美國是在過去兩年才充分意識到，半導體現在對現代經濟的重要性不亞於石油。
在數位化的世界裡，電動工具通常裝配有追蹤自身位置的藍牙晶片。家用電器已經添加了晶片來管理電力使用。2021年，平均每輛汽車裝有大約1,200個晶片，價值600美元，是2010年的兩倍。
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造成晶片短缺的供應鏈緊張問題令美國深受其害。據諮詢公司艾睿鉑（AlixPartners），汽車製造商去年因晶片短缺損失了2,100億美元的銷售額。與中國之間的競爭引發了擔憂，美國擔心中國可能主導民用或軍用的關鍵晶片領域，甚至阻止美國獲得零部件。
現在，美國政府和公司正花費巨資瘋狂建立國內制造業和保障晶片供應。根據半導體產業協會（semiconductor Industry Association）的數據，自2020年以來，半導體公司在全美提出了40多個項目，價值近2,000億美元，將創造四萬個就業崗位。
這是對晶片行業的大舉押注，該行業塑造了國際經濟競爭格局並決定了各國的政治、技術和軍事優勢。
英特爾公司（Intel Corp., INTC）首席執行官帕特·基辛格（Pat Gelsinger）去年10月在《華爾街日報》（The Wall Street Journal）舉辦的一次大會上稱：「過去50年，石油儲備的位置決定了地緣政治局勢；未來50年，晶片工廠建在哪裡更為重要。」
隨著石油在20世紀頭10年成為工業經濟體的關鍵原料，美國發展成為世界上最大的石油生產國之一。確保半導體供應則更為複雜。儘管各種石油之間大同小異，但半導體的類型、性能和成本卻令人眼花繚亂，而且依賴於涉及多個國家的多層供應鏈，投入的要素數以千種計。鑑於規模經濟的效應，美國不可能一力完成所有這些東西的生產。
美國商務部監督《晶片和科技法案》（Chips and Science Act）實施情況的辦公室的負責人Mike Schmidt稱：「美國的尖端生產為零。」美國總統拜登（Joe Biden）去年8月簽署為法律的《晶片和科學法案》為半導體製造和研究提供520億美元的補貼。Schmidt稱：「我們討論的是讓美國在前沿生產領域全球領先，並在未來創造自我維持的動力。毫無疑問，這是一系列非常雄心勃勃的目標。」
最近影響最大的短缺並不一定涉及最昂貴的晶片。
福特汽車公司（Ford Motor Co., F）首席執行官吉姆・法利（Jim Farley）去年11月份在加利福尼亞州聖荷西的一次晶片高管聚會上說，受晶片短缺影響，北美工廠工人自去年年初以來只有三次工作了整周。由於缺少簡單的晶片，包括F-150皮卡的擋風玻璃雨刷電機所需的40美分的零部件，福特汽車產量比目標低了4萬輛。
直到2014年，總部位於聖地牙哥的瑞思邁（ResMed Inc., RMD）生產的睡眠呼吸暫停治療設備每部都只包含一個晶片，用於處理氣壓和濕度。之後，瑞思邁開始在這些設備中使用蜂窩晶片，這些晶片將用戶夜間睡眠模式報告卡傳送到他們的智慧型手機和醫生那裡。
其結果是，用戶的經常使用率從略過一半攀升到約87%。而持續使用設備的睡眠呼吸暫停患者的死亡率會降低，一個相對簡單的晶片或可幫助拯救生命。
在晶片短缺期間，瑞思邁無法獲得足夠的蜂窩晶片，當時適逢用戶對其設備的需求上升，部分因為一家競爭對手的設備被召回。一些供應商未履行供應協議。患者面臨長達數月的等待期。
瑞思邁首席執行官Mick Farrell說，他懇求長期供應商優先給他的設備供貨，雖然他的訂單相對較小。「我請求給我們提供更多更多的晶片，並請求優先給我們供貨，」他說，「這是事關生死的東西，而不僅僅是讓人感覺好一點。」
該公司對其設備進行了重新設計，用其他更容易獲得的晶片取代那些供應不足的晶片。這些設備在新加坡和雪梨組裝。該公司還尋找新的晶片供應商，甚至倒退回去，推出了一版無蜂窩晶片設備。
儘管晶片短缺狀況已有所緩解，並且該公司最新呼吸設備重新配上了蜂窩晶片，但Farrell擔心晶片供應可能成為瓶頸。
去年5月，多名醫療技術公司首席執行官在電話會議中向商務部長吉娜·雷蒙多（Gina Raimondo）請求幫助，他就是其中之一。雷蒙多的工作人員要求其他聯邦機構將醫療設備劃定為必需品，並幫助買家繞過分銷商、直接與製造商取得聯繫。
這樣的請求也使拜登政府在雷蒙多領導下推動通過《晶片與科學法案》（Chips and Science Act）的努力變得更加緊迫。長期以來，美國一直對產業政策心存疑慮，在這種政策下，是政府而不是市場將資源引導向特定行業。許多經濟學家批評產業政策是在挑選贏家。但許多共和黨和民主黨議員認為，半導體應該是個例外，因為半導體像石油一樣，都有重要的民用和軍事用途。
該法案通過後不久，英特爾在俄亥俄州的一個200億美元的項目破土動工。該公司兩年來一直推動國會通過該法案。美國商務部將於下個月宣布有關該法案的製造業補貼如何發放的指南。
美國科學家和工程師從20世紀40年代開始發明了半導體並將其商業化，如今美國公司仍在半導體供應鏈中利潤最豐厚的環節佔據主導地位，其中包括晶片設計、將設計轉化為實際半導體的軟體工具，以及與日本和荷蘭競爭對手共同主導的蝕刻領域；這類機器的價格可達數百萬美元，半導體製造廠利用它們將晶片設計蝕刻在晶圓上。
但半導體的實際製造已被越來越多地外包給亞洲。據波士頓諮詢公司（Boston Consulting Group Inc.）和SIA的數據，美國在全球晶片製造領域的份額已被侵蝕，從1990年的37%降至2020年的12%，中國大陸的份額已從零左右升至大約15%。台灣和韓國的份額均略高於20%。
先進製程邏輯晶片是電腦、智慧型手機和伺服器的大腦，這方面最領先的製造商是晶片代工廠商台灣積體電路製造股份有限公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., 2330.TW, 簡稱﹕台積電）和總部位於韓國的三星電子（Samsung Electronics Co., 005930.SE）。英特爾位居第三。存儲晶片主要由總部設在美國和亞洲的公司在亞洲製造。較低端的模擬晶片則在世界各地生產，此類晶片在消費品和工業品中通常只執行少數任務。
如此多的晶片生產集中於中國、台灣和韓國這三個熱門地區，美國軍事和政治領導人對此感到不安。他們擔心，與美國的盟友日本於20世紀80年代短暫主導半導體製造業時的情況不同，如果中國在尖端半導體領域取得主導地位，無論是自行做到這一點還是通過攻台達成，都會威脅到美國的經濟和國家安全。
大約從2016年起，美國官員開始阻止中國旨在收購前沿晶片公司和技術的努力。去年7月，當一家加拿大研究公司表示，中國最大的晶片製造商中芯國際集成電路製造有限公司（Semiconductor Manufacturing International Co., 0981.HK, 簡稱﹕中芯國際）已經開始製造7奈米晶片時，美國政府的許多人大為震驚。7奈米製程晶片生產難度原本被認為超出該公司的掌控能力。
在幾乎沒有任何警告的情況下，美國政府在2022年10月7日針對向中國出口的晶片相關產品實施了有史以來的最廣泛限制。長期以來，美國奉行的政策是允許中國的半導體能力得到提升，前提是美國能在該領域保持領先。而美國新實施的晶片管控舉措則更進一步，試圖在美國與其盟友競相向前發展的同時使中國晶片業在原地踏步。
與此同時，美國官員希望聯邦補貼的發放將推動晶片廠建設得足夠大、足夠先進，以便在未來較長時期都能保持競爭力和盈利能力。雷蒙多在接受採訪時說：「我們必須想方設法，利用我們所擁有的每一個優勢籌碼……推動這些公司做大。」她說：「我需要讓英特爾考慮把俄亥俄州規模為200億美元的工廠變成規模1,000億美元的工廠。我們必須說服台積電或三星，讓它們每月生產的晶圓從2萬片提高到10萬片，並且在美國獲得成功、實現盈利。這就是整個競爭規劃。」
如此雄心勃勃的計劃是在晶片製造商處境微妙的時刻推出的，許多晶片商已經看到曾經在疫情早期階段火熱的電子產品需求出現急劇下降。面對這種下滑局面，英特爾正在削減資本支出，而台積電上周也表示，需求疲軟可能導致其今年削減資本支出。
為滿足晶片公司的投資需求，雷蒙多已與私營基礎設施投資者接觸，希望他們能夠參與到晶片項目中來，效仿Brookfield Asset Management Inc.在英特爾亞利桑那工廠的共同投資。去年11月，在巴克萊銀行（Barclays Bank）在新加坡舉辦的一次投資會議上，雷蒙多向700名基金經理提出了這個想法。
她還找過蘋果公司（Apple Inc., AAPL）等晶片客戶，希望他們能購買這些工廠生產的晶片。她說：「我們需要大客戶承諾購買（這些晶片廠的產品），這將有助於降低交易風險，並表明這些晶片是有市場的。」
這些努力似乎在去年12月得到了回報。當時，台積電宣布將把對一家工廠先進製程晶片的投資額提高到400億美元。該在建工廠坐落於鳳凰城北部的大片灌木叢中。這裡裏以前是野驢和土狼的家園，但現如今工程起重機隨處可見，一些全球最先進的製造設備陸續運來。
在去年12月拜登和雷蒙多等政府高官出席的一個儀式上，蘋果公司首席執行官庫克（Tim Cook）和Advanced Micro Devices Inc. （AMD, 簡稱AMD）首席執行官蘇姿豐（Lisa Su）承諾購買該台積電工廠的部分產品。
然而，台積電在一封公開信中對美國商務部表示，儘管其計劃和地方、州以及可能的聯邦補貼讓人興奮，但該廠的成本仍高於在台灣本土建造同類工廠的成本。台積電的創始人張忠謀（Morris Chang）去年11月表示，成本可能相差50%。台積電表錶示，已派遣600多名美國工程師到台灣培訓。
在美國之外，歐洲也有自己的計劃，打算在約10年內將歐洲產能在全球晶片產能中的佔比擴大一倍，與此同時，台灣、中國和其他亞洲國家政府正向晶片行業投入大量資金。除了在亞利桑那州的項目外，台積電還在日本建造一座晶片廠，並考慮在歐洲的潛在投資。
美國生產成本高企，且合格勞動力稀缺，這阻礙了之前美國讓電子產品製造業迴流的努力。印第安納州普渡大學（Purdue University）的校長Mung Chiang說，計算機和工程專業的學生被晶片設計或軟體這些美國公司處於領先地位的領域所吸引，而不是相關的製造業。
Chiang說：「即使他們說，『確實，半導體製造聽起來真的不錯，我想從事這個行業』，但是，他們在哪裡可以學到真正的實際經驗呢？」
普渡大學為此創建了一個專門的半導體項目，希望到2030年每年以面對面和在線上方式頒發1,000多個證書和學位。去年7月，總部位於明尼蘇達州布盧明頓的晶片代工企業SkyWater Technology表示，將投資18億美元在普渡大學校園內建造一座晶圓廠，預計這將得到美國晶片法案的資金支持。
發展美國國內的人才供應僅僅是這場戰鬥的一半。在半導體的許多關鍵原材料投入方面，美國也依賴外國。
在矽晶片上雕刻微型電路圖的光刻機使用高純氖。生產高純氖氣的粗氖氣通常從鋼鐵廠的大型空氣分離裝置獲取。這些空氣分離裝置從空氣中分離鍊鋼爐使用的氧氣時產生粗氖氣。
由於鋼鐵行業在過去的半個世紀中基本上搬出了美國，目前美國國內生產的氖氣非常少。大部分氖氣來自烏克蘭、俄羅斯和中國，但俄羅斯對烏克蘭的入侵使中國成為全球主要氖氣來源。
Electronic Fluorocarbons LLC的執行副總裁Matthew Adams稱：「這對美國來說是一種風險嗎？絕對是。」這家總部位於麻薩諸塞州的公司進口、提純並銷售氖氣和其他氣體。Adams稱：「如果長期禁止從中國向美國出口氖氣，在庫存耗盡後，將導致很大一部分半導體生產關閉。」
晶片製造中使用的其他少數幾種原材料也同樣主要來自中國，例如鎢。鎢轉化為六氟化鎢後用於製造晶片上的晶體管部件。要真正讓美國晶片行業切斷與中國的關係，將需要打破幾十年來的全球化，行業領袖說這是不切實際的。
即使美國做不到擁有整個半導體供應鏈，也確實有機會扭轉近年在一個又一個製造業領域失去領導地位的歷史性模式，包括乘用車、鐵路設備、機床、消費電子產品和太陽能電池板領域。
倡導政府支持製造業的資訊技術和創新基金會（Information Technology and Innovation Foundation）主席Rob Atkinson稱：「我認為我們以前從未這樣做過：有意識地、有針對性地嘗試在一個我們曾經領先的行業重新獲得市場份額。」
