南伊的博客
欣赏生命之河的每一滴浪花
芯片行业的大蛋糕
南伊，2022年7月19日，周二
美中科技战开打，半导体和计算机芯片变成了主战场。这是因为计算机芯片是机器设备的大脑，它们几乎无处不在，广泛用于各种商品和生产过程，从玩具到汽车，从飞机到火箭，所有遥控设备和智能产品都离不开以芯片为代表的半导体元器件。有人统计了 226 个制造行业，它们总投入的四分之一和总产出的 40% 都与半导体有关。
三十年前，美国生产的芯片占全球市场的 37%，现在只占 12%。而中国的芯片产业在过去五年中快速增长，占据全球芯片市场总销售额的近百分之十。为了与中国竞争，美国政府出台一揽子计划，包括 CHIPS 法案，旨在帮助美国的芯片生产厂家。目前芯片行业翘首以待的对中国竞争法案，称为 CHIPS for America，简称 CHIPS，已到了最后通过的关头。这项法案包括 520 亿美元的投资补贴和赠款贷款，以及四年 25% 的投资税收减免。参议院要在本周内进行投票，大概率会通过这项法案。对半导体行业来说，这可是一块巨大的蛋糕。据路透社报道，预计参议院第一次程序性投票将在今天晚上举行，而拜登会在下周签署该项法案。
面对这样的大蛋糕谁不眼馋？因特尔（Intel）、德州仪器（Texas Instruments）、美光科技（Micron Technology）等芯片制造商兴高采烈，摩拳擦掌，纷纷要争到一大块免费的蛋糕，借鸡下蛋。在商言商，赚钱为上，反正是国家给的钱，不用白不用，用了也白用。因特尔在去年就从政府拿到 20 亿美元，在亚利桑那州建设两个新工厂，今年又在俄亥俄州投资 200 亿美元，建造一家大型芯片制造厂。
美国政府对芯片制造厂商的偏爱和资助引起了芯片设计厂商的嫉妒和不满。没有设计，哪来产品？没有图纸，如何制造？都是美国的公司，为啥我们芯片设计商就不能从政府也分到一块蛋糕？都是半导体公司，为啥我们就不能也分一杯羹？行业内的人都知道，因特尔的高层和政府关系密切，总裁 Pat Gelsinger 长袖善舞，长于公关，和拜登政府勾肩搭背，总想让因特尔一家吃独食。这当然会引起半导体业界同行的不快，他们抱团取暖，一起游说政府，为自己争取权益。这些芯片设计公司包括AMD，高通（Qualcomm），和英伟达（NVIDIA）。最新的消息说，美国政府除了要拨款 520 亿美元（CHIP法案），还要通过另一个 FABS 法案，为芯片设计厂商也减免 25% 的投资税。这样就使芯片设计商和制造商都能获得政府的资助，有酒大家喝，有肉大家吃，利益均沾，皆大欢喜。
对于来自海外的芯片制造商，比如台积电、三星、东京电子等，美国政府迄今都没有出台法案进行直接资助，这将导致不公平竞争，违背市场经济原则。从技术上说，台积电在芯片制造技术上已在因特尔之上，可是台积电并未获得美国政府的大量资助。台积电在凤凰城北部的新厂按计划应该在 2023 年春季投产，第一批员工正在台湾培训，届时就能看到台积电在美国的芯片工厂能否赚到真金白银。与亚洲相比，在美国生产的成本高，政府对美国国内厂家的偏爱和保护，已经让外国芯片厂商输在了起跑线上。
对美国政客来说，无论民主党还是共和党，遏制中国崛起是他们的共识，任何为中国说好话的人，甚至是说公道话的人，在美国无异于政治自杀。但是，这项 CHIPS 法案迟迟没有通过，着实让美国芯片生产商心急如焚，动用各种资源来促使这项法案尽快通过。对于商家来说，“对中国竞争”就是一个好使好用的幌子，是为企业拿到政府资助的敲门砖。可是对纳税人来说，政府对企业的补贴全都是来自我们缴纳的税金，而且这些芯片公司都是高利润的企业，它们的高管个个都赚得盆满钵满，富可敌国。比如因特尔的总裁 Pat Gelsinger 在2021年的工资是 1.79 亿美元，这是因特尔普通员工平均工资的 1,711 倍。苹果公司总裁 Tim Cook 在2021年的工资是普通员工平均工资的 1,447 倍。
其实我认为，美国芯片产业的衰退不仅是个生产制造问题，还有人才储备和教育培训方面的问题。下图说明了在过去 50 年美国大学计算机科学专业学生人数快速增长（绿色曲线），而在同时期电气工程专业学生人数则直线下降（红色曲线）。然而，电气工程专业是培养芯片和半导体技术人才的主要基础学科。
如果没有充足的芯片设计和制造的专业人才，芯片工厂建得再多，那也只能成为无源之水，无本之木，就像聋子的耳朵，成为无用的摆设。以因特尔为例，它在亚利桑那州、俄亥俄州、德国的芯片工厂在第一阶段就需要九千名新员工。台积电在凤凰城的芯片工厂首期需要一千六百名高级技术员工。三星在德克萨斯州的芯片工厂在 2024 年开业时至少需要两千名高级技术员工。而且这些数字并不包括微电子工程师，例如芯片架构师,和精通硬件描述语言（HDL）的设计师。
据 SEMI 专家预测，在 2022-2025 年间，美国要建设 13 家全新的芯片制造工厂，大约需要四万名新的高级技术员工。美国政府将要送给芯片制造商的大蛋糕，520 亿美元，应该切出一大块给教育培训机构。对于希望来美国学习的中国学生不要眼睛只盯着计算机科学专业，应该同时考虑电气工程、电子工程、计算机工程等专业。并不是每个人都适合搞软件，硬件工程强调实践，手脑并用，这对许多青年人也许更有趣。
南伊，2022年7月19日，周二。
