一颗SiC芯片的全球之旅：半导体不能单打独斗

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半导体对现代经济至关重要，为从视频游戏和汽车到超级计算机和武器系统的一切提供动力。拜登政府正在投资 390 亿美元，帮助企业在美国建造更多工厂，将更多供应链带回国内。

但即使在美国的工厂建成之后，芯片制造仍将明显保持全球化。

美国半导体制造商 Onsemi 制造的一种用于电动汽车的芯片的国际之旅表明，与东亚和其他主导芯片市场的地区脱钩是多么困难。

制造这种特殊半导体（称为碳化硅芯片）的第一步是在新罕布什尔州的一家工厂进行的。该芯片最终被安装在在美国道路和其他地方行驶的汽车中。但在此期间，该过程将取决于数十家外国供应商和工厂的原材料、机械和知识产权。

第一步从 Onsemi 位于新罕布什尔州的工厂开始，使用来自挪威、德国和中国台湾的深黑色硅和碳粉末。将粉末添加到来自美国、德国和日本的石墨和气体中，然后加热到接近太阳的温度，产生一种晶体，该晶体将构成数百万个芯片的主干。

这种几乎与钻石一样坚硬的晶体被送往捷克共和国的一家工厂，使用来自美国、德国、意大利和日本的特殊机器切成薄片。

这些晶圆被运往韩国的一家超净工厂，在那里，机械化的桶将晶圆运送到来自荷兰、美国和日本的复杂机器之间。这些机器使用化学物质、气体和复杂的光图案来创建只有几个原子宽的通道，供电子在传递信息时穿过。

然后，晶圆被切割成微小的小芯片，然后运往中国、马来西亚和越南的工厂进行最后的封装和测试。然后芯片被运往中国和新加坡的全球配送中心。

最后，这些芯片被发送给现代、宝马以及亚洲和欧洲的其他汽车制造商，这些制造商将它们放入电动汽车的动力系统中。其他芯片则销往加拿大、中国和美国的汽车零部件供应商。

第一个计算机芯片是在美国发明的，但到了 20 世纪 60 年代末，随着公司寻求节省成本，部分供应链开始转移到海外。在慷慨补贴的帮助下，亚洲公司最终开始制造比西方制造的芯片更便宜、更先进的芯片。

根据行业数据，美国在世界芯片制造中的份额已从 1990 年的 37% 降至如今的 12%。

美国正试图夺回更多芯片生产，以使其供应链更具弹性，并避免大流行期间出现的那种昂贵且对经济造成破坏的半导体短缺。但由于其他国家也继续在芯片产业上投入巨资，美国的投资——尽管规模很大——也只能在改变全球格局方面发挥作用。

波士顿咨询集团和半导体行业协会 2020 年的一项研究估计，到 2030 年，注入 500 亿美元将使美国制造业的份额增加到 13% 或 14%，从而帮助美国保住全球至少一部分份额。研究称，如果没有资金，美国的份额将下降至 10%。

对于最尖端的芯片，包括那些有助于推动人工智能繁荣的芯片，美国官员现在表示，新的投资将使该国有望在本十年末生产出约占全球20%的尖端逻辑芯片的。

穆迪分析公司在最近的一份报告中表示，在可预见的未来，芯片和电子产品生产可能会集中在亚洲。Onsemi 全球供应链副总裁 Chance Finley 表示，科技公司面临着在创新的同时降低成本的巨大竞争压力，这意味着它们被迫与亚洲最熟练的制造商合作。

他表示，芯片制造设施的建设成本令人难以置信，从 50 亿美元到 200 亿美元不等，比一座核电站还要高，这促使国内芯片制造商将制造外包给外国工厂，而不是自己建造。芯片又小又轻，这使得它们很容易在世界各地移动。

Onsemi 正在寻求美国对芯片行业的新投资来帮助其发展，同时还考虑在美国、捷克共和国和韩国投资 20 亿美元进行扩张。

Onsemi 制造过程的许多阶段都是在内部完成的。这对于芯片公司来说有点不寻常，因为它们经常外包某些生产阶段。其他芯片供应链有所不同，但同样国际化。许多工厂都在中国台湾生产，中国台湾生产了全球 60% 以上的芯片，以及 90% 以上的最先进芯片。

全球半导体联盟和埃森哲 2020 年的一项研究发现，芯片及其组件在到达最终消费者之前可能会跨越国际边界 70 次或更多，在此过程中行驶超过 25,000 英里。

波士顿咨询集团和半导体行业协会的另一项研究着眼于在美国建立一个自给自足的芯片供应链，并估计这将花费 1 万亿美元，并大幅提高芯片及其制造的产品的价格。

“我们将在某种程度上自给自足的想法是不现实的，”为半导体和其他行业绘制供应链地图的 Resilinc 首席执行官宾迪亚·瓦基尔 (Bindiya Vakil) 表示。“无论我们喜欢与否，我们都是全球供应链的一部分。”

原文链接

https://www.nytimes.com/interactive/2024/03/20/business/economy/semiconductor-chip-manufacturing-us.html

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