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一顆晶片的誕生要飄洋過海無數次 逆全球化難如登天

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經濟日報 編譯林奇賢/綜合外電

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美國聯邦政府20日宣布,將提供英特爾總計195億美元的補助與貸款,這是晶片法推出...
美國聯邦政府20日宣布,將提供英特爾總計195億美元的補助與貸款,這是晶片法推出以來金額最大的一筆資助。 美聯社
半導體對現代經濟至關重要,從電子遊戲、交通工具、超級電腦,乃至武器系統,各種東西都會搭載晶片。拜登政府正斥資390億美元,吸引企業在美國興建更多工廠,將晶片鏈中的更多製造環節,遷回美國本土。

但就算美國的工廠蓋好,晶片的製造顯然仍難脫全球分工。

從美國半導體製造商安森美生產的晶片(用於電動車動力系統)所走過的環球之旅,便能一窺想與宰制晶片市場的東亞和其他地區脫鉤,是多麼困難。

製造這種名為碳化矽晶片的起點是,美國新罕布夏州的工廠,終點則是在美國道路等地行駛的車輛。但在起點和終點之間,這段過程將倚賴來自超過16國的原物料、五座不同的工廠、橫跨1萬多英里,歷經2,000道製造步驟、以及六個月的時間。

第一步始於安森美位於新罕布夏的工廠,使用來自挪威、德國和台灣的深黑碳粉和矽粉。這些粉末會添加來自美國、德國和日本的石墨和氣體,接著加熱到接近太陽的溫度,會產生一種結晶,構成數百萬顆晶片的主幹。

這幾乎和鑽石一樣硬的結晶,會送到捷克的工廠,使用來自美國、德國、義大利和日本的特殊機器,切成薄的晶圓。

這些晶圓會運往有無塵室的南韓工廠,用自動化的設備,放在來自荷蘭、美國和日本的複雜機器之間。這些機器會使用化學品、氣體和有複雜圖案的光罩,創造只有幾個原子寬的通道,讓電子在傳遞訊息時穿越。

這些晶圓會再切成小顆的晶片,運往中國大陸、馬來西亞和越南的工廠,進行最後的修飾和測試,再來是前往中國大陸和新加坡的全球配送中心。

最終,有些晶片會運到南韓的現代、德國的BMW等車廠,放入電動車的動力系統,其他則賣給加拿大、中國、美國的零件供應商。

第一顆電腦晶片是在美國發明的,但到1960年代末期,為了節省成本,晶片鏈的部分環節開始移到海外。在慷慨補貼的幫助下,亞洲企業開始製造比西方國家更便宜、先進的晶片。

產業數據顯示,美國在全球的晶片製造占比,如今降至僅12%,遠不如1990年的37%。

美國當局正試圖讓更多晶片生產回流本土,藉此提高供應鏈的韌性,避免疫情期間造成的那種昂貴、不符成本效益的半導體短缺。但由於其他國家也繼續砸重金在晶片產業上,所以美國投資規模雖然龐大,在改變全球格局方面,效果也有限。

由於其他國家也繼續砸重金在晶片產業上,所以美國投資規模雖然龐大,在改變全球格局方...
由於其他國家也繼續砸重金在晶片產業上,所以美國投資規模雖然龐大,在改變全球格局方面,效果也有限。路透

波士頓顧問公司和半導體產業協會2020年的一項研究估計,投入500億美元,將使美國製造晶片的占比到2030年增至13%或14%,幫助美國在全球市場至少有一席之地。倘若沒有這些資金,美國的占比將下滑到10%。

至於最尖端的晶片,包含那些有助推動人工智慧(AI)榮景的產品,美國官員如今的說法是,透過新的投資,美國2030年底前將生產全球約20%最先進的邏輯晶片。

穆迪分析近期一份報告說,在可預見的未來,晶片和電子產品的生產可能仍集中在亞洲。安森美全球供應鏈副總裁Chance Finley說,科技公司在激烈的競爭壓力下,在維持低成本的同時又要創新,意味著他們得跟亞洲最熟練的製造商合作。

他說,晶片製造設施成本高昂,介於50億美元至200億美元之間,比一座核電廠還貴,這種特性促使美國國內的晶片業者,將製造過程外包給海外工廠,而非自行生產。晶片恰好又小又輕,便於在全球運來運去。

安森美製造過程中許多階段,都是自行完成,對通常會把特定生產階段委外的晶片公司來說,有些不尋常。其他晶片供應鏈或有不同,但都很國際化。許多都是在台灣進行,這也讓這個島國生產全球逾六成的晶片,只論最先進的晶片的話,更超過九成。

全球半導體聯盟和埃森哲2020年一項研究發現,在最終消費者拿到之前,晶片和其他零件可能會在運送超過2.5萬英里的過程中,跨境70次以上。

另一項由波士頓顧問公司和半導體產業協會進行的研究指出,要在美國打造自給自足的晶片鏈,估計要斥資1兆美元,並會大幅提高晶片和搭載這些晶片的產品價格。

Resilinc執行長Bindiya Vakil說:「我們想在某種程度上達成自給自足,這種想法不切實際。」「無論喜歡與否,我們都是全球供應鏈的一份子。」

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