半導(dǎo)體制造的新戰(zhàn)略關(guān)注不僅有利于為國防應(yīng)用提供安全的芯片供應(yīng)，更代表了一種對(duì)工業(yè)重要性更全面的理解。在芯片法案及相關(guān)強(qiáng)有力激勵(lì)措施的鼓舞下，美國開始計(jì)劃并建設(shè)空前規(guī)模的新半導(dǎo)體晶圓制造廠。比如，英特爾、德州儀器、美光、臺(tái)積電、韓國三星和格羅方德等美國和外資企業(yè)都將推出重大投資計(jì)劃。經(jīng)濟(jì)發(fā)展專業(yè)人士認(rèn)識(shí)到，芯片工廠通常是制造和創(chuàng)新“集群”的焦點(diǎn)，其特征是技術(shù)密集型公司的集聚，大量的熟練工人，以及提供芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)相關(guān)課程的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和培訓(xùn)中心。芯片法案提供了一個(gè)重大機(jī)會(huì)，但要想讓這個(gè)機(jī)會(huì)結(jié)出碩果，則需要精明、有效的執(zhí)行。

拜登政府認(rèn)識(shí)到重振美國創(chuàng)新和制造業(yè)的戰(zhàn)略意義，于2021年發(fā)起了一項(xiàng)促進(jìn)幾個(gè)關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域“回流”的倡議，尤其是半導(dǎo)體制造業(yè)。雖然兩黨都認(rèn)識(shí)到，與其他國家相比，美國的半導(dǎo)體生產(chǎn)能力在數(shù)量和質(zhì)量上都有所落后，但相關(guān)立法卻遲遲未能出爐。幸運(yùn)的是，相關(guān)協(xié)議最終在2022年8月達(dá)成，通過一項(xiàng)全面法案為科學(xué)研究提供支持，包含2800億美元的投資計(jì)劃，其中520億美元聯(lián)邦資金用以促進(jìn)美國芯片制造的擴(kuò)張，可謂是前所未有。半導(dǎo)體制造的新戰(zhàn)略關(guān)注不僅有利于為國防應(yīng)用提供安全的芯片供應(yīng)，更代表了一種對(duì)工業(yè)重要性更全面的理解。

新冠肺炎疫情提高了公眾和國會(huì)對(duì)半導(dǎo)體民用應(yīng)用重要性的認(rèn)識(shí)。芯片短缺開始影響汽車、智能手機(jī)和其他關(guān)鍵消費(fèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)。然而，疫情只是一劑催化劑，暴露了美國在半導(dǎo)體戰(zhàn)略供應(yīng)方面的長期弱點(diǎn)。數(shù)十年來，美國在岸芯片制造能力一直在下降，因?yàn)槊绹絹碓揭蕾囉诓粩鄶U(kuò)張的脆弱的全球供應(yīng)鏈，尤其是先進(jìn)芯片供應(yīng)鏈。俄烏戰(zhàn)爭的爆發(fā)進(jìn)一步凸顯了這些弱點(diǎn)；并暴露出美國對(duì)于臺(tái)灣（臺(tái)積電）和韓國（三星）半導(dǎo)體芯片的依賴達(dá)到了新的高度。

在芯片法案及相關(guān)強(qiáng)有力激勵(lì)措施的鼓舞下，美國開始計(jì)劃并建設(shè)空前規(guī)模的新半導(dǎo)體晶圓制造廠。比如，英特爾、德州儀器、美光、臺(tái)積電、韓國三星和格羅方德等美國和外資企業(yè)都將推出重大投資計(jì)劃。這些新工廠一旦投入運(yùn)營，將減少美國對(duì)外國芯片制造業(yè)務(wù)的依賴，并將惠及美國所有下游制造業(yè)。

由于這些獨(dú)特的高科技投資引發(fā)的“外溢”效益，在美國建立新的半導(dǎo)體制造廠可能會(huì)刺激眾多國內(nèi)制造業(yè)。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展專業(yè)人士認(rèn)識(shí)到，芯片工廠通常是制造和創(chuàng)新“集群”的焦點(diǎn)，其特征是技術(shù)密集型公司的集聚，大量的熟練工人，以及提供芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)相關(guān)課程的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和培訓(xùn)中心。值得研究的是這種“集群”的產(chǎn)生要素，以了解新的芯片制造設(shè)施如何催化其所在的美國地區(qū)的額外制造活動(dòng)。

建造先進(jìn)的半導(dǎo)體晶圓廠可以吸引投資到附近的制造企業(yè)，這些企業(yè)可以提供晶圓廠運(yùn)營所需的設(shè)備和材料。西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室東亞國家安全顧問約翰·維韋（John Verwey）說:“當(dāng)你建造一個(gè)前沿制造設(shè)施時(shí)，你不僅僅得到了一個(gè)前沿制造設(shè)施，而是支持工廠運(yùn)行的化學(xué)供應(yīng)商、材料供應(yīng)商、口罩供應(yīng)商和設(shè)備供應(yīng)商的生態(tài)系統(tǒng)?！蹦壳?，英特爾、臺(tái)積電、三星、格羅方德和其他芯片公司在美國建立新晶圓廠的計(jì)劃正在吸引數(shù)十億美元的投資，這些投資不僅用于芯片，還用于生產(chǎn)國內(nèi)芯片制造所需的化學(xué)品和材料。創(chuàng)新是主要的驅(qū)動(dòng)力，因?yàn)椤靶戮A廠將渴求化學(xué)原材料，因?yàn)樵诿總€(gè)晶圓上進(jìn)行的工藝越來越多……包括光刻步驟、清洗步驟、沉積步驟和蝕刻的數(shù)量，”塔夫茨大學(xué)工程學(xué)院的教授邁克爾·科比特說。隨著步驟的增加，管理這些令人難以置信的高科技過程對(duì)材料、設(shè)備、供應(yīng)品和人才的需求也在增長。

德克薩斯州就是一個(gè)有力的例子。該州擁有超過200家半導(dǎo)體相關(guān)制造工廠，其中絕大多數(shù)為當(dāng)?shù)卦O(shè)備制造商，如德州儀器、恩智浦、英飛凌和三星的設(shè)備制造商和材料供應(yīng)商。這些上游公司隨著芯片制造廠的成長和激增而擴(kuò)張。

這一點(diǎn)在2021年8月得到了印證，彼時(shí)三星正在考慮在德克薩斯州中部建立一個(gè)新的工廠。該州半導(dǎo)體用石英的制造商Schunk Xycarb科技公司表示，如果三星選擇德克薩斯州，Schunk將在那里建立第二家工廠，并“加快招聘和設(shè)備采購”。同樣，Huntsman公司在2021年9月宣布，將擴(kuò)大得克薩斯州專業(yè)半導(dǎo)體級(jí)胺的產(chǎn)能，以支持“不斷增長和充滿活力的半導(dǎo)體行業(yè)”，并“滿足我們的許多客戶對(duì)這些至關(guān)重要的產(chǎn)品的北美供應(yīng)源的要求”。

同樣，Merck KGaA在2021年12月表示，將在美國四個(gè)地點(diǎn)投資約10億美元用于電子材料、研發(fā)和產(chǎn)能擴(kuò)張，以支持?jǐn)U大國內(nèi)半導(dǎo)體生產(chǎn)。2022年1月，臺(tái)灣僑力化工開始在亞利桑那州首府菲尼克斯建造一座價(jià)值1億美元的工廠（臺(tái)積電也再次建造一個(gè)晶圓廠），生產(chǎn)用于半導(dǎo)體蝕刻和清洗的氫氟酸。與此同時(shí)，法國液化空氣公司宣布將在菲尼克斯投資6000萬美元建設(shè)工廠，向當(dāng)?shù)匾患野雽?dǎo)體制造商供應(yīng)超高純度的氫氣、氦氣和二氧化碳。

除了提高制造先進(jìn)半導(dǎo)體所需的先進(jìn)技術(shù)和工業(yè)能力外，新的晶圓廠建設(shè)還需要支持能夠利用這些能力的分支行業(yè)。

英特爾與荷蘭QuTech公司合作，計(jì)劃重新利用傳統(tǒng)的硅制造工藝來制造硅量子位，以滿足量子計(jì)算的大量需求。英特爾量子硬件主管詹姆斯·克拉克稱:“我們的研究證明，一臺(tái)全尺寸的量子計(jì)算機(jī)不僅是切實(shí)可行的，而且可以在現(xiàn)有的芯片工廠投入生產(chǎn)。”

此外，美國半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造企業(yè)芯科科技于2021年宣布，將出售汽車和基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)，完全專注于物聯(lián)網(wǎng)所需的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)是指服裝、墻壁覆蓋物、廚房電器、包裝等非計(jì)算對(duì)象與互聯(lián)網(wǎng)連接的術(shù)語。半導(dǎo)體技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心，這將涉及在紙張、塑料薄膜、金屬箔、墻紙和布料等基材上集成晶體管和電子電路。雖然芯科科技和其他類似公司的成敗尚不得知，但其在半導(dǎo)體技術(shù)方面的核心競爭力是一筆巨大的資產(chǎn)。觀察人士預(yù)測(cè)，與人工智能相關(guān)聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)將在人類活動(dòng)的許多領(lǐng)域帶來生產(chǎn)率、便利性、效率和創(chuàng)新方面的革命性進(jìn)步。

半導(dǎo)體制造依賴于當(dāng)?shù)卮罅康奈镔|(zhì)和人力資本，其中最重要的是擁有從事高科技制造的技能、紀(jì)律和耐力的勞動(dòng)力。豐富的人才庫，能夠提供培訓(xùn)和基礎(chǔ)設(shè)施的教育機(jī)構(gòu)，包括研究型大學(xué)和專業(yè)社區(qū)大學(xué)，可以有力地吸引半導(dǎo)體制造業(yè)入駐。此外，這些機(jī)構(gòu)和設(shè)施可以吸引投資到具有類似要求的其他類型的先進(jìn)制造業(yè)。

當(dāng)英特爾在2021年宣布計(jì)劃斥資200億美元在亞利桑那州建造兩個(gè)新的晶圓廠時(shí)（該州當(dāng)時(shí)已經(jīng)有其他晶圓廠），公司發(fā)言人觀察到“多個(gè)晶圓廠聚集在一個(gè)地方會(huì)帶來很多好處，包括獲得強(qiáng)大的人才渠道，建立供應(yīng)鏈合作伙伴的生態(tài)系統(tǒng)，以及可靠的基礎(chǔ)設(shè)施來支持我們的電力、用水和其他公用事業(yè)需求。”

對(duì)德克薩斯奧斯汀公司來說，吹噓“該地區(qū)突出的勞動(dòng)力是吸引新工廠的主要因素之一”，這些新工廠來自于特斯拉、Plastikon Industries、德國大陸（Continental AG）等公司和其他制造商。奧斯汀地區(qū)制造商協(xié)會(huì)（ARMA）非常注重勞動(dòng)力發(fā)展，其創(chuàng)始人在2021年表示:“與德克薩斯州其他地區(qū)相比，奧斯汀的獨(dú)特之處在于我們先進(jìn)的制造業(yè)勞動(dòng)力。我們正在生產(chǎn)很多電子產(chǎn)品、儀器儀表和半導(dǎo)體，這真的創(chuàng)造了充滿活力的勞動(dòng)力，吸引了特斯拉等很多先進(jìn)的工廠來到這里?！?/p>

在一個(gè)地方設(shè)立半導(dǎo)體制造廠，可以吸引其他技術(shù)密集型行業(yè)的制造商，因?yàn)檫@些制造商希望與一家芯片制造商開展研發(fā)和生產(chǎn)合作。

特斯拉公司于2021年將總部從加州遷至德克薩斯州，一年后在奧斯汀郊區(qū)的新工廠開始生產(chǎn)Model Y電動(dòng)汽車。這些舉措在一定程度上反映了它與三星的合作關(guān)系，后者也在奧斯汀擴(kuò)大芯片制造產(chǎn)能。三星已經(jīng)在其位于奧斯汀的工廠生產(chǎn)特斯拉的完全自動(dòng)駕駛（FSD）芯片，三星生產(chǎn)的LED正應(yīng)用于特斯拉的“智能大燈”。三星在德克薩斯州的新工廠距離特斯拉的工廠只有40分鐘的路程，預(yù)計(jì)將為特斯拉Cybertruck等汽車生產(chǎn)下一代FSD，該汽車將采用特斯拉的硬件4.0計(jì)算機(jī)。作為世界最大的電動(dòng)汽車制造企業(yè)，特斯拉與三星電子的合作可能始于尋找電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車所需的電子零部件。

2018年，AT&T和三星聯(lián)合宣布在三星奧斯汀園區(qū)創(chuàng)建美國“首個(gè)以制造業(yè)為重點(diǎn)的5G創(chuàng)新區(qū)”，現(xiàn)在該創(chuàng)新區(qū)以AT&T的無線技術(shù)和三星的5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為特色。兩家公司表示，他們選擇奧斯汀作為基地，“是因?yàn)槟抢飶?qiáng)大的半導(dǎo)體制造業(yè)”。該園區(qū)的目的是“為5G如何影響制造業(yè)提供真實(shí)的理解，并為智能工廠的未來提供洞察?！?/p>

自從半導(dǎo)體行業(yè)開始發(fā)展以來，芯片制造商們就把一些由公司前輩創(chuàng)立的本地企業(yè)分拆出來，這種做法一直延續(xù)到今天。當(dāng)員工離開公司去追求新的想法和戰(zhàn)略，或者母公司決定進(jìn)入新的領(lǐng)域或剝離自己的某些專業(yè)領(lǐng)域時(shí)，就會(huì)進(jìn)行分拆上市。雖然其中很多都失敗了，但也有一些取得了驚人的成功——在某些情況下完全蓋過了母公司的風(fēng)頭。

最著名的例子是仙童半導(dǎo)體公司（Fairchild），該公司于1957年在后來被稱為“硅谷”的加州山景城成立。仙童的員工創(chuàng)立了應(yīng)用材料（AM）公司、英特爾公司、國家半導(dǎo)體（NS）公司和先進(jìn)微器件公司，這些公司打造了工業(yè)史上一些最重要的創(chuàng)新，包括MOS和CMOS集成電路技術(shù)。根據(jù)2014年的一項(xiàng)追蹤研究，仙童的創(chuàng)始人和員工在舊金山灣區(qū)建立了90多家科技公司市值超過2萬億美元。

2008年，臺(tái)灣半導(dǎo)體制造商聯(lián)華電子的子公司NextPower 科技成為首家大批量生產(chǎn)薄膜太陽能電池的臺(tái)灣公司。2010年，臺(tái)積電投資2.58億美元在臺(tái)灣建立了薄膜太陽能研發(fā)中心。2011年，臺(tái)積電剝離了其太陽能業(yè)務(wù)，當(dāng)時(shí)臺(tái)灣太陽能電池產(chǎn)業(yè)已超過日本和德國，在全球排名第二。

2003年，臺(tái)積電成立了一家分拆公司VisEra，以開發(fā)和運(yùn)營光學(xué)傳感器的代工生產(chǎn)。2016年，VisEra成為臺(tái)積電全資子公司。2021年，臺(tái)積電開始減持即將上市的VisEra的股份，當(dāng)時(shí)臺(tái)積電是唯一的所有者。如今，VisEra是全球領(lǐng)先的獨(dú)立圖像傳感器代工供應(yīng)商，也是唯一能夠制造超薄光學(xué)指紋解決方案的代工公司。

最后，熟悉產(chǎn)業(yè)集群研究的人都知道，技術(shù)密集型公司集中在一個(gè)特定的地理區(qū)域會(huì)產(chǎn)生“交叉?zhèn)魇凇毙?yīng)，因?yàn)椴煌尘暗膭?chuàng)造性個(gè)體會(huì)正式或非正式地聚集在一起分享想法和信息，或在集群內(nèi)從一個(gè)工作崗位轉(zhuǎn)移到另一個(gè)工作崗位。19世紀(jì)英國經(jīng)濟(jì)學(xué)家阿爾弗雷德·馬歇爾首次對(duì)產(chǎn)業(yè)集群進(jìn)行學(xué)術(shù)研究，他說在這些地方：“交易的秘密就在空氣中?！边@些好處是偶然的，不能輕易量化或衡量，但它們是真實(shí)的和可以觀察到的。其結(jié)果可能是新技術(shù)、新公司和新行業(yè)的誕生。

伯克利大學(xué)教授Enrico Moretti在其備受贊譽(yù)的著作《新就業(yè)經(jīng)濟(jì)》中提供了許多現(xiàn)實(shí)世界中的例子，說明當(dāng)不同的高科技產(chǎn)業(yè)社區(qū)聚集在一處時(shí)會(huì)發(fā)生交叉?zhèn)魇?。例如，在硅谷醫(yī)學(xué)研究和視頻游戲這兩個(gè)看似不相關(guān)的領(lǐng)域，“以'嚴(yán)肅游戲’的形式交織在一起，用尖端游戲技術(shù)來治療疾病”，比如“旨在提高記憶力和注意力的游戲類軟件，甚至可能有助于治療自閉癥和精神分裂癥等疾病”。

這些影響在臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的誕生地新竹科技園就可見一斑。其結(jié)果是形成了一個(gè)研究機(jī)構(gòu)、制造商和供應(yīng)鏈公司的密集集合，其中園區(qū)內(nèi)相關(guān)行業(yè)工作人員之間的各種互動(dòng)，可以說是臺(tái)灣現(xiàn)代化轉(zhuǎn)向的支點(diǎn)，以及（聯(lián)華電子和臺(tái)積電等公司）將臺(tái)灣轉(zhuǎn)變?yōu)槿螂娮赢a(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵中心的主要原因。斯坦福大學(xué)經(jīng)濟(jì)政策研究所的一份報(bào)告顯示：“這個(gè)社區(qū)內(nèi)的緊密溝通促進(jìn)了模仿、問題的共同解決、信息和管理、技術(shù)、就業(yè)市場、新公司和新產(chǎn)品的專有知識(shí)的轉(zhuǎn)移?！?/p>

值得注意的是，積極的公共和私人伙伴關(guān)系將使得半導(dǎo)體投資產(chǎn)生積極的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，臺(tái)灣和奧斯汀不是唯一的例子。紐約州的“地區(qū)振興”是一個(gè)具有指導(dǎo)意義的案例研究，關(guān)于公共和私人倡議如何合作開發(fā)一個(gè)充滿活力的納米集群。紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校納米尺度科學(xué)學(xué)院擁有獨(dú)特的研究設(shè)施，這是全球鑄造廠在紐約州北部建立晶圓廠的關(guān)鍵因素。紐約州不得不與奧斯汀、德累斯頓和新加坡等地競爭，但現(xiàn)有的研究設(shè)施加上該地區(qū)優(yōu)秀的教育系統(tǒng)和大量的國家補(bǔ)貼，成功地吸引了一個(gè)主要的代工廠（合同工廠）。該州的投資取得了巨大的成功，創(chuàng)造了三倍于預(yù)期的直接就業(yè)機(jī)會(huì)，并為地區(qū)增長提供了巨大的刺激——以及相關(guān)的稅收收入。格羅方德隨后在沒有政府援助的情況下擴(kuò)張。該公司現(xiàn)在芯片法案的支持下計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大，這將再次在整個(gè)地區(qū)創(chuàng)造大量的建筑收入和額外的高科技、高薪工作。

如上所述，重點(diǎn)是對(duì)半導(dǎo)體制造的投資會(huì)在相關(guān)的高科技行業(yè)創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)，而且在關(guān)鍵的新興行業(yè)或許更加重要，如人工智能、量子計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)。先進(jìn)的研究設(shè)施結(jié)合實(shí)際的制造技術(shù)將成為未來地區(qū)和國家增長的關(guān)鍵。

新興產(chǎn)業(yè)給地區(qū)帶來的具體利益難以預(yù)測(cè)。然而，考慮到芯片制造對(duì)一個(gè)地區(qū)內(nèi)更廣泛的制造業(yè)的直接和強(qiáng)大的刺激作用，我們有充分理由相信，在德克薩斯州、紐約州、亞利桑那州、俄亥俄州和其他州的眾多新的和計(jì)劃中的芯片工廠可以幫助推動(dòng)美國制造業(yè)的更廣泛復(fù)蘇，并促進(jìn)就業(yè)、技能、技術(shù)并最終鞏固美國國家安全。

在此鄭重警告：如果美國想要獲得這些好處，聯(lián)邦政府和各州將需要合作，鼓勵(lì)和促進(jìn)私營部門加快推進(jìn)新建設(shè)項(xiàng)目的能力，并加快與之相關(guān)的環(huán)境審查和地方許可程序。這將需要州和地方政府以及行業(yè)之間的合作，以迅速創(chuàng)造雙贏的解決方案。芯片法案提供了一個(gè)重大機(jī)會(huì)，但要想讓這個(gè)機(jī)會(huì)結(jié)出碩果，則需要精明、有效的執(zhí)行。