全球半导体短缺令人不安 美国制造的计算机芯片数量在不断减少

美国总统乔·拜登（Joe Biden）的行政命令要求对关键产品的供应链进行审查，从而使人们关注了美国半导体生产能力长达数十年的下滑。半导体是计算机，电话，车辆和设备中使用的逻辑和存储芯片。根据半导体行业协会的数据，美国在全球半导体制造中所占的比例仅为1990年的37％，仅占12％。

美国工业（包括汽车和国防工业）使用的88％的半导体芯片在美国境外制造似乎并不重要。但是，以下三个问题使它们成为全球电子行业的领导者对美国至关重要：能力，高全球需求和有限的投资。

较低的能力

美国芯片公司越来越依赖国际合作伙伴制造他们设计的芯片，这反映了美国能力的下降。美国半导体公司占全球芯片销售市场的47％，但在美国制造的却只有12％。要想达到更快，更智能的电子技术，就需要芯片设计创新，而创新又取决于现有的最先进的制造技术。

半导体制造的进步基于每平方毫米晶体管的数量，而晶体管的数量是芯片中最小的电子元件。被称为晶圆厂的最先进的半导体制造技术和设施被标记为5纳米，即百万分之一毫米。数字指的是工艺而不是任何特定的芯片功能。通常，纳米级额定值越小，每平方毫米的晶体管就越多，尽管这是一个复杂的，具有许多变量的画面。最高的晶体管密度约为每平方毫米1亿个。

台湾和韩国的三星正在开发3纳米晶圆厂，而美国尚未建立7纳米晶圆厂。英特尔宣布，其7纳米晶圆厂要到2022年下半年或2023年初才能投入生产。这使美国无法制造最先进的芯片。

全球需求旺盛

随着大流行，对手机，笔记本电脑和其他在家工作的设备的需求以及互联网的日益使用，给晶圆厂施加了压力，要求它们增加为这些产品交付的芯片数量。全球汽车行业预测，在大流行期间对汽车的需求将下降，因此减少了对用于汽车安全，控制，排放和驾驶员信息系统的半导体芯片的订单。汽车工业已经重新开始生产，但是现在面临着半导体芯片的短缺。

最近，八名州长要求拜登加倍努力“敦促晶圆和半导体公司扩大生产能力，和/或暂时将其现有产品的一小部分重新分配给汽车级晶圆生产。” 这种“适度”的重新分配不能不引起其他地方的短缺。而且它不能很快完成。例如，台湾半导体巨头台积电（TSMC）报告说，从下订单到交货的交货期为六个月，而生产一个芯片估计最多需要三个月的时间。

中国研究实验室的一名工人拿着用于汽车雷达系统的芯片 

有限的联邦投资

台湾，韩国，新加坡和中国政府每年在其半导体产业上投资数百亿美元，这表明。这些投资不仅包括设备本身，还包括向下一代晶圆厂迁移所需的研发和工具开发。在美国，这种激励措施仍然很少。

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台积电计划今年仅在晶圆厂上投资25-280亿美元，并承诺投资120亿美元在亚利桑那州兴建一个晶圆厂。从这个角度来看，亚利桑那州的台积电晶圆厂预计将开始每月处理20,000个晶圆，而台湾和中国大陆现有的台积电工厂则有100万个晶圆。

拜登关于供应链的行政命令是确定改善美国半导体行业前景所需投资的重要一步。