文 / 胡泳 北京大學新聞與傳播學院教授
編輯 / 蘇揚
2023 年，包括英特爾、台積電等宣布将在美國、歐洲和日本新建半導體制造基地。2024 年開年，OpenAI CEO 山姆 · 奧特曼更是被傳出計劃籌資 7 萬億美元，組建 " 芯片帝國 "。
據不完全統計，過去幾年半導體制造巨頭在歐美日等市場有超過 20 座晶圓廠已經或者計劃破土動工，項目總值超過 2000 億美元。而根據産業協會 SEMI 提供的數據，全球 5 年内新建的晶圓廠超過 100 座，預計 2024 年投資總額超過 5000 億美元。這标志着晶圓代工過去集中分布在東亞地區的局面将發生重大變化。
2019-2023 年全球新建制造工廠數量達到 118 座，來源：SEMI
2021 年，在新冠病毒大流行的高峰期，美國面臨着突如其來的災難性半導體短缺。這種短缺對包括汽車制造、消費電子産品、可再生能源在内的數十個主要行業造成了負面影響。後果是巨大的：根據美國商務部的數據，當年的半導體短缺阻礙了美國經濟的增長，損失大約在 25 萬億美元左右。
經濟後果之外，芯片短缺還暴露了美國許多行業對亞洲生産的半導體的依賴程度。大流行由此變成了一次粗暴的喚醒——美國人覺察到，對亞洲半導體的過度依賴使其經濟在面對不可預見的事件時變得脆弱不堪。
産業協會 SEMI 的數據顯示，截至 2020 年，美國僅擁有 12% 的全球半導體産能份額，遠低于 1990 年的 37%。正是這種認識導緻了 " 芯片法案 " 的誕生——它于 2022 年 8 月 9 日經拜登簽署，撥出将近 527 億美元用于 " 美國半導體研究、開發、制造和勞動力發展 "，具體包括：390 億美元對美國本土芯片制造的補貼，制造設備成本 25% 的投資稅收抵免，還有 130 億美元用于半導體研究和勞動力培訓。
蘇姿豐、黃仁勳、庫克等出席台積電亞利桑那工廠移機典禮，來源：cnbc
2023 年 4 月，亦是出于對自身在全球價值鏈中的弱點的考量，歐盟宣布了一項類似的計劃。" 歐洲芯片法案 " 專門撥款 430 億歐元（約合 470 億美元）用于建設 27 個成員國的半導體産業，計劃到 2030 年将其全球市場份額翻一番，從 10% 增至 20%。歐盟委員會主席馮德萊恩表示，通過連接歐盟世界一流的研究、設計和測試能力，歐盟的芯片策略意在 " 共同打造一個最先進的歐洲芯片生态系統 "。
美國和歐洲先後推出的 " 芯片法案 "，是許多人所說的半導體制造複興的主要催化劑。
在日本，根據 2022 年通過的《經濟安全保障推進法》，政府已将半導體定爲對經濟活動和國家安全至關重要的産業，并撥出 2 萬億日元（133 億美元），爲企業在制造設施、芯片制造設備和半導體材料方面的投資提供高達 50% 的補貼。同樣的，韓國則将 HBM 定爲國家戰略技術，中小企業可享受高達 40% 至 50% 的稅收減免。
01 芯片制造旋風吹向美日歐
從 1980 年英特爾在錢德勒市開設半導體工廠開始，美國亞利桑那州就開始享有 " 半導體沙漠 " 的美譽。2021 年 9 月，英特爾在錢德勒的 Ocotillo 園區有兩座半導體工廠破土動工，分别被命名爲 52 号工廠和 62 号工廠（建成後，英特爾将在該園區擁有六座工廠）。新工廠計劃量産 20A（等效 2nm）工藝，兩座制造廠總計耗資約 200 億美元，原定 2024 年竣工。
intel 工藝節點路線圖，其中 20A 工藝等效其它企業 2nm 工藝，來源：網絡
2022 年，英特爾再宣布将投資 200 億美元在俄亥俄州哥倫布市外新建兩座工廠，2025 年量産 intel 10 工藝，不過由于半導體市場放緩以及政府補貼不到位，工期已推遲到 2026 年。這還隻是英特爾在俄亥俄州布局的第一步，它們還希望在當地投入 1000 億美元，建立一個容納多達八座半導體制造工廠的大型基地。
與此同時，英特爾一直在計劃将代工服務打造爲無晶圓廠半導體公司的制造合作夥伴。2024 年 1 月，英特爾宣布與全球前五大晶圓代工廠之一的聯電結盟，雙方針對移動、通信基礎設施和網絡等高增長市場，共同開發 12 納米工藝，2027 年開始量産。
美國以外的市場，英特爾也動作頻頻，2023 年先後宣布在波蘭、德國總計投資 366 億元新建晶圓制造、封裝測試工廠。同年 12 月也拿到了以色列政府的 32 億美元補貼，計劃在特拉維夫南部新建一座價值 250 億美元的芯片工廠。
英特爾的目标是到 2030 年超過三星電子，成爲全球第二大晶圓代工廠。英特爾重新對代工廠産生興趣，是因爲美國政府希望通過将芯片業務中心從亞洲遷回美國，重新奪回半導體行業的霸主地位。
" 芯片法案 " 的牽引之下，台積電 2020 年也把目光投向了亞利桑那州，将其作爲新工廠的落腳點。
台積電的 Fab 21 第一期原計劃于 2024 年投入運營，生産 4/5 納米芯片，但 2023 年 7 月，公司宣布将工廠投産時間推遲到 2025 年，理由是熟練工人不足。台積電證實将向美國派遣更多的台灣工人，以确保這座價值 400 億美元的工廠 " 快速達産 "。計劃中的第二座工廠預計于 2026 年投入運營，生産最先進的 3 納米芯片。兩座晶圓廠完工後，每年将生産超過 600,000 片晶圓，最終産品價值預計将超過 400 億美元。
台積電初試美國市場可謂出師不利，除人員短缺外，文化差異大、工會态度強硬及政府補貼不積極等都是個中原因。台積電董事長劉德音突然于 2023 年 12 月中宣布退休，爲美國工廠再添更多變數。一個很大的問題是，台積電原以爲在美國建廠的成本會比在台灣高出 20%，但實際上要高出 50% 左右。
與美國相反，台積電在日本建廠則格外順利。2021 年 11 月，台積電宣布與索尼合資在熊本縣建設該公司在日本的首家半導體工廠，汽車零部件企業日本電裝随後加入。台積電的子公司 JASM 向一廠投資約 86 億美元，其中日本政府補貼最高 4760 億日元（約合 32 億美元），僅花 2 年 8 個月就完工，如今二廠的細節也浮出水面——生産比一廠更尖端的 6/7 納米制程芯片，投資達 135 億美元，日本政府計劃提供約 7500 億日元（50 億美元）的補貼。
日本對台積電而言的優勢包括其芯片設備和材料供應商網絡、相似的工作文化以及毗鄰中國台灣的地理便利性。日本政府更容易打交道，補貼也很高效、慷慨。
此外，台積電還承諾先後在德國、新加坡累計投資 70 億美元在當地分别新建晶圓代工廠。
4 年前，台積電是全球地理範圍最爲集中的科技巨頭之一，幾乎其全部産能都處于 300 英裏的半徑範圍内——中國台灣與大陸。如今，它即将成爲全球最爲多元化的芯片制造商之一。這些都是計劃外的狀況，由此也可窺見半導體供應鏈的急劇變化。
三星目前是全球最大的存儲芯片制造商，其代工業務以較低的兩位數市場份額位居第二，但一直觊觎台積電長期把持的 " 頭号交椅 " 地位。在 2030 願景中，三星計劃總共投資 1160 億美元，成爲全球頂級代工企業。
2022 年 Q1-2023 年 Q3 全球晶圓代工廠市場份額分布，來源：counterpoint
三星早在 20 世紀 90 年代末就已進駐美國得克薩斯，在奧斯汀建立了第一家美國半導體制造工廠（現稱爲 S2 代工廠）。2021 年，三星宣布将在得克薩斯州泰勒市破土動工建設一座新的半導體制造廠，并将投入約 170 億美元用于建築、設備、機械和空間改造，官方稱這是該公司在美國本土進行的最大一筆投資。新工廠将爲高性能計算（HPC）、人工智能和 5G 等技術領域量産 5 納米芯片，計劃 2024 年下半年開始運營。
根據三星的說法，這座新的半導體工廠将 " 提高關鍵邏輯芯片的供應鏈彈性 "，這無疑是對 2021 年困擾美國無數行業的半導體短缺問題的回應。值得注意的是，三星在得克薩斯的新工廠隻是雄心勃勃的兩年計劃中的第一座，該計劃旨在在泰勒地區的一個地點建造 10 座半導體工廠，總成本超過 2000 億美元。最終的制造工廠預計将于 2042 年完工。
紮根得克薩斯州的不隻是三星半導體，德州儀器 2022 年開始在北部謝爾曼附近投資 300 億美元建設一座大型半導體基地，被視爲 " 孤星州 " 曆史上最大的經濟項目。2023 年 2 月，德州儀器又宣布，投資 110 億美元在猶他州利哈伊建造第二座 12 英寸晶圓廠。與上文概述的許多設施一樣，德州儀器的新工廠也受益于當地的大量激勵措施。
其他的建廠動作包括美光、格芯、IBM 等，不一而足。得益于《芯片法案》的通過，美國在過去兩年中無疑享受到了半導體制造業的重大繁榮。經過多年的停滞，美國終于有了全新的芯片工廠。到 2030 年，美國境内進行中、已宣布或正在考慮的半導體項目總值達到 2230 億～2600 億美元。由此，全球主流的芯片制造商将掀起血雨腥風的競争，利潤率可能下降。
但半導體工廠的複興并沒有完全局限于美國。
未來幾年，德國将通過建設多個新設施來引領歐洲芯片制造業的複興。除了前文提及的英特爾和台積電的項目，德國最大的半導體制造商英飛淩科技公司 2023 年宣布，已獲得德國經濟部的批準，開始在德累斯頓市建設一座耗資 53.5 億美元的工廠。
2021 年 3 月，日本政府宣布出資 420 億日元，聯合日本三大半導體廠商——佳能、東京電子以及 Screen Semiconductor Solutions 共同開發 2 納米工藝。
2022 年 11 月，豐田、索尼、NTT、軟銀等八家日本公司聯合投資成立了一家名爲 Rapidus 的新公司，目标是在日本研究、開發、設計和制造先進的邏輯半導體，并得到日本政府的支持和價值 5 億美元的補貼。12 月，Rapidus 拉來首發 2 納米的 IBM 作爲合作夥伴，計劃在 2030 年之前在日本生産世界上最先進的芯片。即便 Rapidus 尚未投入量産，但已開始着手研發 1 納米制程，象征 Rapidus 對推進先進制程的決心。
同時，日本緻力于吸引更多晶圓廠進駐，不僅凸顯日本官方振興半導體産業決心，也顯示日本有意成爲地緣政治議題下的全球半導體産業新聚落。
還必須指出，雖然新聞媒體重點關注美國、歐洲和日本正在建設的新半導體制造廠，但世界其他地區并沒有忽視對更多半導體晶圓廠的推動。
據 2023 年 9 月的一項統計，38 家正在建設的半導體工廠位于東亞和東南亞，尤其是中國大陸、中國台灣、韓國和日本，占全球計劃新建制造工廠總數的一半多一點。在南亞，印度專門拿出用于芯片行業擴張的 100 億美元，将向符合條件的企業提供最高達項目成本 50% 的财政支持。利用中國對投資的吸引力下降的新局面，印度總理納倫德拉 · 莫迪一直散布印度在 " 建立可信賴的供應鏈 " 方面可以發揮重要作用。
02 地緣政治、補貼與 " 全球本土化 "
整個 2023 年，半導體行業仍然處于調整的動蕩之中，但從台積電、三星們的财報來看，巨頭們對長期趨勢依舊保持樂觀。
據麥肯錫公司預計，到 2030 年，半導體産業年均增長 6% 至 8%，年收入将達到 1 萬億美元。該行業必須将産量翻番，才能跟上未來需求的步伐，許多公司競相宣布計劃建造新的晶圓廠。
在很大程度上，如此大規模的投資是由幾個因素促成的：地方當局的激勵方案、支持半導體發展的新立法帶來的政府補貼、工程人才的可用性以及現有的半導體生産供應鏈。其他原因包括地緣政治緊張局勢和制造基地多元化的必要性。
在供應鏈運作良好的時候，芯片企業幾乎沒有動力在東亞以外的地區建立新的晶圓廠。
但是，由于新冠病毒大流行以及随之而來的供應鏈中斷，芯片的産出和分銷面臨挑戰，中國台灣 2021 年的幹旱和最近的地緣政治問題使問題更加複雜。這些因素促使企業開始關注工廠選址的多樣化，并探索在美國和歐洲建廠。在評估潛在的新廠址時，能否獲得補貼是主要考慮因素之一。
從更大的角度來看，通過供應鏈多元化和增加國内芯片制造量，美國和歐洲國家試圖讓自己的經濟變得更加具有适應性，以抗擊未來的地緣政治危機。這一切意味着半導體産業 " 新的全球化 " 模式到來了——如台灣環球晶圓公司董事長徐秀蘭所觀察到的，過去半導體是一個全球化的生态圈，亦即一個芯片産品的完成，從原料、設計、晶圓制造到代工晶片及封測等等，常常經由全球不同公司的協作，但現在各國都希望有自己的生态圈。
新模式可以總結爲 " 全球本土化 "。爲了對抗中國計算科技的持續發展，美國及其主要戰略合作夥伴（特别是七大工業國組織會員），将借着與台積電和三星等半導體大廠的協作，融入當地的半導體供應鏈及産業生态系統，這些生态系統和供應鏈會被安全地包圍起來，這就是所謂的全球本土化。
然而，吊詭的是，半導體産業仍然是一個全球體系。盡管各國政府都在尋求建立本土優勢，但企業仍在繼續進行海外投資。産業協會 SEMI 總裁兼首席執行官阿吉特 · 馬諾查說：" 要想完全獨立于其他國家或地區，還需要很長的時間，而且我認爲這對我們的産業或技術創新都不是最好的選擇。"
他指出，半導體是一個相互聯系非常緊密的系統。從基闆開始制造芯片，前端制造主要在台灣和韓國進行，組裝業在東南亞。然後，最終測試在美國進行，分銷也從美國開始。整個過程與全球六七個地區相互依存。把所有東西都搬到美國，會帶來很多挑戰。在一個地區建立完整的生态系統将耗費大量時間，而且會錯失專業化的優勢。
03 一座工廠 100 億美元起
建設新的芯片工廠本身就是一項成本高昂且耗時的工作，并且芯片行業是資本密集型行業。近年來，半導體工廠變得越來越複雜，建造成本也越來越高。
根據市場調研機構 IBS 統計，随着技術節點的不斷縮小，集成電路制造的設備投入呈大幅上升的趨勢。以 5 納米節點爲例，其投資成本高達數百億美元，是 14 納米的兩倍以上，28 納米的四倍左右。除了設備成本，由于現在需要更多的空間和更大的建築，建築支出也随之增加。
一座設備齊全的新工廠耗資約 100 億美元，需要 6000 名建築工人耗時約三年才能完工。而研究公司 Free Mobile Radio 分析師理查 · 溫沙告訴 BBC，用最先進的設備，開設一家的新的芯片代工廠可能要花上 250 億美元。
以英特爾的愛爾蘭工廠爲例，其采用了極紫外光刻（EUV）技術，該工廠目前有 7 台由荷蘭制造商阿斯麥制造的光刻機，單價約 1.5 億美元。在 22 公裏長的軌道上，源源不斷的高架機器人将矽片從一個工具運送到另一個工具，每台機器人的成本與一輛普通寶馬汽車相當。
即便如此，英特爾還是不吝手筆在全球大規模擴張。CEO 帕特 · 基辛格說：" 智能手機、遠程醫療、遠程工作、遠程教育、自動駕駛汽車 …… 人類的每一個方面都在變得更加數字化，而當它們變得數字化時，會在半導體上運行 …… 這是未來人類生存方方面面的核心，而世界需要一個更加平衡的供應鏈來完成這個目标，我們正在入場。"
基爾格的觀察是準确的，半導體正在對更多行業變得更加重要，供應故障被視爲經濟和政治威脅。這已不再僅僅是智能手機和個人電腦的問題。從軍事 / 航空和人工智能系統到超大規模數據中心、醫療設備、交通運輸（汽車、卡車、輪船、飛機、鐵路），更不用說社交媒體、量子計算和加密貨币，都在使用芯片。這些芯片的設計和制造，以及與之相關的研究，可以提供成千上萬個高薪工作崗位，這使得在岸 / 離岸外包成爲一個熱門的政治話題。
單獨來看，每一個新的芯片廠，都是對未來的巨大賭注。從整體上看，這些項目可能會改變芯片制造的重心，使設計和制造在區域基礎上更加緊密地結合在一起。然而，這種影響能多快顯現出來仍不确定。
麥肯錫公司高級合夥人翁德雷 · 布爾卡基說：" 在世界其他地方重建任何半導體供應鏈要素都需要時間。" 一個新的半導體工廠進入良好運營需要 5 年時間。技術研發動辄需要 10 到 15 年。如果想要在供應鏈中創造更多的彈性，實現更多的本地化，一天之内是無法做到的。供應鏈的特點就是全球性，沒有什麽是真正本地化的，因爲它爲服務全球市場而建立。在這個意義上，你不可能有一個比半導體行業更具全球性的起點。
當前，芯片制造業務在全球範圍内以超大規模運作，需要一條橫跨多個大洲的供應鏈。全球性擴廠将對管理、财務及其他資源産生相當程度的需求，并可能帶來難以克服的挑戰，包括成本增加、工人短缺、天然或人爲災害、工業用地不足、環境問題、網絡攻擊、政府補貼不到位、工作文化差異、知識産權保護、各地稅務法規等。台積電在美國建廠工期的一再延宕就是明證。
放眼未來，半導體供應鏈的多元化和風險緩解會保持爲一個相當長時期的主題。最近，新的因素帶來了進一步的震蕩。俄羅斯和烏克蘭、以色列和哈馬斯之間的沖突對供應鏈産生了連鎖反應。需求的持續波動也使得物流業幾乎不可能預測未來的需求。随着制造商、物流運營商和消費者努力應對不斷湧入的變化，目前存在不可否認的不确定性。
在這樣的情況下，芯片制造商和衆多其他參與者紛紛進行戰略調整，以保護其運營免受不确定性的影響。
投資芯片業，除了減輕意外沖突的影響，爲及時供應提供更大的靈活性，還可以以多種方式令投資所在地受益。這些大型、高度複雜的設施的建設過程曆時數年，會創造數以千計的建築工作崗位。一旦工廠竣工并準備好制造，将需要工程師、技術人員和其他專家來運營它們，從而爲周邊地區創造數千個高薪就業崗位。如此投資可能會帶動數十年的就業，從建築到工藝工程再到材料科學，從而爲其所在的城市和社區帶來真正、持久的繁榮。
這些當然是美國、歐盟和日本等在通過相關立法時所設想的。這也是爲什麽代工廠和設備公司正在規劃巨額投資，以及爲什麽各國政府正在自己的後院大力推動半導體和相關技術的原因。
