從臺積電美國廠(chǎng)進(jìn)展不順看半導體制造所需稟賦

近日美國《紐約時(shí)報》采訪(fǎng)了11名臺積電的員工，顯示臺積電美國亞利桑那工廠(chǎng)的進(jìn)展并不順利，其成本遠高于在中國臺灣的臺積電半導體工廠(chǎng)。

臺積電與去年年底斥資400億美元在美國亞利桑那州的鳳凰城興建半導體工廠(chǎng)，這一舉措是受到美國政府巨大壓力的結果，拜登政府為該工廠(chǎng)的建設提供了巨額補貼。美國芯片廠(chǎng)預計2024年投產(chǎn)，同等制程下落后臺灣本地的臺積電工廠(chǎng)4年時(shí)間。

在今年年初的財報電話(huà)會(huì )議上，臺積電表示，受人力開(kāi)支、許可證、合規性和通貨膨脹的影響，美國的建設成本可能至少是臺灣的四倍。

那么，什么導致了在美國建設芯片廠(chǎng)的成本如此高昂？

首先是半導體供應鏈的缺乏。美國本土缺少足夠的上游原材料供應商，例如半導體制造需要大量雙氧水這樣的化學(xué)制劑，大批供應商需要跟隨臺積電一起前往美國建廠(chǎng)，而一些臺積電的供應商抱怨，他們去美國建廠(chǎng)的成本是在臺灣的10倍，臺積電獲得了美國的資助，但是許多臺積電上游供應商并沒(méi)有拿到補貼，這讓他們抱怨不已。

此外，員工管理成為在美國建半導體工廠(chǎng)的最大難關(guān)。半導體工廠(chǎng)被稱(chēng)為“穿著(zhù)防塵服的血汗工廠(chǎng)”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是要像管理工人那樣管理數千名擁有博士、碩士學(xué)位的高級工程師，他們工作非常辛苦。因為有極高的車(chē)間環(huán)境要求，這些工程師需要穿著(zhù)無(wú)塵服長(cháng)期工作，連上廁所都很不方便。同時(shí)，因為半導體車(chē)間的機臺基本上是24小時(shí)不停機的，因此所有工程師需要24小時(shí)手機待命，就算在宿舍休息，只要車(chē)間有事情，一個(gè)電話(huà)打過(guò)來(lái)，也必須馬上趕到車(chē)間。因此許多半導體工廠(chǎng)都是準軍事化管理。

然而在美國，高級工程技術(shù)人員的首選是進(jìn)入谷歌、亞馬遜、facebook 這樣的互聯(lián)網(wǎng)公司，或者去高通、AMD、英偉達這樣的芯片設計公司，每天的工作對著(zhù)電腦，一邊喝著(zhù)咖啡就能完成。像半導體工廠(chǎng)這種工作乏味的地方雖然工資待遇很高，也難以吸引優(yōu)秀人才。

相比之下，在臺灣，進(jìn)入臺積電工作的應屆畢業(yè)生的起薪已經(jīng)能達到幾十萬(wàn)人民幣，還有豐厚的年終獎和股****等獎勵，已經(jīng)能和高盛、摩根士丹利等投行的年輕職員相媲美，在臺灣屬于工作當中的金字塔塔尖，因此臺灣最優(yōu)秀的人才都愿意進(jìn)入臺積電工作，寧愿忍受車(chē)間繁重的工作。

培訓美國工程師的三名臺積電員工表示，很難讓他們做到標準化。他們說(shuō)，臺灣工人二話(huà)不說(shuō)就會(huì )去照做，但美國員工向經(jīng)理提出挑戰，質(zhì)疑是否有更好的方法。亞利桑那州臺積電的一位工程師說(shuō)，一些美國人在分配多項任務(wù)時(shí)表現不佳，有時(shí)會(huì )拒絕接受新任務(wù)，而不是更加努力地完成所有任務(wù)。

在管理這些高級技術(shù)人員方面，臺積電的方法被稱(chēng)為“美式制度，臺式管理”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)從美國回來(lái)的張忠謀學(xué)習借鑒了美國的扁平化管理、關(guān)鍵員工持股等經(jīng)驗。同時(shí)，臺積電又融入了臺灣代工企業(yè)特有的威權式管理、高度響應客戶(hù)等管理精髓。例如在高科技產(chǎn)品的代工當中，客戶(hù)首先在意的是保密，臺積電有一套幾乎嚴苛的員工保密規定，所有員工都必須持帶有芯片的員工卡進(jìn)入任何車(chē)間和辦公室，有電腦數據系統對員工的行為記錄進(jìn)行分析，隨時(shí)可以分析出有異常行為的員工，進(jìn)入廠(chǎng)區的員工的私人手機都必須先收起來(lái)，在辦公區只允許由臺積電發(fā)的定制黑莓手機工作。而這套工作方法在講究個(gè)人隱私保護和人權的歐美國家，則很難推行。

美國工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率在大規模標準化工業(yè)制成品時(shí)代曾經(jīng)冠絕全球。美國在工業(yè)生產(chǎn)和制造上的巨大比較優(yōu)勢在二戰中體現的淋漓盡致，在武器從技術(shù)上不存在代差的情況下，最終戰爭的勝負取決于武器的生產(chǎn)能力。在二戰當中，美國生產(chǎn)了整個(gè)同盟國軍隊三分之二的武器裝備，包括8.6萬(wàn)輛坦克，250萬(wàn)輛卡車(chē)和50萬(wàn)輛吉普車(chē)，28.6萬(wàn)架飛機，8.8萬(wàn)艘海軍艦艇，5600條商船，43400萬(wàn)噸鋼，260萬(wàn)挺機槍和410億枚炮彈和子彈……當然，其中還包括和敵人存在技術(shù)代差的產(chǎn)品，原子彈，以及B29超級轟炸機這樣的空中巨無(wú)霸。

1955年是美式大規模生產(chǎn)模式的巔峰，這一年美國創(chuàng )紀錄的賣(mài)出了700萬(wàn)輛汽車(chē)，其中80%都是通用、福特、克萊斯勒三大美國廠(chǎng)商的6款車(chē)型占據的。這一年，通用汽車(chē)的總裁斯隆退休，美式大規模生產(chǎn)模式開(kāi)始盛極而衰。此后先是日本的汽車(chē)和電子制造商憑借豐田精益生產(chǎn)等生產(chǎn)上的創(chuàng )新在生產(chǎn)效率上超越美國，此后韓國和臺灣還有中國大陸在半導體、液晶顯示、電子制造等領(lǐng)域在生產(chǎn)效率上又明顯超過(guò)了美國和日本，成為新一代的世界工廠(chǎng)。

幾十年過(guò)去了，美國正在喪失其在半導體、液晶顯示、汽車(chē)、手機、電腦等產(chǎn)業(yè)當中的工業(yè)制造競爭優(yōu)勢。在新一代的軍事競爭當中，是半導體和人工智能決定戰爭的勝負而不是武器的產(chǎn)量。

如果我們用哈佛商學(xué)院教授邁克爾-波特的經(jīng)典的《競爭戰略》五要素模型來(lái)分析半導體產(chǎn)業(yè)的競爭力，會(huì )得出很有意思的結論。

波特指出，一個(gè)行業(yè)的競爭力強弱，主要由五個(gè)要素組成

1）已有的行業(yè)競爭者之間的競爭

2）買(mǎi)方（客戶(hù)）的力量

3）供應商的力量

4）潛在的進(jìn)入者的威脅

5）潛在的替代品

現在我們分別看一下半導體產(chǎn)業(yè)這幾個(gè)要素的情況：

1）已有的行業(yè)競爭者之間的競爭。半導體制造行業(yè)是非常典型的寡頭壟斷行業(yè)，現在全世界主要的工廠(chǎng)只有臺積電、三星、英特爾、格羅方德、中芯國際、臺聯(lián)電等少數幾家，競爭并不激烈。

已有的半導體工廠(chǎng)之間的競爭主要體現在資本投入和高級技術(shù)人員的管理兩方面。

臺積電從2008年到2015年之間，平均每年用于研發(fā)和新產(chǎn)線(xiàn)的投入約為200億美金，此后的這些年更是擴張到每年300億美金。也就是說(shuō)臺積電十幾年已經(jīng)扔了幾千億美金進(jìn)去了。資金投入上的高門(mén)檻直接讓絕大多數國家在半導體制造這個(gè)產(chǎn)業(yè)上出局。日本半導體從業(yè)者總結90年代后日本半導體的潰敗時(shí)曾指出，與其說(shuō)是高科技的失敗，不如說(shuō)是融資模式的失敗。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是日本經(jīng)濟泡沫破滅后日本半導體企業(yè)的融資效率不如同期的韓國、中國臺灣廠(chǎng)商，導致在這個(gè)巨額燒錢(qián)的產(chǎn)業(yè)當中日本企業(yè)跟不上，最終只能落敗。

而管理上萬(wàn)名博士、碩士工程師的能力則構成企業(yè)和國家之間競爭的重要方面。世界上能夠管理上萬(wàn)名工程師的企業(yè)很多，但是在穿著(zhù)無(wú)塵服的車(chē)間里面像管理工人一樣管理這么多高知人才的企業(yè)卻沒(méi)有幾家。東亞的日本、韓國、中國大陸、中國臺灣等地區證明在東亞的文化下，東亞人有經(jīng)營(yíng)此類(lèi)工廠(chǎng)的稟賦，但是美國和其他地區在這方面顯然缺少競爭力。

2）買(mǎi)方（客戶(hù)）的力量。半導體代工的買(mǎi)方主要是上游芯片設計公司，包括高通、英偉達、蘋(píng)果、華為、AMD、聯(lián)發(fā)科等，全球的設計公司有數千家，但是絕大部分都沒(méi)有自己的工廠(chǎng)，芯片設計公司以高利潤率著(zhù)稱(chēng)，他們追求最先進(jìn)性能的芯片，并且追求領(lǐng)先于競爭對手推出更好的芯片，因此在代工價(jià)格上往往并不敏感。因此半導體代工廠(chǎng)往往有較高的利潤率

3）供應商的力量。半導體代工廠(chǎng)的上游供應商主要包括生產(chǎn)光刻機、蝕刻機的廠(chǎng)商，這是一個(gè)寡頭壟斷的市場(chǎng)，例如最先進(jìn)的光刻機幾乎是荷蘭阿斯麥壟斷的。而最先進(jìn)的半導體材料則主要由少數幾家日本化學(xué)公司生產(chǎn)。設計半導體所需軟件則由三家美國公司壟斷。毫無(wú)疑問(wèn)，半導體的上游供應鏈和航空業(yè)的情況類(lèi)似，由少數企業(yè)壟斷。這使得制造環(huán)節的工廠(chǎng)每年相當一部分的利潤都要與上游供應商分享，且存在因為政治原因被卡脖子的風(fēng)險。

臺積電的崛起很大程度上是它從世界各地獲得最優(yōu)質(zhì)的技術(shù)資源，臺積電的創(chuàng )始人張忠謀是從美國回來(lái)的，他在德州儀器積累了很豐富的半導體產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，同時(shí)臺積電的早期投資人里面有荷蘭飛利浦，而飛利浦又是光刻機巨頭阿斯麥的早期技術(shù)來(lái)源，因此臺積電和阿斯麥形成了長(cháng)期的戰略綁定關(guān)系，同時(shí)臺積電又從日本進(jìn)口最先進(jìn)的半導體材料，2019年日本宣布對韓國進(jìn)行半導體材料禁運，給了臺積電極大的幫助，使得它在先進(jìn)制程上直接打敗了韓國對手。

4）潛在進(jìn)入者的威脅。半導體制造行業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻極高，臺積電每年需要新增資本投入兩三百億美金，且需要持續投入十幾二十年，更不用說(shuō)極高的技術(shù)門(mén)檻。這樣的門(mén)檻直接嚇退了絕大多數進(jìn)入者。世界上現在有資格玩半導體產(chǎn)業(yè)的國家和地區只有美國、日本、韓國、中國臺灣、中國大陸、歐盟、新加坡等少數地方，其中還有一些即將在未來(lái)10年內被淘汰。

5）潛在的替代品。半導體產(chǎn)品廣泛應用于家電、汽車(chē)、手機、軍工等各行各業(yè)，未來(lái)的應用場(chǎng)景只會(huì )越來(lái)越多，短期很難看到潛在的替代品。

從以上競爭模型分析可以看出，對于中國發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，資金可能并不是最大的問(wèn)題。臺積電每年的資本支出，大概相當于同期中國貴州或者重慶一個(gè)省的財政支出。但是近年來(lái)，中國的先進(jìn)制造業(yè)開(kāi)創(chuàng )了許多新的融資模式，例如液晶面板產(chǎn)業(yè)當中的京東方，就和多地地方政府建立起了一種新型融資模式。

2014年，面板巨頭京東方做了一次金額驚人的股****定向增發(fā)，總額449億元，用于北京、重慶、合肥等地的產(chǎn)線(xiàn)建設。這筆增發(fā)的參與者中前三位都是當地的政府投資平臺：北京約85億元，重慶約62億元，合肥約60億元。2015年開(kāi)工建設的合肥10.5代線(xiàn)項目，計劃投資400億元，項目資本金220億元，銀團貸款180億元。在這220億中，合肥市政府通過(guò)本地最大的城投公司合肥建投籌集180億，京東方自籌40億。籌資過(guò)程中也利用了政府產(chǎn)業(yè)投資基金（如合肥芯屏產(chǎn)業(yè)投資基金）這一新的方式引入了外部資金。

此外，中國國家層面主導的半導體投資基金，加上大量民間資本和國際資本的涌入，，再加上各地方政府在地方債和賣(mài)地的加持下，大量資金涌入半導體產(chǎn)業(yè)，中國半導體的投資問(wèn)題并不是最大的難關(guān)。

在制造這個(gè)環(huán)節，中國幾十年的“世界工廠(chǎng)”培養了大量的高技術(shù)基礎人才，因此像臺積電那樣管理大量“穿無(wú)塵服的高級工程師”對于中國來(lái)說(shuō)難度要比美國小的多，同時(shí)中國大陸從中國臺灣、日本挖來(lái)了大量的優(yōu)秀管理者，對于管理這些技術(shù)人員起到了較大幫助。同時(shí)中國也不缺少半導體產(chǎn)業(yè)獨特的產(chǎn)業(yè)集群。

在發(fā)展半導體制造業(yè)所需的所有資源稟賦當中，美國聯(lián)合其他國家對中國實(shí)行半導體技術(shù)脫鉤，才是對中國的威脅是最大的。在這一點(diǎn)上，中國提出的“新型舉國體制”是否能有效突破，值得關(guān)注。

1958年12月，在寒冷的華盛頓特區召開(kāi)了一次電子學(xué)術(shù)會(huì )議。張忠謀、戈登·摩爾和鮑勃·諾伊斯出席了會(huì )議，會(huì )后，他們一起出去喝啤酒，然后在當天即將結束的幾個(gè)小時(shí)里，漫步回到他們的酒店，年輕而興奮，在雪堆中歌唱。他們在街上經(jīng)過(guò)時(shí)，沒(méi)有人會(huì )猜到這是三個(gè)未來(lái)的科技巨頭。如今，他們所開(kāi)創(chuàng )的半導體事業(yè)，正在全世界范圍內變成一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰爭，它既關(guān)乎俄烏戰爭這樣真實(shí)戰爭的勝負，又關(guān)系到電動(dòng)車(chē)、智能手機、無(wú)人機、云計算、人工智能這些最新產(chǎn)業(yè)的成敗，也將直接決定中國、美國、日本、韓國這些國家未來(lái)幾十年的國運。

 參考資料：

《Chip War》，Chris Miller

《芯片戰爭》，余盛

《臺積電為什么神》，王百祿

《東方之盾》，黃欽勇

《科技島鏈》，黃欽勇

《大國鎖鑰》，曾航，周廉卜，涂逸君

《臺積電美國工廠(chǎng)項目引發(fā)內部質(zhì)疑》，John Lou, 孟建國，紐約時(shí)報2月23日文章

《國家競爭優(yōu)勢》，邁克爾波特

《競爭戰略》，邁克爾波特

（王碩對本文亦有重要貢獻）

來(lái)源：星海情報局