近期，美國產經智庫《Employ America》梳理了過去50 年來的半導體發展史，探討美國失去競爭優勢的原因，以史為鑒，重新奪回技術前沿。

文章指出，「產業政策」美國半導體產業發展中扮演著非常關鍵的角色。然而，隨著行業的成熟和競爭環境的變化，政策框架也發生了變化。自20世紀70年代以來，產業政策逐漸被輕資本的「科學政策」戰略所取代，而大型企業和輕資產創新企業取代了由小型和大型生產企業組成的強大生態系統。

盡管這一戰略最初取得了成功，但它創建了一個脆弱的體系。比如，「科學政策」顯然扮演著一個角色，但它的視野過于狹隘，側重新思想的發展，而不是將技術轉往資本。制程技術的創新是一種「實踐」的過程，需要不斷建立與營運新的生產線。但在美國的低資本環境中，半導體產業很難做到邊做邊學。

技術創新發生在供應鏈的每一個環節，并受益于多樣化的參與者和充滿活力的勞動力市場。勞動力不僅是技術前沿的成本中心，而且是創新過程的關鍵投入。

半導體在現代工業經濟中扮演著至關重要的角色，它們的技術路線太重要了，不能以短期盈利能力為指導。政府有機會也有責任利用產業政策，在下一次短缺發生之前阻止它，同時確保美國保持其在技術前沿的地位。

最近，富士康(Foxconn)子公司和主要芯片設備制造商（Foxsemicon）正在考慮在美國建廠，這是該公司在美國的第一家工廠。與此同時，越來越多的公司響應美國政府的號召，將關鍵的科技零部件制造業搬回美國。

「我們正在積極評估在美的第一家工廠，但尚未最終敲定，」公司首席執行官兼總裁Kevin Chiu對日經亞洲(Nikkei Asia)表示。

「如果這個計劃成為現實，它將從一個小規模的生產基地開始，在那里開發最高端、最先進的芯片工具和零部件?！?/p>

不過在美國投資建廠，現實挑戰也十分明顯。建廠的成本至少是在臺灣建廠的2.5至3倍、 「我們能否在那里找到足夠多合格的工人，可能仍然是個大問題。此外，我們必須與客戶討論他們是否愿意支付更高的價格。」

有消息稱，英特爾將斥資約200億美元在亞利桑那州新建兩家芯片工廠，也勢必面臨同樣的基礎設施問題（比如合格的工人）。

勞動力冗余有助于確保公司能夠迅速內部化過程改進，同時也培訓了下一代的工程師和技術人員。然而，這些關鍵因素卻在歷史進程中被視為「冗余」而遭剔除，造成美國公司高度依賴外部制造工廠的局面。雖然極力邀請臺資企業赴美，也只是試圖通過購買解決問題，并未降低對單一供應商的依賴。

面對尖端半導體的短缺和創新能力的下降，美國政策制定者正在考慮認真干預。解決目前的短缺可能為時已晚，但防止下一次短缺的時機就是現在，以史為鑒，猶未為晚。

01

美國半導體的兩種產業政策

行業早期，美國政府通過混合使用供應激勵、需求支持和監管協調來指導，創建出一個強大、以創新為中心的競爭生態系統。其中，產業政策對半導體早期發展起了關鍵作用，因為她為各種參與者劃分了各自角色：

小公司在技術前沿進行試驗，而大公司則追求流程改進，以確保這些創新的規模擴大。政府的需求確保了試驗在財政上是可行的，而技術轉讓條例確保了大公司和小公司之間分享取得的進展。

重要的是，定期購買為企業提供了必要的流動性，使它們可以在不依賴大規模一次性產品的情況下繼續迭代。這種工業政策方針鼓勵創新，確保小公司能夠獲得國內大規模生產創新設計的機會，同時允許大公司獲得大規模生產這些創新設計的好處。

隨著行業的成熟和競爭環境的變化，政策框架也發生了變化。自20世紀70年代以來，產業政策逐漸被輕資本的「科學政策」戰略所取代，而大型企業和輕資產創新企業取代了由小型和大型生產企業組成的強大生態系統。盡管這一戰略最初取得了成功，但它創建了一個脆弱的體系。

如今，這個行業一方面受到了脆弱的供應鏈的限制，這些供應鏈僅滿足少數擁有巨大投資護城河公司的需求，另一方面則受到了許多輕資產設計公司的限制，這些公司無法產生或獲取流程改進。盡管美國半導體行業在上世紀90年代重新占據主導地位，但如今——由于這種政策方針的影響——美國半導體行業的技術和商業優勢比以往更加脆弱。隨著臺積電對英特爾的崛起，美國已經失去了技術前沿，美國公司面臨嚴重的供應瓶頸。

疫情暴露的供應鏈瓶頸表明，半導體生產是一個關鍵的經濟和國家安全問題——鑒于其作為一種通用技術的地位，在幾乎所有主要供應鏈中都可以發揮作用。雖然「科學政策」顯然扮演著一個角色，但它的視野過于狹隘，側重新思想的發展，而不是將技術轉往資本。制程技術的創新是一種「實踐」的過程，需要不斷建立與營運新的生產線。但在美國的低資本環境中，半導體產業很難做到邊做邊學。

技術創新發生在供應鏈的每一個環節，并受益于多樣化的參與者和充滿活力的勞動力市場。勞動力不僅是技術前沿的成本中心，而且是創新過程的關鍵投入。

02

1940 到1960 年代：半導體產業由國防主導

在半導體行業成立之初，美國政府利用產業政策和科學政策幫助培育了半導體公司的多元化生態，以確保任何科學可行的方法在經濟上也可行。財政支出為這個高度投機的行業提供了必要的流動性。該戰略需要持續的干預，以保持創新和充滿活力的競爭生態系統。

國防部利用采購協議和準監管措施，確保企業的生態系統和技術進步的廣泛分散。政府合同為早期的公司創造了一個現成的市場，而國防部渴望扮演第一個客戶的角色。有了大規模生產半導體的需求的保證，產能投資對許多小型、早期的公司來說在財務上是可行的。

作為許多公司的核心客戶，國防部對該行業的最新技術發展有明確的看法，并利用這一觀點直接促進公司和研究人員之間的對話和知識共享。與此同時，「第二來源」（second source）合同要求國防部購買的任何芯片必須由至少兩家公司生產，并將采購與技術轉讓聯系起來。國防部甚至要求貝爾實驗室和其他大型研發部門公布技術細節，并廣泛授權他們的技術，以確保創新的基石能夠提供給國防部可能與之簽訂合同的所有公司。

這一體系加速了創新的步伐，并迅速蔓延到整個行業。政府采購協議確保了投資者愿意消費，而增加對重復資本貨物的支出有助于創造重大的流程改進。與此同時，工人們在整個系統中自由流動，應用在一家公司獲得的知識來改善其他公司的生產過程。

這種競爭環境——加上那個時代的反壟斷方法——鼓勵了大公司的大型研究實驗室的發展，以及小公司的瘋狂實驗。成功的實驗有助于創建新的大公司，或者被已經存在的大公司擴大規模。來自國防部的工業指導幫助推動技術向新的方向發展，同時保持工業能力的一致性和針對性。至關重要的是，這一戰略隱含著對整個行業新技術的開發的特權，而不是使任何單個公司的收入最大化或成本最小化。如果企業需要投資并持有資本貨物，融資是可行的。政府保護了這個行業不受所謂的「市場規律」的影響，這樣一來，重點就可以繼續放在創新和生產上，而不是被狹隘地理解為經濟成功。

然而，到20世紀60年代末，該行業發展得如此之快，以至于政府采購——因此政府通過第二源合同等手段實施準監管的能力——已變得相對不重要。雖然半導體工業的存在是基于20世紀40年代后期的軍事采購，但到60年代后期，軍事采購只占不到四分之一的市場。

03

70年代：商用市場發展，半導體進入黃金時代

20世紀70年代，在商業應用蓬勃發展和缺乏嚴肅的國際競爭之間，是美國國內半導體企業的黃金時代，盡管政府采購和指導相對不那么重要。

ICE半導體數據（1955-1973美國公司的半導體銷售額），紅色曲線為政府采購的占比顯著下降趨勢。制圖Alex Williams 、 Hassan Khan

雖然工業政策促進了早期的創新和產能建設，但它在上世紀70年代的相對缺失幾乎沒有引起注意?？梢钥隙ǖ氖?，政府采購在20世紀70年代仍然發揮了一些作用，但私營企業開始認真地將電子產品整合到它們的供應鏈中，成為了更重要的采購商。大規模生產計算機最初也與半導體的發展有著某種共生關系，其對芯片的需求推動了封裝、集成技術的進步。

事實上，國防部的優先事項開始與商業客戶的優先事項有意義上的分歧。國防部為特定的軍事問題尋求利基解決方案，特別是開發非硅基或抗輻射硬化半導體，這些都沒有多大的商業應用。政府和半導體公司都認識到這個行業不再需要直接的指導，雙方的需求開始出現分歧。

在20世紀70年代，蓬勃發展的非國防市場意味著在沒有政府支持和協調的情況下，成功的小公司和大公司共存。技術改進轉化為工藝改進，進而推動進一步的技術改進。諸如MOS ICs、微處理器、DRAM等新發明將產業推向新的高度，并遞歸地提出進一步的創新路徑。

在一個普遍繁榮和創新的環境中，半導體作為通用技術脫穎而出，在整個經濟中得到了廣泛的應用。盡管大型研究實驗室和國內制造代表著大量資產，但缺乏國際競爭和蓬勃發展的市場，確保了大多數投資最終都能取得成功，無論是在創新方面還是在利潤方面。

04

80年代：日本的崛起

然而，這種競爭環境所灌輸的樂觀和慷慨在上世紀80年代被中斷。當時，在日本國際貿易產業省的產業政策指導下，美國將市場和技術主導地位輸給了日本企業。

日本采取了與美國相同的政策，以迅速擴大產能并主導全球市場，比如集中指導、采購協議、廉價融資。然而，日本奉行的戰略略有不同，它專注于為出口而打磨產品、更好地理解技術，而不僅僅是軍事利益。一旦DRAM成為標準，成為半導體行業中最大的單一市場之一，日本很快就占據主導地位。

當美國政府不得不為半導體創造最初市場時，日本能夠圍繞一個快速增長且已經存在的市場來構建其產業政策。正因如此，日本能夠實施比美國更嚴厲的政策——建設基礎設施，協調計算和半導體等領域的合資企業——因為，日本知道自己的產品有現成的商業市場。雖然政府支持和協調投資的戰略與美國在50年代和60年代使用的戰略相同，但是，用于實施該戰略的戰術是為適應80年代的競爭環境而量身定制的。

ICE半導體數據，隨著日本產品激增（綠線），美國全球半導體份額呈顯著下降。制圖Alex Williams 、 Hassan Khan

來自日本的競爭對美國公司產生了巨大影響。許多人在隨后的洗牌中永久性地退出了DRAM市場。作為回應，該行業還成立了倡導團體，協調生產，游說關稅和貿易政策干預。

半導體工業協會游說政府對日本「傾銷」采取保護措施，而半導體研究公司(SRC)的成立是為了組織和資助與商業市場相關的半導體學術研究；SEMATECH是由行業成員和國防部共同資助的，最初的目的是按照早期的行業政策，促進企業之間的橫向合作。然而，它很快轉向關注供應商和制造商之間的垂直整合，以最小化成本。

落后的半導體已經成為商品，可互換，并根據單位成本進行判斷。由于技術和經濟因素的共同作用，傳統的垂直整合公司在20世紀80年代開始解體。鑒于當時美國的經濟形勢，在競爭激烈得多的全球市場上，人們幾乎沒有興趣投資于低附加值活動的產能。

Alex Williams 、 Hassan Khan根據ICE半導體數據計算。

垂直一體化企業（IDM，Integrated Device Manufacturer）也開始解體。由于MOS 電晶體開始主導市場，專門制造「晶圓廠」變得經濟，因為各公司開始采用類似的設計原則，代工（foundry）模式隨之發展，而專注于設計的無晶圓廠（fabless）也因此誕生。大型代工巨頭與專注于設計的「無晶圓廠」（fabless）小公司共存，后者只生產設計，不生產芯片。

理論上，這為這些「無晶圓廠」公司保留了靈活性，以追求創新的設計策略，同時最小化間接成本。上世紀90年代，美國企業率先推出了新產品類別，而日本企業則面臨著來自韓國進入者的競爭，因此，美國工業界采納了這一戰略，導致了市場份額的復蘇。

在政策方面，美國再也沒有回到國內產業政策上來。相反，外國工業政策成功得益于國內整合、壟斷、貿易保護主義和為科學研究提供資金。

05

90年代：「科學政策」進入高潮，美國重奪優勢

由于該行業面臨80年代的技術和競爭變化，90年代見證了美國「科學政策」高潮。上世紀90年代，政府沒有回歸產業政策——無論是美國過去使用的那種，還是更受日本通產省影響的那種——而是將「科學政策」的引入視為半導體制造業政府行動的新范式。

「科學政策」的重點是，培養政府與各企業的合作關系、產業研發與學術研發的密切結合、研究分工，以及允許新創企業透過輕資產運行的產業結構。

「科學政策」的目標在于，從建立一個強大生態系與供應鏈，轉變為建立公私機構來協調研究人員、Fabless設計公司、設備供應商與大型公司間的復雜關系，讓企業不需投入高昂的研發費用，也讓政府避免大量的投資支出。

圖表來自于1994年由半導體工業協會生產的國家半導體技術路線圖，展示了科學政策背后的策略。

「科學政策」的中心主題是非冗余的效率，這與早期的產業政策側重于冗余和重復，形成對比。早期產業政策大大加快創新步伐，并確保了整個供應鏈對于單個公司的失敗將是穩健的，但這確實意味著大量的重復投資。盡管這種方法有助于推動流程改進的采用，靜態股東價值最大化表明，這種重復在經濟上太浪費了。

前幾十年的產業政策促進了大規模就業，這是創新的核心動力，而上世紀90年代的「科學政策」為了盡可能降低效率而避免了這種做法。

工人經常更換公司、「邊做邊學」是創新的核心途徑。事實上，經濟地理學中的「非貿易的相互依賴」文獻在一定程度上解釋了半導體行業工人大群體的融合對該行業快節奏創新的重要性。雖然在一個地方保持大量的工人是許多進步的關鍵，但在這個新的競爭環境中，它被視為浪費。勞動力是單位成本的重要組成部分，企業相信，如果它們能夠戰略性地縮小規模，全球競爭力就會恢復。

事實上，當時很多美國大型制造企業認為，將內部研究、收購新創、向專利持有者申請使用權結合起來，是最有性價比的途徑，不僅降低了風險，還將前期開發成本轉嫁到別人頭上了。

「垂直一體化是一個陷阱，我們從20世紀90年代末期開始去資產化，對我們所從事的生產活動進行分類：真正有價值的活動；開展大規模生產才會有價值的活動；如果不開展大規模生產，就將之轉移到供應商那里去的活動；應該將普通產品轉移到供應商那里去去生產的活動。我們現在毫不懷疑這些決定的正確性。由于這樣做，我們現在可以在研發方面加大投資，因為在固定資產方面的投資減少了?！挂晃皇澜?00強企業的總裁在《重塑制造業》一書中告訴采訪者。

BLS，美國人口普查局，Alex Williams 、 Hassan Khan計算發現，半導體附加值的增速遠高于雇用步伐（綠線）

在半導體發展的早期，相對對價格不敏感的政府合同占總銷售額的很大一部分，這種低效率被視為創新的成本。隨著外國競爭對手的到來，注重成本的商業市場成為半導體的主要買家，這種能力的重復似乎是一個純粹的成本中心，對許多公司沒有什么好處。

對盈利能力的關注意味著確保盡可能少的工作重復，以便在對價格高度敏感的競爭環境下控制成本。這就產生了一個集體行動的問題，削減開支符合每個公司的利益，但這樣做進一步惡化了美國公司的創新能力。

在20世紀90年代，美國政府沒有回歸到工業政策，而是選擇了成本更低的科學政策。

理想情況下，「科學政策」將允許政府協調企業相互矛盾的節約愿望，而不會在技術上進一步落后。然而，與時代精神相一致的是，美國政府也在努力節約，不會為產業政策在新的競爭環境中取得成功提供大規模的財政支持。

相反，政府將花費更少的錢，并嘗試開創一種勞動分工，允許所有參與者在不犧牲技術前沿的前提下削減成本，以追求利潤。為此，它一方面資助學術研究實驗室的研發，另一方面資助產業集團將研究轉化為商業能力。在某種程度上，這進一步降低了單個公司的研發投資，因為進步只創造了最小的競爭優勢。這種結構沒有建立具有重疊供應鏈的生態系統，而是形成了一種分工，每家企業與機構都負責一個明顯可分割的單獨部分。同時，寬松的貿易政策與密切的貿易網絡，讓企業能更經濟地進入無工廠模式，發展輕資產戰略。

這個戰略「短期上」成功了，到了1990 年代末期，美國重新獲得半導體技術優勢。多數企業將研發工作集中于生產工藝的下一兩個節點，而較遠的研究則由政府資助的學術單位負責，接著再由產業界將學術研究轉為商用，消除研發與生產的重復成本。然而，這會削弱企業的創新能力，大型研究實驗室也逐漸空洞化，只針對少數核心企業的需求研究，供應鏈也更加狹隘。

06

千禧年：「科學政策」脆弱浮現

然而，這一戰略的短期成功是以巨大的長期成本為代價的。勞動力和資本的冗余有助于確保公司能夠迅速內部化過程改進，同時也培訓了下一代的工程師和技術人員。雖然從單一時期內股東回報靜態最大化的角度來看，這種重復可能是「冗余」的，但它對確保長期創新軌跡至關重要。「消除冗余」和「增加脆弱性」是一枚硬幣的兩面。

長期來看，勞動力和資本投資不足會在某些方面顯現出來，比如資產負債表、創新能力，或者兩者兼而有之。就目前情況而言，美國正面臨失去其在前沿設計優勢的危險，而且在前沿制造方面的大部分優勢已經被臺積電奪走。把投資過程的一部分分配給每家公司可能會讓每家公司的資產負債表看起來更加穩健，但由于持續的投資不足，整個行業已經變得更加脆弱。幾十年的最低勞動力成本已經使熟練技術人員和工程師的數量減少，而幾十年的產能投資不足已經阻礙了國內公司應對目前短缺的能力。

中國（包括臺灣）主要半導體產量（全球占比）情況，基于Alex Williams 、 Hassan Khan的計算。

該行業目前的問題是科學政策戰略的自然長期結果，該戰略在20世紀90年代末和21世紀初非常成功。整合和垂直整合的動力集中在學術實驗室的長期研究，大型企業和輕資產的「無晶圓廠」創新者創造了一個搖搖晃晃的競爭生態系統。

由于這些大型企業在競爭格局中占如此大的比例，它們的研發優先級和中間投入需求為整個行業設定了條件。

像英特爾這樣的主要買家可以隱式或顯式地使用他們的相對壟斷權來圍繞他們的需求構建供應鏈。當更廣泛的經濟需求發生轉變時——正如自疫情爆發以來所發生的那樣——這些脆弱的供應鏈很容易越位。這種脆弱性顯然是供應鏈為短期盈利和消除冗余而優化的結果，而不是為整個經濟的需要而調整的結果。

Fabless商業模式的增長情況，基于Alex Williams 、 Hassan Khan的計算。

無論是有意還是無意，這些大型也會圍繞自身的財務需求和計劃來制定技術發展道路。因此，學術實驗室的研發與稅收優化和私營企業單位成本最小化相結合的政策組合，創造了重大的技術路徑依賴。與此同時，從技術意義上講，這些企業「太大而不能倒」：如果它們錯過了流程改進，同樣規模的國內競爭對手的缺席意味著整個行業都錯過了這一進步。在這個意義上，技術政策作為一個整體被委托給了私營行為者。

07

當下: 高度依賴的海外代工

從研發到生產的過程，也出現不一致的回饋?？茖W政策的關鍵，是將知識產權的創新與生產過程的創新分開；也就是說，科學政策優先考慮研究、設計與創意，而不是實施、生產與投資。因此，專注于設計的無工廠公司興起，并將制造外包給海外的代工廠。

但這種做法反而會降低創新速度，因為「邊做邊學」是技術創新的關鍵。工程師會在生產過程中的每一步，以及供應鏈的每個環節尋求創新，將生產外包給代工廠，就會產生工藝上的「黑盒子」。另外，學術研究往往遠離當下的制造問題，因此時常偏離商業化的道路，無法驅動產業的創新。

來自公共（非國防）研發支出在上世紀90年代驟升，后來進入停滯階段，作者根據美國科學促進會數據計算。

考慮到學術研究往往是圍繞著遠離當前生產的問題而構建的，因此，它有時無法為現有技術的替代應用或替代過程驅動的創新路徑提供見解也就不足為奇了。由于「科學政策」讓這個小組負責整個行業的長期創新戰略，這一盲點不容忽視。事實上，摩爾定律的失敗，以及在許多應用中轉向異構芯片的獨特設計，很好地說明了創新往往意味著在任何時候技術發展的多條路徑。

美國聯邦政府研發費用撥款從產業流向大學，作者根據美國科學促進會數據計算。

08

尾聲

歷史表明，科學政策是產業政策的必要補充，但本身是不夠的。協調研發是任何解決方案的必要組成部分，但并非全部解決方案。

為了獲得工藝改進，并確保勞動力具備在技術前沿操作的足夠技能，該行業需要看到持續的產能擴張。然而，正如我們之前所顯示的，在低需求環境下，私營企業明顯不愿進行不確定的投資。產業政策，通過結合政府采購和融資擔保、直接融資等方式，是為該行業提供充足流動性的唯一途徑，以確保產能擴張足夠快，該行業保持在技術前沿。同時，政府有財政能力讓國內企業生產落后的半導體產品，以保障國家安全和供應鏈的彈性理由。從長遠來看，以股東最大化為目標的產業外包政策尚未形成。

同樣重要的是要認識到，整個經濟的強勁需求，因此勞動力市場普遍吃緊，尤其是半導體生產的勞動力市場吃緊，對這些政策的成功至關重要。由政府主導的大規模投資將為不同經驗和技能水平的人創造良好的就業機會。這將創造一個高技能的勞動力，以及大量的機會，這種邊做邊學，推動有意義的過程改進。在高技能、高資本密度的產業中，勞動力的表現幾乎就像另一種形式的資本商品，為投資帶來明顯的紅利。然而，在缺乏足夠的就業機會的情況下，這些專業技能會隨著工人轉移到其他行業而消失。這并不是說提高勞動力技能就足夠了，立法制定培訓計劃而不同時創造必要的工作和投資，將很快證明是弄巧成拙的。

一些人可能會在半導體和其他關鍵行業的產業政策所需資金的規模上退縮。這是一個巨大的市場，有著巨大的價格標簽，現代制造工廠耗資數十億美元。然而，半導體是一項關鍵的通用技術，幾乎進入每個供應鏈。大規模的產業政策可以防止瓶頸拖累經濟增長，同時為我們的國家安全需求創造一個強大的國內供應鏈。相對于半導體技術的初始投資，回歸產業政策的成本要高得多，但回報甚至更高。作為4萬億美元基礎設施建設或兩黨合作的供應鏈法案的一部分，振興落后和領先的行業，回到一個強大的競爭生態系統，是一項不容錯過的好投資。

原文標題：美國半導體簡史：癡迷「降本」如何讓美失去前沿優勢？

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責任編輯:haq