庞大而脆弱的半导体供应链

生产为几乎所有现代电子设备供电的组件所涉及的复杂输入、输出和流程序列面临着许多风险，行业专家表示必须迅速解决这些风险。

美国商务部长最近在接受 CNBC 采访时表示：“如果美国无法再获得目前在中国台湾制造的芯片的情况下，那将是一个可怕的情况，将是一场深刻而直接的衰退。”

根据波士顿咨询集团 (BCG) 和半导体行业协会 (SIA) 2021 年 4 月的一份报告，“半导体是仅次于原油、成品油和汽车的全球第四大交易产品。”半导体供应链的重要性不容小觑，因为芯片在几乎所有现代技术中都有应用，包括医疗设备和电信设备，并支撑着许多维持社会运转的基础设施。 因此，各国政府现在正在广泛讨论供应链弹性——即保证供应不会因自然灾害或人为障碍而中断。美国、日本、印度和几个欧盟政府最近都与中国台湾公司代表团会面，鼓励他们在各自国家开展业务。

美国对中国半导体产业的迅速增长感到震惊，漂亮国为了进一步对抗中国，现在正试图扩大禁令范围，以涵盖用于制造不太先进的芯片并由 ASML 以及日本公司尼康和佳能提供的深紫外 (DUV) 光刻系统。在美国国内方面，拜登通过CHIPS法案，该法案“建立投资和激励措施，以支持美国的半导体制造、研发和供应链安全”，并授权 520 亿美元的资金资助符合条件的制造商。

确保供应链安全的挑战是巨大的，因为它拥有所有行业中最复杂的生产流程之一。半导体产品类别有 30 多种类型，每种都针对电子子系统中的特定功能进行了优化。然后，制造通常需要多达 300 种不同的投入，包括原始晶圆、商品化学品、特种化学品和散装气体。这些输入由 50 多种高度工程化的精密设备处理

供应链也分布广泛。为了说明芯片从头到尾的旅程，全球半导体联盟和埃森哲的 2020 年报告提供了25,000 英里跋涉的示例。首先是从密歇根州运来原料硅——以及从德克萨斯州运来化学品——到台湾制造晶圆。这些晶圆从台湾运往马来西亚进行测试和组装，然后从那里运往德国慕尼黑进行模块组装。完成后，芯片将前往中国进行原始设备制造 (OEM) 组装，然后，出于本示例的目的，将前往加利福尼亚的客户进行最后一次访问。

对深厚的技术知识和规模的需求导致了高度专业化的全球供应链，其中各地区根据其比较优势发挥不同的作用，供应链中不同国家的高度相互依赖意味着它们可以依靠自由贸易在世界各地运输不同的设备和功能，以优化生产。独立、“自给自足”的本地供应链的替代方案将导致芯片价格整体上涨 35-65%，并“最终导致最终用户的电子设备成本更高”。

世界上最先进的半导体产自中国台湾，占制造能力的 92% 左右，而韩国则占其余 8%。两者都构成“可能因自然灾害、基础设施关闭或国际冲突而中断的单点故障，并可能导致芯片供应严重中断。”美国主导电子设计自动化和核心 IP (74%) 以及逻辑 (67%)。在“离散、模拟和其他（包括传感器和光电）”类别中，美国占37%，东亚以 33% 紧随其后。在内存方面，东亚占 70% 的主导地位，其次是美国占 29%。在制造方面，美国以41%的设备领先，其次是东亚占 36%。东亚在其余三个类别中领先——材料（57%）、晶圆制造（56%）和组装、包装和测试（43%）。

使事情复杂化的是供应链中大量的投入。虽然 IC 设计公司的投入相对较少，但像纬创资通或富士康这样的系统公司必须维持数万个组件的库存。在每个阶段，从最初的设计到将芯片交付给制造商再到安装最终产品，供应链中都存在风险和瓶颈。最近一些引人注目的中断包括劳动力短缺、大流行和地区封锁状态。

其他问题包括贸易争端以及乌克兰战争导致的竞争加剧。例如，芯片行业使用的稀有气体氪和氙80%以上是从中国和乌克兰采购的。乌克兰从俄罗斯采购了许多稀有气体，俄罗斯也是氯氟烃和氦气的主要来源。

计划不周是半导体行业面临的另一个问题，这导致了最近的汽车芯片危机。电子公司和特斯拉手头通常有 3-6 个月的库存，这为他们在芯片短缺期间提供了缓冲。

其他问题

虽然共识是芯片短缺和出货问题将在今年下半年缓解，但整个半导体供应链充满了鲜为人知的漏洞，这些漏洞随时可能导致问题。SEMI在4月6日向美国商务部提供的有关半导体供应链风险的评论中强调了一些例子，其中包括缺乏生产石英器皿和溅射靶等材料和组件所需的合格机械师。润率低导致高纯度湿化学品生产缺乏扩张，以及成熟节点 200 毫米生产工具的市场紧张。

此外，由于囤积，储存和输送气体和材料所需的许多类型的阀门、容器和组件现在的等待时间长达 40 周。森林火灾甚至会污染洁净室。中国控制着约 80% 的钨矿开采生产，其中 95% 的供应由一家中国公司控制，而全球 45-50% 的钯供应来自俄罗斯。

政府法规（例如对化学品的环境控制）可能会导致供应链各环节放缓。台湾对制造商进口少量化学品的法规要求注册程序平均需要三到四个月才能完成. 如果第一次试运行不顺利，公司可能需要重新进行整个注册过程。

另一个基本投入是人才；该行业迫切需要能够进行半导体研发和设计的合格人才——不仅在芯片本身，而且在供应链中使用的流程中。5 月，台积电 (TSMC) 宣布计划招聘 8,000 多名员工，而 6 月，美国内存芯片制造商美光已经是台湾最大的外国雇主，拥有约 10,000 名员工，宣布计划再增加 2,000 名员工。不仅是铸造厂在招聘，供应链上的许多公司也在招聘。全球最大的 IC 封装和测试服务提供商 ASE Technology 去年 9 月宣布计划为其高雄生产基地招聘 2,000 多名员工。默克在12 月宣布了 170 亿新台币 ( 5.68 亿美元）的扩张计划，包括增加 400 名新员工。整个行业对人才的需求是巨大的。