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短缺與供應鏈

拜登面對螢幕，在Zoom上向一群執行長宣布：「我們國家已經太久沒為了超越全球的競爭對手，而做必要的大規模、大膽投資。」他坐在白宮羅斯福總統的肖像之下，舉起一塊12吋的矽晶圓，訓斥那些高管「在研發與製造方面落後……¹我們必須加油」。螢幕上的19名高階主管中，有許多人認同他的說法。

為了討論美國對晶片短缺的反應，拜登邀請了台積電等外國公司以及英特爾等美國晶片製造商，還有飽受半導體嚴重短缺之苦的知名用戶來開會。福特（Ford）與通用汽車（GM）的執行長通常不會受邀參加晶片的高層會議，通常他們也對這種會議不感興趣。但2021年一整年間，隨著世界經濟與供應鏈因新冠疫情所造成的中斷而動盪，世界各地的人開始意識到，他們的生活與生計有多麼依賴半導體。

2020年，就在美國開始對中國實施晶片鎖喉策略，切斷中國一些領先的科技公司取得美國晶片技術的管道時，第二個晶片鎖喉點開始掐緊了世界經濟的部分領域，某些類型的晶片變得難以取得，尤其是廣泛用於汽車的基本邏輯晶片。這兩個晶片鎖喉點有部分相關。華為等中國公司至少從2019年開始就在囤積晶片，為未來可能遭到美國制裁預做準備，中國的晶片製造廠則是盡可能地買進製造設備，以防美國決定加強對晶片製造設備的出口限制。

然而，中國的囤積只解釋了一部分新冠疫情期間出現的晶片鎖喉點。更大的原因在於新冠疫情爆發後，晶片訂單出現巨大波動，因為企業與消費者都調整了對不同商品的需求。

2020年，隨著數百萬人為了在家工作而升級電腦，個人電腦的需求激增。隨著愈來愈多的生活轉移到線上，資料中心對伺服器的需求也成長了。汽車公司起初削減了晶片訂單，預計汽車銷量將大幅下滑。結果當需求迅速恢復時，他們發現晶片製造商已經把產能重新分配給其他客戶。

美國汽車政策委員會（American Automotive Policy Council）的資料顯示，世界上各大車廠在每輛汽車上使用上千個晶片，即使只缺一個晶片，汽車也無法出貨。2021年的大部分時間，汽車製造商都面臨買不到晶片的窘況。據業界估計，這些汽車公司2021年的產量比沒有面臨晶片短缺時少了770萬輛，相當於²2100億美元的收入損失。

拜登政府與多數媒體都把晶片短缺解讀為供應鏈問題。白宮委託外界針對供應鏈的弱點寫了一份250頁的半導體報告。不過，半導體短缺的主因並不是晶片供應鏈的問題。有些供應確實中斷了，例如馬來西亞因新冠疫情而封城，影響了當地的半導體封裝作業。但根據研調機構IC Insights的資料，2021年全球生產的晶片比以往多——超過1.1兆個半導體裝置，與2020年相比³成長了13％。半導體短缺的主因是需求成長，而不是供給問題。那是新的個人電腦、5G手機、AI資料中心所帶動的需求，最終而言，是我們對運算力永無止境的需求所驅動的。

因此，世界各地的政界人士誤判了半導體供應鏈的困境。問題不在於晶片業分散的生產流程對新冠疫情及隨之而來的封城因應不當。很少產業安然度過這場疫情、沒受到嚴重干擾。晶片業出現的問題，尤其是汽車晶片的短缺，主要是因為汽車廠在疫情爆發初期瘋狂又衝動地取消訂單，再加上他們採用「及時生產」（just-in-time）製程，幾乎沒有容錯的餘地。對於收入受到數千億美元衝擊的汽車業來說，他們理當重新思考自己的供應鏈該如何管理。

另一面，半導體業則是迎來豐收的一年。除了大地震以外（這是機率很低、但不是零的風險），實在很難想像和平時期的供應鏈衝擊比晶片業2020年初以來度過的情況還要嚴重。2020年與2021年晶片產量的大幅成長，並不是跨國供應鏈受損的跡象，而是跨國供應鏈奏效的跡象。

然而，各國政府應該比過去更認真地思考半導體的供應鏈。過去幾年，供應鏈帶給我們的真正啟示，跟脆弱性無關，而是跟獲利與權力有關。台灣的非凡崛起讓我們看到，一家公司有遠見、有政府資金的支援，如何改造整個產業。與此同時，美國限制中國取得晶片技術的限令則顯示，晶片業的鎖喉點有多強大。不過，中國半導體業過去10年來的崛起也提醒了所有人，這些鎖喉點並非持久有效。國家與政府往往可以找到迴避鎖喉點的方法，儘管那麼做既耗時又代價昂貴，有時甚至是極其高昂的代價。此外，技術轉移也會削弱鎖喉點的效力。

只有當少數兩三家公司掌控鎖喉點時，這些鎖喉點才有效，而且理想情況下，只有一家公司掐緊鎖喉點的效果最好。雖然拜登政府承諾⁴「與產業界、盟友、夥伴」合作，但對於晶片業的未來，美國與其盟友並非完全一致。

美國想扭轉其晶片製造占比下降的局面，並在半導體設計與機台方面維持主導地位。然而，歐洲與亞洲國家希望在高價值晶片的設計市場搶占更大的市占率。與此同時，台灣與南韓都沒有打算放棄他們在製造先進邏輯與記憶體晶片方面的市場領先地位。當中國把擴大產能視為國安必要條件時，未來美國、歐洲、亞洲之間可瓜分的晶片製造業務量有限。如果美國想增加市占率，其他國家的市占率就必須減少。美國暗中希望從其他擁有現代晶片製造廠的區域奪取市占率。然而，在中國之外，全球所有的先進晶圓廠都位於美國的盟國或親美的國家。

不過，南韓打算維持它在記憶體晶片的領先地位，同時試圖擴大在邏輯晶片領域的地位。南韓總統文在寅指出：「半導體業者之間的競爭，開始吸引一些國家加入。我國政府也將與我國業者團隊合作，讓韓國⁵維持半導體強國的地位。」韓國政府在平澤市挹注了大量資金，那裡曾是美軍基地，現在是三星設立大廠的地方。從應用材料到東京威力科創（Tokyo Electron）等各大晶片設備商也在當地開了分公司。三星表示打算在2030年以前，在邏輯晶片事業上投入逾1000億美元，在記憶體晶片的生產上也會投入類似規模的資金。三星集團創辦人的孫子李在鎔因賄賂罪而入獄服刑，2021獲假釋出獄。韓國司法部的釋放理由是⁶「經濟因素」，據媒體報導，這些經濟因素中也包括預期李在鎔會為三星做出重大的半導體投資決策。

三星及規模較小的韓國競爭對手SK海力士雖獲得韓國政府的支持，卻夾在中美兩國之間，兩國都試圖說服南韓的晶片巨擘到國內建立更多的生產設施。例如，三星最近宣布計畫在德州奧斯汀擴大及升級先進邏輯晶片的生產設施，據估計將耗資170億美元。不過，這兩家南韓公司在升級中國廠房的提議上都面臨美國的仔細審查。據報導，美國對SK海力士施壓，要求SK海力士不要把EUV機台轉移到⁷中國無錫的工廠，施壓拖延了該廠的現代化，可能也為SK海力士帶來可觀的成本。

南韓不是唯一推動晶片公司與政府「團隊合作」的國家（套用文在寅總統的說法），台灣政府仍積極保護其晶片業，一般普遍認為這是台灣在國際舞台上最大的籌碼。張忠謀表面上已從台積電完全退休，但仍擔任台灣的貿易代表。他的主要關注重點、也是台灣關注的重點，仍是確保台積電在全球晶片業維持核心地位。台積電打算在2022年至2024年投資逾1000億美元來升級技術及擴大晶片產能。這些資金大多會投資在台灣，但台積電也打算升級位於中國的南京廠，並在美國的亞利桑那州開設新廠。不過，這兩家新廠都不會生產最先進的晶片，因此台積電最先進的技術仍將留在台灣。張忠謀持續呼籲半導體業的「自由貿易」，並預警如果不這麼做，「成本會上升，科技發展會減緩」。與此同時，台灣政府也一再透過干預來支持台積電，包括壓低台幣匯率，讓台灣的出口品⁸更有競爭力。

歐洲、日本、新加坡是另外三個尋求新半導體投資的地區。有一些歐盟的領導人建議，歐陸可以「大規模投資」生產3奈米或2奈米的晶片，⁹讓歐洲的晶圓廠處於領先地位。由於歐陸在先進邏輯晶片的市占率很低，上述建議不太可能實現。比較可行的是，歐洲說服英特爾等大型的外國晶片公司建造新廠，為歐洲的汽車製造商提供穩定的供貨。新加坡持續為晶片製造提供大量的激勵措施，最近獲得美商格芯投資40億美元建設新廠。

與此同時，日本正提供台積電巨額補貼，讓台積電與索尼¹⁰合作設立一家新的晶片製造廠。在盛田昭夫等高管退休後的幾十年間，日本失去了許多晶片製造事業，但索尼仍保有一個規模可觀、獲利豐厚的事業，生產可感應圖像的半導體，這種半導體用在許多消費裝置的攝影鏡頭中。不過，日本補貼台積電新廠的決定，主要不是為了幫助索尼。日本政府擔心，晶片製造要是持續外移，日本在供應鏈中仍有強勢地位的環節（例如機台與先進材料）也會轉移到國外。

日本現在很需要新的盛田昭夫，美國則是迫切需要新的葛洛夫。美國在晶片業仍有令人羡慕的地位，掐住了晶片業的許多鎖喉點（包括軟體與機台），而且美國對這些鎖喉點的掌控跟以往一樣強大。輝達等公司看起來可能會在AI等運算趨勢的未來扮演關鍵角色。此外，在晶片新創企業退流行10年之後，矽谷過去幾年在設計新晶片的無廠房公司投入了大量資金，這些公司通常專注於精進AI應用的新架構。

然而，在製造晶片方面，美國目前是落後的。美國製造先進晶片的主要希望是英特爾。英特爾經過多年的放任自流，於2021年任命派特．基辛格（Pat Gelsinger）為執行長。基辛格生於賓州小鎮，職涯始於英特爾，曾獲得葛洛夫的提攜指導。他後來離開英特爾，在兩家雲端運算公司擔任高職，之後才被英特爾找回來扭轉頹勢。他規劃了一套雄心勃勃、耗資巨大的三方面策略。第一是奪回英特爾在製造的領導地位，超越三星與台積電。為此，基辛格與ASML達成一項協定，讓英特爾率先取得下一代的EUV機台，預計將於2025年準備就緒。如果英特爾能在競爭對手之前學會使用這些新機台，這些機台就可以提供技術優勢。

基辛格策略的第二方面是推出代工事業，與三星及台積電直接競爭，為無廠房晶片公司生產晶片，為英特爾爭取更多的市占率。英特爾投下鉅資，在美國與歐洲興建工廠，打造潛在代工客戶所需的產能。然而，要讓代工事業獲利，可能需要爭取到一些生產先進產品的客戶。也就是說，英特爾必須縮小與三星及台積電之間的技術落差，代工策略才有可能奏效。

然而，英特爾轉向代工業之際，剛好碰到其資料中心晶片的市占率持續下降——既是因為來自AMD與輝達的競爭，也是因為亞馬遜網路服務、Google等雲端運算公司正在設計自己的晶片。

英特爾的成敗，端看它是否能夠執行基辛格的策略，以及三星或台積電會不會出現失誤而定。摩爾定律的延續，需要這些公司每隔幾年就推出新技術，因此英特爾這兩家競爭對手很容易面臨重大延誤。然而，英特爾的策略還有一個令人不安的第三方面：尋求台積電的協助。英特爾開始在公開場合鼓吹新一波的晶片民族主義，以及對依賴亞洲生產的擔憂。它努力從美國與歐洲政府獲得補貼、在國內建造晶圓廠。「世界需要一個更平衡的供應鏈，」基辛格說，「上帝決定了石油儲存量在哪裡，¹¹我們可以決定晶圓廠在哪裡。」然而，英特爾一方面試圖解決內部晶片製造問題，一方面又把愈來愈多的先進晶片生產外包給台積電設在台灣的最先進工廠。

美國政府開始考慮先進晶片的製造集中在東亞的問題，因此說服台積電與三星在美國開設新廠。台積電計畫在亞利桑那州設廠，三星則是在德州的奧斯丁附近擴廠。這些晶圓廠的設立，有部分是為了安撫美國政客，但它們也將為國防與其他關鍵的基礎設施生產晶片，美國比較希望在國內製造這些晶片。然而，台積電與三星都打算把絕大部分的產能及最先進的技術留在自己國內。即使美國承諾補貼，也不太可能改變這點。

美國的國安官員有愈來愈多聲音在討論是否利用晶片設計軟體與製造設備的出口管制，來脅迫台積電在美國和台灣同步推出最新製程技術。或者，台積電也可能被迫承諾，在台灣每投入一美元的資本支出，也必須在台積電的日本、亞利桑那州或新加坡的新廠投入一美元的資本支出。這些行動可能會開始減少全球對台灣晶片製造的依賴。但目前而言，美國政府並不願施加必要的壓力，因此全球對台灣的依賴仍會持續增加。