以下文章经 The Conversation 许可转载， The Conversation 是一家报道最新研究进展的在线出版物。
乔·拜登总统呼吁对关键产品进行供应链审查的行政命令，突显了美国半导体制造能力几十年来的下降趋势。半导体是用于计算机、手机、汽车和家用电器中的逻辑和存储芯片。根据半导体行业协会的数据，美国在全球半导体制造中所占的份额仅为 12%，低于 1990 年的 37%。
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美国工业（包括汽车和国防工业）使用的半导体芯片有 88% 是在美国境外制造的，这似乎并不重要。然而，有三个问题使得它们的制造地点对于作为全球电子产品领导者的美国至关重要：能力下降、全球需求旺盛和投资有限。
能力下降
美国芯片公司越来越依赖国际合作伙伴来制造他们设计的芯片，这反映了美国能力的下降。美国半导体公司占全球芯片销售市场的 47%，但只有 12% 是在美国制造的。要满足对更快、更智能电子产品的期望，就需要芯片设计创新，而这反过来又依赖于最先进的制造技术。
半导体制造的进步是基于每平方毫米芯片电子元件（晶体管）的数量。最先进的半导体制造技术和设施（称为晶圆厂）被标记为 5 纳米，即百万分之一毫米。该数字指的是工艺，而不是任何特定的芯片特征。一般来说，纳米等级越小，每平方毫米的晶体管就越多，但这情况复杂，变量很多。最高的晶体管密度约为每平方毫米 1 亿个。
台湾和韩国的三星正在开发 3 纳米晶圆厂，而美国尚未拥有 7 纳米晶圆厂。英特尔已宣布其 7 纳米晶圆厂要到 2022 年底或 2023 年初才能投产。这使得美国无法制造最先进的芯片。
全球需求旺盛
疫情期间，对手机、笔记本电脑和其他居家办公设备的需求以及互联网使用量的增加，给晶圆厂带来了压力，要求它们增加为这些产品交付的芯片数量。全球汽车行业预测，疫情期间汽车需求将会下降，因此减少了用于车辆安全、控制、排放和驾驶员信息系统的半导体芯片订单。汽车行业已重启生产，但现在面临半导体芯片短缺。
最近，八位州长要求拜登加倍努力，“敦促晶圆和半导体公司扩大产能和/或暂时将目前生产的一小部分重新分配给汽车级晶圆生产。” 这种“适度”的重新分配如果不引起其他地方的短缺，就无法完成。而且它不可能很快完成。例如，台湾半导体巨头台积电报告称，从下单到交货有六个月的交货期，而生产一块芯片估计需要长达三个月的时间。
联邦投资有限
台湾、韩国、新加坡和中国的政府每年都在其半导体产业上投资数百亿美元，这一点显而易见。这些投资不仅包括设施本身，还包括向下一代晶圆厂迈进所需的研发和工具开发。美国在这方面的激励措施仍然很少。
台积电计划今年仅在晶圆厂上投资 250-280 亿美元，并已承诺投资 120 亿美元在亚利桑那州建设一座晶圆厂。为了便于理解，亚利桑那州台积电晶圆厂预计每月将开始处理 20,000 片晶圆，而台积电在台湾和中国的现有工厂每月处理 1,000,000 片晶圆。
拜登关于供应链的行政命令是确定改善美国半导体产业前景所需投资的重要一步。
本文最初发表于 The Conversation。阅读 原文。