半導體對現代經濟至關重要,為從視頻游戲和汽車到超級計算機和武器系統的一切提供動力。拜登政府正在投資 390 億美元,幫助企業在美國建造更多工廠,將更多供應鏈帶回國內。
但即使在美國的工廠建成之后,芯片制造仍將明顯保持全球化。
美國半導體制造商 Onsemi 制造的一種用于電動汽車的芯片的國際之旅表明,與東亞和其他主導芯片市場的地區脫鉤是多么困難。
制造這種特殊半導體(稱為碳化硅芯片)的第一步是在新罕布什爾州的一家工廠進行的。該芯片最終被安裝在在美國道路和其他地方行駛的汽車中。但在此期間,該過程將取決于數十家外國供應商和工廠的原材料、機械和知識產權。
第一步從 Onsemi 位于新罕布什爾州的工廠開始,使用來自挪威、德國和中國臺灣的深黑色硅和碳粉末。將粉末添加到來自美國、德國和日本的石墨和氣體中,然后加熱到接近太陽的溫度,產生一種晶體,該晶體將構成數百萬個芯片的主干。
這種幾乎與鉆石一樣堅硬的晶體被送往捷克共和國的一家工廠,使用來自美國、德國、意大利和日本的特殊機器切成薄片。
這些晶圓被運往韓國的一家超凈工廠,在那里,機械化的桶將晶圓運送到來自荷蘭、美國和日本的復雜機器之間。這些機器使用化學物質、氣體和復雜的光圖案來創建只有幾個原子寬的通道,供電子在傳遞信息時穿過。
然后,晶圓被切割成微小的小芯片,然后運往中國、馬來西亞和越南的工廠進行最后的封裝和測試。然后芯片被運往中國和新加坡的全球配送中心。
最后,這些芯片被發送給現代、寶馬以及亞洲和歐洲的其他汽車制造商,這些制造商將它們放入電動汽車的動力系統中。其他芯片則銷往加拿大、中國和美國的汽車零部件供應商。
第一個計算機芯片是在美國發明的,但到了 20 世紀 60 年代末,隨著公司尋求節省成本,部分供應鏈開始轉移到海外。在慷慨補貼的幫助下,亞洲公司最終開始制造比西方制造的芯片更便宜、更先進的芯片。
根據行業數據,美國在世界芯片制造中的份額已從 1990 年的 37% 降至如今的 12%。
美國正試圖奪回更多芯片生產,以使其供應鏈更具彈性,并避免大流行期間出現的那種昂貴且對經濟造成破壞的半導體短缺。但由于其他國家也繼續在芯片產業上投入巨資,美國的投資——盡管規模很大——也只能在改變全球格局方面發揮作用。
波士頓咨詢集團和半導體行業協會 2020 年的一項研究估計,到 2030 年,注入 500 億美元將使美國制造業的份額增加到 13% 或 14%,從而幫助美國保住全球至少一部分份額。研究稱,如果沒有資金,美國的份額將下降至 10%。
對于最尖端的芯片,包括那些有助于推動人工智能繁榮的芯片,美國官員現在表示,新的投資將使該國有望在本十年末生產出約占全球20%的尖端邏輯芯片的。
穆迪分析公司在最近的一份報告中表示,在可預見的未來,芯片和電子產品生產可能會集中在亞洲。Onsemi 全球供應鏈副總裁 Chance Finley 表示,科技公司面臨著在創新的同時降低成本的巨大競爭壓力,這意味著它們被迫與亞洲最熟練的制造商合作。
他表示,芯片制造設施的建設成本令人難以置信,從 50 億美元到 200 億美元不等,比一座核電站還要高,這促使國內芯片制造商將制造外包給外國工廠,而不是自己建造。芯片又小又輕,這使得它們很容易在世界各地移動。
Onsemi 正在尋求美國對芯片行業的新投資來幫助其發展,同時還考慮在美國、捷克共和國和韓國投資 20 億美元進行擴張。
Onsemi 制造過程的許多階段都是在內部完成的。這對于芯片公司來說有點不尋常,因為它們經常外包某些生產階段。其他芯片供應鏈有所不同,但同樣國際化。許多工廠都在中國臺灣生產,中國臺灣生產了全球 60% 以上的芯片,以及 90% 以上的最先進芯片。
全球半導體聯盟和埃森哲 2020 年的一項研究發現,芯片及其組件在到達最終消費者之前可能會跨越國際邊界 70 次或更多,在此過程中行駛超過 25,000 英里。
波士頓咨詢集團和半導體行業協會的另一項研究著眼于在美國建立一個自給自足的芯片供應鏈,并估計這將花費 1 萬億美元,并大幅提高芯片及其制造的產品的價格。
“我們將在某種程度上自給自足的想法是不現實的,”為半導體和其他行業繪制供應鏈地圖的 Resilinc 首席執行官賓迪亞·瓦基爾 (Bindiya Vakil) 表示。“無論我們喜歡與否,我們都是全球供應鏈的一部分。”










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