耗資2800億美元的《芯片與科學(xué)法案》終于出臺(tái)，撥款申請(qǐng)將于2月28日開放。美國總統(tǒng)拜登已經(jīng)將該法案稱為他的標(biāo)志性成就之一，并在上個(gè)月的國情咨文中把它放在了最重要的位置。不僅僅是華盛頓在半導(dǎo)體領(lǐng)域砸錢：歐盟、日本和印度也推出了各自的半導(dǎo)體補(bǔ)貼計(jì)劃。

既然各國政府都承諾投入數(shù)千億美元來加強(qiáng)芯片供應(yīng)鏈，那么未來我們還會(huì)看到另一場芯片短缺嗎?

不幸的答案是：是的，我們會(huì)的。

芯片短缺是由供需不匹配造成的，芯片制造商不能通過擴(kuò)大生產(chǎn)來迅速解決，市場也不能通過適應(yīng)芯片生產(chǎn)狀況來迅速解決。解決這兩個(gè)問題的挑戰(zhàn)并沒有消失，甚至可能會(huì)越來越大。

半導(dǎo)體需求是不可預(yù)測(cè)的。人們一致認(rèn)為，未來的芯片需求將由人工智能、電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車、物聯(lián)網(wǎng)和5G/6G驅(qū)動(dòng)。然而，需求增長的確切性質(zhì)、速度和規(guī)模仍不得而知。

我們無法預(yù)測(cè)哪種人工智能將在未來幾年占據(jù)主導(dǎo)地位，自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展比預(yù)期的要慢。5G部署率在很大程度上受到地緣政治的影響，而6G的未來甚至更加模糊。全新的產(chǎn)品領(lǐng)域可能會(huì)出現(xiàn)：比如比特幣挖礦，沒有人能預(yù)測(cè)到它會(huì)成為半導(dǎo)體需求的重要推動(dòng)力。

這種不確定性使得不同類型的芯片(邏輯芯片與內(nèi)存芯片、數(shù)字芯片與模擬芯片、高電壓芯片與低功耗芯片等等)的需求規(guī)劃變得困難，并引發(fā)了短缺的擔(dān)憂。

供應(yīng)也是不可預(yù)測(cè)的。芯片代工廠通常以接近滿負(fù)荷的利用率運(yùn)行。這使得芯片制造非常容易受到自然災(zāi)害(地震、洪水等)、事故(火災(zāi)、停電等)破壞以及地緣政治的影響。

理論上，足夠的冗余和過剩的容量可以克服這些中斷。但建立一個(gè)足夠大的緩沖所需的投資額將高得令人望而卻步。支持這項(xiàng)投資的技術(shù)和人力資源能力建設(shè)也需要數(shù)年時(shí)間。芯片制造是一個(gè)低利潤的行業(yè)，它不會(huì)長期維持過多的過剩產(chǎn)能或冗余。

我們也不能假設(shè)當(dāng)前的芯片投資一定會(huì)成功。芯片生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)狀況非常嚴(yán)峻，大多數(shù)國家和公司都無法進(jìn)行支持芯片制造所需的一次性和經(jīng)常性投資，尤其是在尖端領(lǐng)域。此外，這些投資中的大多數(shù)將立即被來自世界各地的低成本芯片所削弱，這些地區(qū)受益于大量補(bǔ)貼、廉價(jià)勞動(dòng)力和寬松的監(jiān)管。

因此，只有少數(shù)贏家會(huì)出現(xiàn)。投資失敗的國家和企業(yè)將對(duì)未來投資望而卻步，這再次增加了供應(yīng)短缺的可能性。隨著高管們意識(shí)到芯片制造業(yè)雇傭的工人比他們希望的要少(特別是隨著自動(dòng)化水平的提高)，未來投資的意愿可能也會(huì)減弱。

目前的支出主要集中在制造上，這只是非常復(fù)雜的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的一個(gè)組成部分。供應(yīng)鏈的其他方面也可能成為瓶頸。

例如，封裝已經(jīng)受到了限制。芯片制造完成后，為了保證可靠性，它們會(huì)被放入一個(gè)保護(hù)外殼(“封裝”)中，這也提供了一個(gè)與其他芯片通信的接口。最近的供應(yīng)鏈問題和芯片需求的增加導(dǎo)致了封裝所需的設(shè)備和上游材料的短缺，使大多數(shù)類型的封裝交貨時(shí)間增加了幾個(gè)月。

當(dāng)出現(xiàn)短缺時(shí)，解決短缺也變得越來越困難，擴(kuò)大先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的成本也在逐年增加。這意味著更長時(shí)間、更深層次的破壞。

即使是不那么先進(jìn)的芯片，也很難擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。如今，廉價(jià)的半導(dǎo)體是用先進(jìn)的設(shè)備制造的，這些設(shè)備已經(jīng)得到了回報(bào)，這意味著相關(guān)制造商獲得了純利潤。但任何考慮擴(kuò)大功率較低的半導(dǎo)體生產(chǎn)的人，都將陷入用廉價(jià)產(chǎn)品來償還仍然昂貴的工具和機(jī)械的困境。

半導(dǎo)體行業(yè)日益增長的復(fù)雜性和影響范圍意味著供需不匹配將更加普遍。進(jìn)入和規(guī)模化生產(chǎn)的高成本將使這些問題更難解決，即使是主動(dòng)解決也是如此。

這意味著任何從事半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的公司都必須為芯片短缺成為新常態(tài)做好準(zhǔn)備。他們可以通過庫存或擁有多個(gè)供應(yīng)商來創(chuàng)建緩沖區(qū)。他們可以監(jiān)控供應(yīng)鏈，最好是實(shí)時(shí)監(jiān)控，以預(yù)測(cè)和計(jì)劃中斷。他們可以準(zhǔn)備管理和工程技術(shù)以快速適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。

這一切說起來容易做起來難，而且這些決定將在成本和效率方面進(jìn)行權(quán)衡。

但是什么都不做的代價(jià)會(huì)高很多。在競爭力和彈性之間找到適當(dāng)?shù)钠胶獗仨毷侨魏问褂冒雽?dǎo)體的公司的目標(biāo)。