原标题：从汽车芯片看世界芯片产业链，中国扮演着什么角色？美国半导体制造为何输给亚洲？
优财网6月20日报，就在上个月的20日，美国总统拜登三天亚洲之行的第一站选择了坐落于韩国京畿道平泽市的三星半导体工厂。拜登在参观结束后的演讲中说，“感谢三星的170亿美元投资，美国将会在得克萨斯州建造一个像这样的工厂，创造3000个高薪岗位。”
2020年3月，新冠病毒的全球大流行引爆了全球制造业的供应链危机，其中应用在手机、电脑和电动汽车的半导体严重缺货造成制造业企业大范围停摆。根据投资银行高盛的统计，大约有169个行业受到半导体短缺影响。
元素半导体。元素半导体是指单一元素构成的半导体，其中对硅、硒的研究比较早。它是由相同元素组成的具有半导体特性的固体材料，容易受到微量杂质和外界条件的影响而发生变化。目前， 只有硅、锗性能好，运用的比较广，硒在电子照明和光电领域中应用。硅在半导体工业中运用的多，这主要受到二氧化硅的影响，能够在器件制作上形成掩膜，能够提高半导体器件的稳定性，利于自动化工业生产。
半导体供应因此被欧美主要国家纳入国家安全视野，美国、西班牙等国陆续宣布将大举投资半导体制造。拜登政府自上任以来不断敦促国会通过法案和预算，支持半导体制造业回归美国，但是国会至今仍未能达成共识。对半导体制造业而言，在美国制造的商业前景究竟如何成为行业争辩的焦点。台积电“在美国政府的怂恿之下”，决定在亚利桑那州的凤凰城投资120亿美元建设一个5纳米晶圆工厂。
各大半导体企业在美国设厂，确实能够让美国增加本地制造，但是将会非常昂贵，在全球市场没有竞争性，尽管美国愿意提供几百亿美元的补助，但这远远不够。从产业结构的角度看，美国已经处在半导体产业链的顶端，不仅在半导体设计端保持领先，在半导体制造机器的生产和电子自动化设计软件方面也占主导地位，因此没必要回头再以比中国台湾高出50%的制造成本去追求制造端的产能。
2020年3月，全球经济遭受疫情冲击，不少制造企业在疫情将造成消费紧缩的假设下，把降低零部件库存列为主要任务。客户的预期下调，半导体制造业企业也顺势将产能下调到低点。不过，欧美国家2020年大规模封城导致消费者反而因在家办公和娱乐需求，紧急购买家用电脑、电视和平板等消费性电子产品，再加上学校停课，青少年对游戏设备的需求也瞬间攀升。更超乎市场预期的是，疫情初期停产的汽车业也因为美国民众基于防疫考量避免搭乘公共交通工具、Uber等，意外面临强劲需求，美国新车供给严重短缺，二手车价格跟着水涨船高，汽车价格整体大幅上涨。
消费电子产品和汽车对半导体的需求，在供给不足下意外形成了竞争关系。对台积电这样的半导体代工厂，因为车用半导体营收占比小，紧急需求容易被忽略。多年来，手机和游戏平台因为数量优势，对台积电的营收贡献达到50%，而车用半导体对营收贡献从未超过5%。以2019年为例，全球市场产出14亿部手机，但只制造了9300万辆汽车；从获利和运营角度出发，半导体代工业者选择先供货给消费电子制造商，如手机、电脑和游戏机等。
造成车用半导体被代工业者相对忽视的原因是多年存在的产业结构问题。一般汽车需要1000片芯片、电动车需要2000片-3000片，随着汽车自动化程度的提高，芯片使用数量还将持续增加。车用半导体行业多年来由五家欧美企业掌握，包括英飞凌、恩智浦、瑞萨、德州仪器和意法半导体，市场平稳时这些企业通常将两三成的生产业务外包给像台积电这样的代工企业，但在汽车需求走弱时也优先砍掉这些外包订单。
2020年车用半导体企业也如常操作，但是当时消费电子产品已经需求旺盛，代工业者提醒车用半导体企业，如果因为疫情而取消或减少订单，代工业者将会把产能转给其他产品，原本用于车用半导体的产能将一去不复返。正因为这样的产业结构问题，车用半导体自2020年下半年开始出现严重缺货，导致汽车制造业部分产能被迫停摆。2021年4月，德国商务部长甚至为了本国的汽车业向中国台湾求助。
拜登政府自2021年初上台后，就不断寻求解决供应链安全和半导体缺货问题，美国商务部2021年9月对半导体制造商和客户进行大规模问卷调查，寻求改善供需关系。最后，美国商务部归结，解决方案应从“在美国本土制造更多半导体”着手。目前在美国本土生产的半导体仅占全球12%。
在拜登政府的政策刺激下，三星宣布在得克萨斯州投资170亿美元、德州仪器投资300亿美元，存储芯片企业美光（Micron）也宣布将扩大在美国的产能。但是在美国生产具有价格竞争优势的半导体并不容易，在过去数十年的时间里，美国原有的半导体完整产业链和人才已大幅消失。出于安全考量，美国国防部自2019年就开始邀请台积电在美国设厂，但是台积电基于成本因素一直裹足不前，直到2020年才宣布在亚利桑那州的凤凰城设立工厂，接着2021年6月台积电总裁魏哲家证实在亚利桑那州投资120亿美元的工厂已经动工，预估在2024年开始生产5纳米芯片，主要供应美国汽车的人工智能设备。
美国本土制造比在其他已经具备完整制造生态的国家多出35%-45%。不仅成本，制造人才的短缺和文化层面的问题也是美国本土制造的障碍。张忠谋指出，美国便宜的土地和电费相当具有优势，但是在亚利桑那州寻找有竞争力的技术人员和工人将会是挑战，毕竟制造业工作在美国并不受欢迎。不仅如此，派出中国台湾管理层到美国工厂不会有帮助，“不同品牌的电脑可以串在一起使用，但是不同文化的人无法被放在一起后就运转。”中国台湾的管理层可以交出最好的结果，不代表他们到海外也能交出类似成果。
承认美国制造缺乏竞争力的格尔辛格，选择以“安全”为诉求。在全球半导体短缺危机中上台的他提出，“世界需要一个更强大、地缘政治更多元的半导体供应链。”随后，格尔辛格宣布在俄亥俄州投资200亿美元建立新工厂，并扩大在俄勒冈州、亚利桑那州和新墨西哥州的产能。另外，他还宣布在德国、意大利、西班牙和爱尔兰建立新工厂和研发中心。
全球半导体制造不可能脱离对亚洲的依赖，但是目前80%制造在亚洲、20%在欧美的状态过于失衡。他认为战略平衡的供应链应该是50%在亚洲、30%在欧洲、20%在美国，如果我们在2030年前转成50%对50%，那就算完成目标。华尔街投资人对英特尔的计划仍持质疑态度，认为投资美国制造不只充满挑战且回报时间长。
但是格尔辛格的计划让他和拜登政府一拍即合，拜登甚至特别邀请格尔辛格担任他3月在国会发表国情咨文演说的嘉宾。格尔辛格和拜登对国会的共同目标是说服国会通过半导体本土制造业补贴法案。半导体分析师普遍认为，格尔辛格扩大在美国生产最主要的盘算就是获取高额的政府补贴。
为了协助半导体在美国制造，参议院和众议院已分别通过两个独立法案，美国参议院在3月28日通过的520亿美元补贴法案随后和其他支持产业创新、制造业回迁决议被包裹为“跨党派创新法案”。尽管行政部门再三催促国会，但是参、众两院议员5月中才开始就法案内容进行谈判，预期6月中或可能通过。拜登和美国商务部长雷蒙多都多次呼吁国会尽快通过法案，威胁称国会的拖延可能导致美国错过下一轮的科技竞争。雷蒙多在达沃斯论坛指出，当英特尔、三星、美光都在建设未来工厂时，“如果国会不赶快通过法案，它们将不会把工厂设在美国，它们将会继续盖在亚洲和欧洲。”
半导体材料光生伏特效应是太阳能电池运行的基本原理。现阶段半导体材料的光伏应用已经成为一大热门 ，是目前世界上增长最快、发展最好的清洁能源市场。太阳能电池的主要制作材料是半导体材料，判断太阳能电池的优劣主要的标准是光电转化率 ，光电转化率越高 ，说明太阳能电池的工作效率越高。根据应用的半导体材料的不同 ，太阳能电池分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池以及III-V族化合物电池。
交流电和直流电的相互转换对于电器的使用十分重要 ，是对电器的必要保护。这就要用到等电源转换装置。碳化硅击穿电压强度高 ，禁带宽度宽，热导性高，因此SiC半导体器件十分适合应用在功率密度和开关频率高的场合，电源转换装置就是其中之一。碳化硅元件在高温、高压、高频的又一表现使得现在被广泛使用到深井钻探，发电装置中的逆变器，电气混动汽车的能量转化器，轻轨列车牵引动力转换等领域。由于SiC本身的优势以及现阶段行业对于轻量化、高转换效率的半导体材料需要，SiC将会取代Si，成为应用最广泛的半导体材料。
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半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体是指一种导电性可控，范围从绝缘体到导体之间的材料。从科学技术和经济发展的角度 来看，半导体影响着人们的日常工作生活，直到20世纪30年代这一材料才被学术界所认可。
半导体（semiconductor）指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。
无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。
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