三家是日本公司

随即，美国开始通过保护主义切断日本的主导权最后，美国和日本在1986年达成协议，允许日本公司通过提高价格和减少出口的方式将20%的半导体市场分流给美国公司

而这个协议给韩国提供了一个机会当时韩国正面临来自朝鲜的入侵危险，开始大力发展经济以应对这一威胁

1980年前后，三星发现了美日激烈竞争的中心mdashmdashDRAM芯片是一个很有前景的出口领域得益于政府贷款担保，三星可以满足半导体制造的大量投资要求

然后在1983年，三星终于从美国获得了DRAM技术到20世纪90年代初，三星已经成为领先的DRAM生产商，并将在2021年继续保持领先地位

图:DRAM芯片

二，继日韩之后的第三颗新星

尽管韩国在制造DRAM等存储芯片方面占主导地位，但中国台湾省在生产CPU和GPU等逻辑芯片方面处于领先地位。

中国台湾省的通货膨胀率在1973年和1974年分别上升到22.9%和40.6%，并在1974年失去了日本的财政支持面对多重危机，台湾省也采取了优先发展经济的策略，许多海外侨胞提供了无偿帮助

比如著名的半导体工艺研发实验室mdashmdash萨诺夫大卫实验室主任潘·文远主持了一个由海外华人研究人员组成的技术顾问委员会。

建议台湾省发展半导体产业台湾省工业技术研究所成立，以监督其发展，并从RCA购买半导体技术ITRI招募了40名工程师，其中一些人拥有美国博士学位，他们努力研究这项技术

1979年，ITRI从联合微电子公司和1987年TSMC分离出来TSMC不设计集成电路，但根据客户的规格制造集成电路随后，台湾省出现了更多类似的公司今天，TSMC已经成为世界第三大半导体公司

亚洲经济体还有另一个优势半导体工业需要在R&D的大量持续投资和资本形成东亚经济体有很高的私人储蓄率和严格的财政政策高国民储蓄促进投资并保持芯片制造商的竞争力

3.设立芯片厂难在哪里。

制造芯片需要碳化硅，碳化硅是一种半导体材料，特别适合用于驱动电机的芯片，比如电动汽车中的电机这种碳化硅是一种半透明的圆盘，叫做晶片，由北卡罗来纳州的Wolfspeed工厂提供

该设施有一个特殊的熔炉，其温度是太阳表面温度的一半这些碳化硅晶片一旦被送到Wolfspeed的工厂，就会被送到制造车间，机器人会把它们变成芯片

薯片制作得非常精细，即使是最小的灰尘或头发也会污染整批薯片mdash因此，芯片制造车间必须极其干净Wolfspeed的制造车间受到高度监控，并配备了强大的空气过滤系统

在车间里，机器人在芯片中来回穿梭，而技术人员在控制室监控他们的活动这个过程包括光刻，即在晶片上印刷微小的图案，以及薄膜沉积，即在碳化硅上逐层添加薄膜金属这些步骤完成后，晶圆将被送到装配线的下一个步骤，并被切割成单个芯片

芯片制造是一个复杂的过程，对厂房的要求也很高一方面，晶圆厂不可能建在任何地方他们需要附近可靠的电力支持，因为他们一年需要足够5万个家庭使用的能源，他们还会释放大量的碳

这些工厂还需要靠近水体，用于清洗和冷却设备，这又会产生大量的废水而且，他们不能靠近任何机场或地质断层线，地震活动会破坏他们使用的极其精确的机器

然后就是供应链的问题在晶圆厂之外，制造芯片可能涉及70个不同的交叉点和1000多个步骤任何一步的中断都可能使整个过程偏离正轨，因为设备出现问题时，其他供应选择很少例如，仅荷兰的ASML公司就制造了价值2亿美元的专业光刻工具，许多先进的芯片工厂都依赖这种工具同时，只有两家乌克兰公司可以提供这种设备所需的一半氖气

我们得不到这些资源，Wolfspeed首席技术官John Palmour表示，这只是一个持续的供应链竞争。

基于这些原因，建造晶圆厂的成本可能在10亿美元至200亿美元之间，视乎芯片的复杂程度而定由于这些工厂需要几年时间才能获得批准和建设，芯片公司并不急于花费数十亿美元来建设更多的工厂，因为需求总是会消退的这也是政府干预和鼓励工厂建设的一个原因

价值2800亿美元的《芯片与科学法案》通过后，对全球芯片产业的影响无疑是巨大的但同时也规定，接受联邦补贴的公司10年内不得进行任何重大交易扩大其在中国或其他相关国家的芯片生产能力

在这方面，尽管芯片制造商似乎有一些回旋余地来保护他们在中国的现有业务，但这项立法的规定实际上为公司制造了一个雷区，可能迫使他们在美国和中国之间做出选择。

在公开场合，芯片制造商对这一法案的通过表示欢迎许多人已经承诺在美国投资mdashmdashTSMC在亚利桑那州投资了至少120亿美元，三星在得克萨斯州投资了170亿美元SK海力士上周宣布了150亿美元的投资计划，美国制造商英特尔和美光也在增加投资

几家芯片制造商表示，该法案将影响投资计划，而一些芯片制造商，如TSMC创始人张忠谋，批评他们的小规模支持。

国内芯片行业现在也在积极应对政府也可能出台相应的政策，不仅给企业补贴，还会用各种手段，团结一切可以团结的力量，搞好重点任务的统筹协调，实现半导体领域的科技自立自强

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