半導體是構建數位經濟的基礎技術，存在於從智慧型手機、汽車到飛彈系統等各種各樣的物體之中。半導體是在美國發明的，如今大部分晶片仍是在美國進行設計。但現在，半導體的生產主要在世界的另一端展開。
而生產集中在海外的情況構成了問題，這在新冠疫情期間曾清清楚楚地暴露出來，當時一連串晶片出現短缺。即使另一場疫情不會馬上到來，美國在晶片上依賴其他國家也是有風險的。尤其是台灣，中國已威脅要佔領台灣，而且台灣也容易遭受大地震的侵害。
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在兩任總統的任期內，美國政府都已施壓和激勵手段並舉，試圖讓晶片製造業迴流到美國。他們將目光投向了蘋果公司（Apple）等企業。這些公司本身不生產晶片，但卻設計最尖端的晶片，並擁有將至少一部分晶片製造帶回美國的籌碼。
蘋果公司帶我參觀了其合作夥伴的設施，讓我見證了美國晶片供應鏈的重生。這項剛剛起步的行動比亞洲晚了數十年，但終於開了個頭。
作為矽晶圓製造工藝的第一步，矽石在高溫爐中熔化。中圖：經過研磨和開槽的矽錠。右圖：晶圓分選設備。（Christopher Payne for WSJ）蘋果公司供應鏈的起點在得克薩斯州謝爾曼（Sherman）的環球晶圓美國（GlobalWafers America）。該公司將提純的矽石（北卡羅來納州的沙子是優質來源）加工成12英寸的晶圓，這些晶圓隨後將被刻上數兆個晶體管，成為晶片。
這些矽石在華氏2,500度的高溫下熔化，在一個名為拉晶機的35英尺高機器內形成完美的矽「晶體」。這些機器實際上是將矽晶體加工成重達數百磅的圓柱形晶錠。
晶錠被線鋸切割成晶圓，然後穿梭於多台機器之間進行拋光、測試和裝箱，以便送往供應鏈的下一階段。
利用切割技術將晶體切割成晶片狀。（Christopher Payne for WSJ）
矽晶圓在德克薩斯州謝爾曼市的一家工廠進行拋光。（Christopher Payne for WSJ）
謝爾曼的一塊矽晶片在研磨後。（Christopher Payne for WSJ）晶片製造廠（或稱晶圓廠）內最引人入勝的景象之一，是複雜的架空運輸系統，它將晶圓從一台機器運送到另一台機器。晶圓裝在特殊的運載盒中，在一個類似於紐約市地鐵的軌道系統上運行，該系統有慢車線和快車線、車站停靠點以及一個複雜的調度系統。
環球晶圓擁有這樣的系統，不過真正錯綜複雜的系統是在規模大得多的晶圓廠內，比如台積電（Taiwan Semiconductor Manufacturing）正在亞利桑那州建設的一家晶圓廠。這些晶圓廠每天運送晶圓的總距離相當於繞地球40圈。
在環球晶圓工廠，一台高架升降運輸機將晶圓從一台機器運送到另一台機器。（ALEXANDER HOTZ/WSJ）這種機器被稱為極紫外光刻機，它將激光射入熔融的錫液中，以產生出在地球自然環境中不存在的極紫外光（EUV）。光線從極其光滑的反射鏡上反彈回來，如果將這些反射鏡放大到美國那麼大，鏡面上最大的凸起也不會比一根頭髮粗多少。在中間，光線從一個類似模板（即掩膜版）的物體上反彈，上面刻有晶片的數十億個晶體管圖案。光線將數百個晶片「繪製」在以超過20倍重力加速度飛速移動的晶圓上。
左圖，菲尼克斯阿斯麥培訓中心的工人正在處理EUV光刻機的一個部件。右圖，一片成品矽晶圓具有鏡面般的表面。（Christopher Payne for WSJ）台積電在亞利桑那州的沙漠中建造了一座晶片晶圓廠。另一座計劃於明年投產，第三座計劃於2030年前投產。台積電還規劃了後續的另外三座晶圓廠，以及兩座「先進封裝」設施，在那裡晶圓被切割成單個晶片，並連接到使晶片能在設備中發揮作用的接口上。台積電為這個項目總計購入了約2,000英畝的土地，並表示項目將耗資1,650億美元。儘管該項目的規模是如此之大，但與台積電在台灣建造的設施相比仍相形見絀，那裡有四座工廠，月產超過10萬片晶圓。台積電的亞利桑那州工廠可能在十年或更長時間內都無法達到那樣的產量。
台積電的亞利桑那州工廠生產蘋果公司的A16晶片，這是為iPhone 15和入門級iPad提供動力的邏輯晶片。iPhone 17的A19晶片使用了更先進的技術，這種技術僅在台灣可用。輝達（Nvidia）的Blackwell AI晶片也在台積電亞利桑那州工廠裡生產。製造出來的晶片必須運往亞洲進行封裝。
左圖：一名員工在進入台積電潔淨室前通過風淋室。中圖：菲尼克斯的新建工程。右圖：在該廠蝕刻到矽晶圓上的蘋果A16晶片。（Christopher Payne for WSJ）蘋果公司幫助台積電發展成為全球晶片領導者，為該公司提供了建設新工廠所需的寶貴客戶承諾，而這些工廠主要位於台灣。英特爾（Intel）等美國晶片製造商同樣需要客戶的晶片購買承諾，才會擴大它們在美國國內的晶片製造業務。
在這些半導體工廠裡，我沒有看到很多工人。晶片製造是高度自動化的。美國試圖將半導體行業遷回本土，並不是因為這會帶來大規模就業。這樣做是為了解決戰略薄弱環節，而解決這一弱項需要有競爭力的運營。
供應鏈的最後階段是設備組裝。蘋果公司在休士頓的一家富士康（Foxconn）工廠有一項規模不大的業務，每小時組裝約10台AI伺服器。蘋果公司正在這家工廠裡增加更多製造業務，計劃將那裡一個空置的倉庫改造成一條生產Mac Mini桌上型電腦的組裝線。與iPhone的大體量相比，Mac Mini也是蘋果公司的一款小眾產品。
在休士頓富士康工廠，一名工人正在為蘋果伺服器安裝晶片。（Christopher Payne for WSJ）
如今大部分晶片仍是在美國進行設計，而生產集中在海外的情況構成了問題。（Christopher Payne for WSJ）最終組裝是蘋果公司供應鏈中勞動密集程度更高的部分。休士頓的組裝線僱傭了數百人，相對於亞洲的組裝線來說規模很小，亞洲的iPhone生產廠可能有數十萬人在工作。
測試結束後，從工作站移除蘋果伺服器。（Christopher Payne for WSJ）
