美国正在觉醒，发现自己制造半导体的能力正在显著下降，而半导体产业正是美国发明和建立的。今天，我们的经济、军事和美国的政治体系都依赖于信息。作为一个国家，我们依靠实时收集、存储、分析和显示的书面文字和视听信息生活。我们生活在一个即时通讯无处不在的世界，包括外层空间。我们要求它，我们非常需要它，最重要的是我们期待它。我们对各种形式的信息的需求不仅无法满足，而且在不知不觉中，我们已经开始期望信息的可用性及其功能价值和目的能够成倍增长。
20世纪90年代中期，很少有人知道智能手机。现在，你已经离不开它们了。它们是当今真正的个人电脑，其计算机处理能力是帮助我们登上月球的"阿波罗11号"计算机的10万倍，内存则是其数百万倍。软件程序提供金融分析、数学计算、游戏和搜索引擎。今天的软件程序可以驾驶汽车、驾驶无人机、引导导弹，假以时日，随着人工智能的进步，它们还将重塑我们所熟悉的世界。没有半导体，这一切都不可能实现。
没有半导体产业，我们所熟知的美国将无法运转，世界上大多数其他国家也是如此。半导体是一种小到肉眼无法观察到其功能的器件，但它却是几乎所有电子产品提供功能的引擎。如果美国失去了在半导体行业的竞争优势，就会在经济、政治和军事上屈从于竞争对手。
重建美国半导体产业
最初，美国占半导体制造能力的100%。如今，这一比例仅为8%。重建我们的地位需要什么？当然需要大量资金，而且，比大多数人意识到的要多得多。1983年，花5000万美元就可以建造一座半导体制造厂。50年后的今天，一个先进半导体芯片制造厂的造价可达200亿至300亿美元。20世纪80年代，一台用于在硅晶片上绘制半导体零件图案的光刻设备的成本约为45万美元。如今，对于最先进的芯片来说，最新的光刻设备可能需要4亿美元。
最近颁布的《CHIPS法案》承诺在五年内投入520亿美元，用于支持半导体行业的研发投资和额外资本投资。该法案对半导体行业的激励设有附加条件，包括与知识产权控制有关的规定，以及哪些产品可以或不可以运给某些客户。半导体设备和制造行业对其中的一些规定提出了异议。但这并不是最重要的问题。要在美国半导体行业中保持竞争力，需要投入大量资金，而这一投资额每年都在成倍增长，520亿美元在这些资金面前显得微不足道。台积电是目前世界上最大、最先进的半导体制造商，每年用于资本设备和研发的费用接近400亿美元。台积电目前占先进半导体制造业的80-90%。
因此，仍有一个基本问题似乎无人问津。为什么我们会失去这样一个在美国发明、在美国发展、由美国主导并对美国的长期未来至关重要的产业的重要组成部分？答案既简单又复杂。
美国为了追求短期利益，心甘情愿地、急切地退出了支撑半导体产业的电子产品客户群。现在，该行业面临着一个问题：谁愿意投资数十亿美元到一个客户群在国外、可以从其所服务的市场附近更根深蒂固、更先进的竞争对手那里获得半导体产品的行业？我们失去的客户群是什么：一般电子产品，特别是消费电子产品。所有电子产品在功能上都依赖于半导体，而这些电子产品主要都不再在美国制造。
现在这种情况是怎么发生的？
录像机的失落，是美国消费电子产业失落的关键。
今年，当你走进拉斯维加斯的消费电子展时，墙上挂着1956年在全国广播公司协会大会上展示的第一台Ampex录像机的照片。在此之前，从来没有人看到过广播级质量的视频演示，哪怕是即拍即播。同年，在距离Ampex公司大门20分钟路程的地方，也就是现在的硅谷，威廉-肖克利成立了肖克利半导体公司。1952年，索尼公司创始人盛田昭夫与其他几家公司一起，以2.5万美元的价格从贝尔实验室购买了生产半导体的许可证。Ampex则没有。1970年，Ampex推出了录像机，比日本推出VHS格式早五年。Ampex拥有录像技术的大部分专利。然而，半导体（而非录像带）即将改变录像机的外形、结构和功能。最终，索尼公司向Ampex公司展示了如何在其产品中采用半导体技术，以换取生产录像机的许可。
由于严重的财务问题，Ampex于1972年放弃了录像机项目。当时，他们的董事会并不知道这一决定对Ampex意味着什么，更不用说对美国了。他们试图挽救公司，避免破产。1970年，Ampex与日本东芝公司签订了制造录像机的协议。Ampex公司本身并不具备大量生产录像机的财力或专业知识。当Ampex取消该项目时，虽然东芝失去了与Ampex的合作关系，但他们并没有失去在准备生产该产品时学到的知识。
20世纪70年代，美国占据了98%的国内半导体市场和约70%的国际市场。在录像机问世之前，录像机的市场总量只有数千台。到20世纪80年代中期，日本的录像机年产量超过5000万台。在顶峰时期，美国几乎家家都有录像机，却几乎没有一台录像机是美国制造的。大多数都是日本制造的。录像机被称为集成电路（IC）大户。到目前为止，它使用的半导体比任何其他电子产品都要多。其中大部分半导体都在日本生产。
录像机成为当时最成功的电子产品。更重要的是，每台录像机都需要一台电视机，在许多情况下还需要一台照相机，而所有这些都需要使用半导体器件和相关电子元件。录像机和相关电子产品的大量生产迫使日本人努力实现工厂自动化。这也为日本经济注入了对机械和钣金车间的巨大需求，以支持消费电子产品对包装和自动化的需求。这反过来又要求对机床进行大量投资，以满足制造要求。
日本人从消费电子产品的半导体应用中学到的知识，使他们能够为其他电子产品（包括汽车和计算机）提供额外的功能和特性。所有这些活动使世界将当时的日本经济视为经济奇迹。到1982年，美国在全球半导体市场的份额下降到51%。日本的份额从1972年的15%上升到35%。到1989年，美国的半导体市场份额下降到35%，日本的份额上升到51%。
还有更多的方面
1965年发生的两件事颠覆了美国和亚洲之间的竞争地位。首先，波士顿咨询公司提出了一个矩阵，旨在从战略上提高公司业务的盈利能力。其次，戈登-摩尔根据他协助创立的公司（英特尔）的经验推测，在未来十年中，我们将能够以大致相同的成本，每两年将一定面积硅片上的晶体管数量（计算能力）翻一番。
BCG矩阵将企业和行业分为四个象限。明星企业、现金奶牛企业、狗企业和问号企业。如果你够聪明，就会把钱投到"明星"企业，那些高增长、高利润、技术或其他优势、竞争有限的企业。现金奶牛企业，它们增长有限、竞争优势明显、利润率高。如果你聪明，就会挤掉"现金奶牛"，把钱投到"明星公司"。狗企业表现在增长但利润低，竞争过度，投资相对过多。如果你聪明，就卖掉"现金奶牛"，把钱投到"明星牛"上。而"问号"是，你需要决定它们的位置。
20世纪60年代，美国仍处在第二次世界大战胜利的浪潮中。它可以增加或减少产业，而对其竞争地位几乎没有明显的损害。赚钱就是游戏规则。1965年，美国的国内生产总值是日本的八倍。来自日本的竞争并不可怕。当时，正在努力重建国家的日本认为，如果价格保持在低水平，消费电子产品将有巨大的市场增长空间。
他们的判断是正确的。在BCG矩阵中，消费电子产品被认定为了"狗产业"。这一概念被美国商学院和董事会广泛接受。美国开始将消费电子产品的配套组件外包给日本，最终外包给亚洲其他国家，并最终外包给整个终端产品。资金被投入到包括软件在内的明星产品中，为外包产品和服务建立参数和规格。随着时间的推移，几乎所有生产消费电子产品，如录音机、照相机、电视系统、电脑、电话等的美国大公司都退出了这些制造业务，或被出售，或关门大吉。
基于摩尔定律，一切都发生了变化。由"明星"、"摇钱树"和"狗"组成的静态世界，在摩尔定律发布的那一天几乎就被淘汰了。要知道，半导体处理信息的能力呈指数级增长。因此，使用这些半导体的电子产品的功率和性能也呈指数级增长。相应地，它们对技术越来越先进的半导体的需求也呈指数增长。问题是，由于管理不善或战略失误，这些产品不再由美国制造。这些狗产品已经转移到了海外，半导体产业的大部分也随之消失。
与BCG理念中隐含的战略相反，由于半导体技术的指数级增长，狗产品往往成为明星产品。看看你的座机电话，再对比一下你的智能手机就知道了。当这种蜕变发生时，你想把明星要回来，就往往为时已晚。为什么呢？因为制造这些产品所需的技术和资本投资也在成倍增长。在这种情况下，重返市场的成本会显得非常高昂，以至于没有人愿意冒这个险。就Ampex而言，逻辑和存储半导体的技术进步，取代了对磁带的需求。到2008年，Ampex破产了。上世纪90年代，真力时公司以约3.6亿美元的价格将其高清电视技术出售给韩国LG公司，使用该技术制造高清电视系统的单条生产线的成本达到数十亿美元。时间很快就给出了答案。
客户群向海外转移的结果，现在已经显而易见。美国基本上不再生产电视机和显示器了。就在这种情况发生的同时，由于我们失去了那些依赖机床工业进行包装的电子产品，1982年到1987年间，美国机床工业有一半关闭了。至于半导体，目前半导体总生产能力的83%位于韩国、中国台湾、中国大陆和日本，大部分消费电子产品和一般电子产品的制造也是如此。目前，美国在全球半导体制造能力中所占的份额为8%。
那么，我们现在该怎么办？
支持半导体技术发展和制造的凳子有三条腿。1.半导体设备行业；2.微架构规划和系统级设计；3.终端市场。
与机床行业的衰落相反，美国在半导体设备行业的地位依然完好。五家主要设备公司中的三家，即应用材料公司、拉姆研究公司和克拉公司，都位于硅谷，而且发展势头良好。为什么？因为摩尔定律。半导体技术的复杂性和功率的指数级增长，正是由设备公司促成。虽然半导体制造设备的单位体积相对较小，但设备却非常昂贵。单台设备的成本可达数百万美元。就光刻技术而言，则高达数亿美元。此外，对半导体设备的设计和生产提出的技术要求已迅速超过了几乎所有其他行业的技术要求。
认识到这一点，与机床行业相比，半导体设备行业的外包在过去和现在都非常困难。此外，由于该行业在技术上处于领先地位，因此其终端应用市场无论位于何地都能保持不变。但是，情况不会永远如此。因为，其他国家正在努力制造自己的半导体设备。如果美国在半导体设备市场上迷失方向，很可能就会彻底玩完。但今天，美国仍处于强势地位。
在微架构设计和系统级规划方面，美国在确定和布局设计以满足实现适当芯片性能所需的规格方面，仍然处于相对有利的地位。主要的问题在于终端应用市场。我们必须在本土生产一些我们已经失去的电子产品。这将有助于确保合理的国内市场，支持半导体制造。此外，这些电子产品的设计和制造的离岸外包过程，也将为未来的芯片设计提供更多的启示。
在制造产品的过程中，我们可以深入了解如何提高产品的可制造性、可靠性以及随着时间的推移其性能。这些信息对于制造产品设备的公司，以及产品设计和产品规格的工程设计人员都至关重要。制造产品需要大量的专业技术，才能经济、大规模地生产产品。因此，制造过程是开发自主知识产权的基础。所有这些都有助于决定未来半导体设计的方向。本土化还将有助于重建我们在机床行业失去的一些东西，并为重建制造业所需的劳动力再教育奠定基础。这肯定可以做到。其实，特斯拉就做到了。
就特斯拉而言，当时的流行说法是，美国100年来从未有人尝试成功进入汽车行业。因此，这样做至少被认为是愚蠢的。但特斯拉做到了。特斯拉开始改变制造流程，支持该行业前所未有的自动化。当时，美国基本上没有电池业务，但特斯拉却在生产电动汽车。因此，特斯拉与松下公司合资，在美国建立了一家千兆工厂来制造电池。特斯拉必须设计出所需的工具，以制造适合其自动化概念的部件，因此它做到了。特斯拉现在的市值是美国所有其他汽车制造商市值总和的三倍多。此外，该公司在其汽车概念的基础上，还开发了高度专有的人工智能能力、机器人能力以及太阳能技术和相关电池技术使用等辅助业务。然而，由于台积电的代工能力，特斯拉仍然必须从亚洲获得芯片。
在这方面，也出现了个别运营问题。随着使用半导体的电子产品的复杂性和功能不断增加，这些产品的市场和销售也成倍增长。因此，销售这些产品的公司也在同步扩张。随着公司的发展，其管理层努力控制产品的功能。通常，这是一个为了适应围绕其形成的生态系统。苹果公司就是一个很好的例子。台积电的成立就是为了满足这一需求。他们创建了一家代工厂，接受客户公司的建筑和系统设计。他们生产符合客户需求的半导体，并支持最终产品的特定功能和专有特性。
逻辑芯片的主要半导体制造商只有三家：台积电、三星和英特尔。台积电和三星提供代工服务。直到现在，英特尔才计划提供这种服务。美国缺乏提供代工服务的主要芯片制造商，这限制了美国的竞争地位，尤其是在先进逻辑芯片方面。不言而喻，如果没有英特尔，美国将陷入真正的困境。由于缺乏代工厂，随着时间的推移，英特尔的客户基础被削弱，其跟上技术发展的能力也被削弱。
好在问题在于，恢复美国的工业基础完全可以做到。而且，我们必须做到这一点，否则，作为一个具有竞争力的国家，我们将继续下滑，最终失去对未来的控制。从总统和我们的经济领导人开始，无论是否在商界，我们都需要作为一个国家进行战略性思考。由于半导体及其收集、处理和传播信息的能力，一切都变得相互关联。在这种环境下，一些产品变得具有战略意义，如显示器、医疗仪器、电信产品和计算机。作为一个国家，我们需要确保美国能够控制并依赖其战略产品和市场。这固然需要资金，但也取决于税收结构、反垄断法，以及像特斯拉这样愿意从长计议的决心。否则，我们的民主历史可能会很短暂。
本文的根本在于两个关键点：一个国家在技术上的领先地位，以及对其产品的需求，主要来自于它比竞争对手更快、更有效地推进技术发展和商业化的能力。其次，最终产品为半导体提供了市场，而不是相反。如果你失去了进入最终用途市场的机会，重建这种关系的成本往往需要利用国家资源，而不是依靠政府的特定支出。有鉴于此：战略决定一切。
理查德-埃尔库斯2024年2月13日华盛顿特区的战略与国际研究中心
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