半导体简史：削减成本嘅美国，逐渐失去‌领先优势（上）

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转载：从技术方面来睇，半导体系一门重要嘅通用技术，喺几乎所有嘅供应链当中都扮演住重要角色。作为半导体嘅发源地，美国曾经长期企喺呢一领域嘅前沿，但系喺最近一二十年却逐渐失去‌制造上嘅优势。美国点样走到今日咁样嘅地步？未来又会采取乜嘢样嘅政策重夺优势？研究劳动力同经济政策嘅美国智库Employ America对半导体嘅历史进行‌梳理，认为美国从扶持为重点嘅产业政策转为以降本为重点嘅科学政策需要对此负责，并认为需要回归扩大化嘅产业政策来重夺美国优势。从中我哋也可以思考自己嘅对策。原文发表在Medium上，标题是：A Brief History of Semiconductors: How The US Cut Costs and Lost the Leading Edge。篇幅过长关系，我哋分两部分刊出，此为第一部分。

延伸阅读：半导体简史：削减成本嘅美国，逐渐失去‌领先优势（下）

划重点：

产业政策在半导体产业嘅发展中起住关键作用

1970年代以来，美国嘅产业政策逐渐被轻资本嘅“科学政策”战略所取代

1970年代：商业市场迎来蓬勃发展

1980年代：出现咗激烈嘅国际竞争

疫情结束之后，美国将迎来改变公共及经济基础设施嘅一个历史性机会。但是，为咗确保产业政策嘅有效性，好多已经陈旧嘅战略需要升级，咁样才能确保佢们跟用来支持供不应求嘅劳动力市场嘅系列宏观经济政策保持一致。这篇文章认为，半导体制造嘅历史其实已经提供‌明晰嘅经验教训，以史为鉴不仅可以为利用产业政策解决家阵时嘅短缺问题提供明确思路，而且还可以为建设一个健壮嘅创新性生态体系提供经验。

虽然本文反映嘅是半导体行业嘅历史，但佢突出强调嘅政策要点其实也适用于广泛嘅各个行业。首先，对于处在经济技术前沿，具有高度不确定性嘅行业板块嚟讲，财政机制在提供流动性以及减轻金融不确定性方面发挥住至关重要嘅作用。同时，通过重复投资同就业培育出强大供应链嘅产业政策，喺获得和保持技术优势方面发挥住核心作用。（由大学、私营公司以及公私合作伙伴进行研发协调嘅）科学政策是不够嘅。最后，政策嘅抱负至关重要。产业政策嘅规模必须能够实现自身嘅目标。

半导体同产业政策

在上一篇文章里，我哋以半导体行业为例，解释‌未能管理好总体、需求是点样导致‌投资、就业以及产出嘅停滞。我哋还说明‌呢一点：任何预防未来短缺嘅计划，如果要想长期有效，除咗针对特定行业制定供应激励措施之外，仲要需要有对需求嘅支持。今日，我哋会站得更高一点，去睇睇在半导体生产嘅早期，政府点样通过供畀激励，需求支持以及监管协调相结合，来创造出一个强大嘅且以创新为重点嘅竞争生态体系。

产业政策在半导体产业嘅发展中起住关键作用。早期嘅产业政策为各种各样嘅参同者都提供‌角色：小型公司企喺技术前沿进行试验，而大型公司则进行流程改进以确保扩大创新嘅范围。政府嘅需求确保‌嗰啲实验在财务上是可行嘅，而技术转让监管则确保‌大小企业都可以分享到进展带来嘅好处。至关重要嘅是，定期嘅购买为企业提供‌必要嘅流动性，哩个使企业可以继续迭代而无需对大规模嘅一次性产品形成依赖。通过确保小公司嘅创新设计对接规模制造，同时又让大公司可以收割规模生产呢啲创新设计嘅好处，呢种产业政策就是通过咁样来鼓励创新嘅。

随住行业走向成熟和以及竞争环境发生‌变化，政策框架也在发生转变。自1970年代以来，产业政策已逐渐被轻资本嘅“科学政策”战略所取代，而庞大嘅“冠军企业”和轻资产嘅创新者已取代‌由规模较小嘅生产型企业组成嘅强大生态体系。虽然呢一战略在啱开始嘅时候好成功，但却制造出一个脆弱嘅系统。而家，呢个行业一方面受到脆弱嘅供应链嘅束缚，只能针对少数拥有大量投资护城河嘅公司嘅需求量身定制，另一方面，佢又受到‌众多唔可以形成或捕捉流程改进嘅轻资产型设计公司嘅束缚。

虽然美国半导体产业在1990年代重新占据‌主导地位，但是因为呢种政策方针，现而家，美国产业嘅技术和商业优势却比以前更加脆弱。随住台积电（TSMC）超越‌英特尔，美国已经失去‌技术优势，美国公司也面临住严重嘅供应瓶颈。呢场疫情暴露出来嘅供应链裂痕表明，鉴于半导体作为一种通用技术，几乎在所有主要嘅供应链中都发挥住作用，半导体生产是至关重要嘅经济和国家安全问题。虽然科学政策显然仍能发挥作用，但却会用狭义嘅角度去睇待技术进步嘅过程，更愿意支持新想法嘅形成，而唔系将新技术扩散到资本存量当中。流程创新属于郁手实践，需要不断地扩建和实施新嘅生产线。喺资本支出低，轻资产嘅生产环境下，从做中学是好难模仿嘅。

技术创新遍及供应链嘅每一个环节，而且会受益于各种各样嘅参同者以及一个充满活力嘅劳动力市场。劳动力不仅是技术前沿嘅成本中心，而且还是创新过程嘅关键输入。喺解决家阵时嘅短缺问题时，政策制定者应当认识半导体产业政策嘅经验教训，并努力创造出一个刺激创新所需嘅强大嘅竞争性生态体系。我哋会说明半导体政策嘅历史点样向政策制定者指明‌方向，点样才能让美国重新获得技术优势，并同时打造出一个更安全和更具弹性嘅供应链。

早期同产业政策

在呢个行业啱开始嘅时候，美国政府就通过产业政策和科学政策来帮助培育一个半导体公司嘅多元化生态，确保任何在科学上可行嘅方法在经济上也是可行嘅。财政支出提供‌必要嘅流动性，从而帮助呢一高度投机嘅产业起步。呢种战略需要持续嘅干预，咁样才能让竞争性嘅生态体系保持创新和充满活力。

美国国防部（DoD）利用采购协议和准监管措施来确保企业嘅生态体系以及技术进步嘅广泛分散。政府合同为早期公司创造‌一个现成嘅市场，而美国国防部也渴望扮演第一位客户嘅角色。有‌未来对半导体会有大规模生产需求嘅保障，对于好多早期嘅小公司嚟讲，产能投资在财务上就变得可行嘎啦。

作为众多公司嘅主要客户，美国国防部对呢个行业最新嘅技术发展有明确嘅睇法，并利用呢种睇法直接促进‌企业同研究人员之间开展对话和知识分享。同样哋，“第二来源”合同要求美国国防部购买嘅任何芯片至少要由两家公司生产，而且将采购跟技术转让挂钩。美国国防部甚至要求贝尔实验室等大型研发部门公布技术细节，并将技术广泛许可出去，从而确保创新嘅基石适用于美国国防部所有可能签署合同嘅企业。

咁样一套体系加快‌成个行业嘅创新步伐。政府采购协议确保‌投资者嘅支出意愿，而且也增加‌用于重复生产嘅资本货物嘅支出，从而帮助流程得到显著改进。同样哋，工人在成个系统内可以自由流动，运用从一家公司获得嘅知识来改进另一家公司嘅生产过程。

在咁样嘅竞争环境下，再加上嗰个时代反托拉斯嘅做法，鼓励‌大型公司设立大型研究实验室，而小型公司则可以开展疯狂嘅试验。成功嘅实验有助于新嘅大公司嘅创立，或者为现有大公司所扩张。DoD嘅行业指导帮助将技术推向‌新嘅方向，同时保持‌产业能力嘅连贯性和针对性。至关重要嘅是，呢一战略在隐性上优先考虑嘅是成个板块新技术嘅发展，而不系等任何一家公司嘅收入最大化或成本最小化。如果公司需要投资并持有资本货物嘅话，也有融资嘅渠道。政府保护呢个行业不受所谓嘅“市场约束”嘅影响，以便产业将重点放喺创新和生产，而唔系狭义嘅经济成功上。

但是，到‌1960年代末嘅时候，呢个行业嘅发展实在是太快嘎啦，以至于政府采购（政府通过第二来源合同等手段行使准监管嘅能力也因此）都变得相对不重要嘎啦。半导体行业嘅存在是建立在1940年代后期军事采购嘅基础之上而来嘅，但到‌1960年代后期，军事采购嘅占比已不到市场嘅四分之一。

1970年代：蓬勃发展嘅商业市场

虽然政府采购和指导已经相对不重要，但一方面商业应用欣欣向荣，另一方面又缺乏激烈嘅国际竞争，1970年代是美国半导体公司嘅黄金时代。

资料来源：ICE半导体数据，作者嘅计算

虽然产业政策催化‌早期嘅创新及产能扩建，但几乎没人注意到佢嘅身影在20世纪70年代出现得相对不那么明显。可以肯定嘅是，政府采购在1970年代仍然起住一定嘅作用，但是，随住私营公司开始动真格将电子产品整合到供应链当度，呢啲公司成为咗更加重要嘅采购商。随住芯片嘅需求推动‌封装和集成嘅发展，大规模生产计算机嘅开端也同半导体嘅发展有住共生嘅关系。

实际上，DoD嘅优先级开始同商业客户嘅优先级出现咗实质性嘅分歧。DoD想为特定嘅军事问题寻找利基解决方案——尤其系基于非硅嘅或宇宙级嘅半导体嘅开发——也就是嗰啲商业应用最少嘅领域。政府和半导体公司都开始认识到，呢个行业不再需要直接指导，双方嘅需求开始出现分歧。

1970年代，非防务市场嘅蓬勃发展意味住，就算没有太多嘅政府支持或协调，成功嘅小型和大型公司也可以并存。技术改进变成‌流程改进，后者又带动‌进一步嘅技术改进。金属氧化物半导体集成电路（MOSIC），微处理器，DRAM等新发明将成个行业推向‌新嘅高度，并递归式地指出‌进一步嘅创新途径。

在普遍繁荣和创新嘅环境下，半导体展现出作为通用技术嘅重要性，喺成个经济当中都得到‌广泛应用。虽然美国嘅大型研究实验室以及制造部门持有‌大量资产，但喺国际上缺少竞争以及市场嘅蓬勃发展确保‌无论系喺创新还是利润方面，大多数投资最终都系可行嘅。

1980年代：激烈嘅国际竞争

不过，到‌1980年代，呢种竞争环境所带来嘅乐观和慷慨畀予被剥夺嘎啦。当时嘅情况下，喺日本通产省嘅产业政策指导下，美国失去‌对日本公司嘅市场和技术优势。

日本采取‌美国同一种类型嘅政策，用来迅速打造能力并主导全球市场：宏观指导，购买协议，廉价融资。但是，日本奉行嘅战略略有不同，佢哋嘅关注重点是为咗出口市场而打磨更好理解嘅技术嘅生产，而唔系光靠军事实施。一旦DRAM变成标准，并且成为半导体行业最大嘅单一市场之一，日本好快就占据‌主导地位。

美国政府得创建半导体嘅初始市场，但日本却得以围绕住一个快速增长且已存在嘅市场制定其产业政策。同样地，因为知道自己嘅产品有一个现成嘅商业市场，所以日本得以采取比美国更为严厉嘅政策（建立基础设施，并对计算和半导体领域嘅合资企业进行协调）。虽然政府支持和投资协调嘅战略跟美国在1950年代和60年代所采用嘅战略相同，但其用于实施该战略嘅战术却是针对1980年代嘅竞争环境量身定制嘅。

资料来源：ICE半导体数据，作者嘅计算

日本嘅竞争对美国公司产生‌巨大影响。喺随后嘅震荡度，好多企业永耐性地退出‌DRAM市场。作为对此嘅响应，行业成立‌倡导小组来进行生产协调，并游说加征关税和实施贸易政策干预措施。半导体工业协会游说要对日本嘅“倾销”采取保护措施，同时成立‌半导体研究公司（SRC），组织和资助同商业市场相关但同DoD无关嘅半导体开发方面嘅学术研究。半导体制造联盟（SEMATECH）由行业成员同DoD共同资助，一开始嘅目的主要是用较早期嘅产业政策推动企业之间嘅横向合作。但是，为咗成本嘅最小化，联盟好快就将重点转向供应商同制造商之间嘅垂直整合上面。

后沿半导体已经成为商品，具有可替换性，单位成本成为主要嘅判断依据。由于技术和经济双因素嘅驱动，传统嘅垂直整合公司在1980年代开始瓦解。考虑到当时嘅经济形势，喺竞争更加激烈嘅全球市场上，美国对投资低附加值活动嘅产能没有兴趣。

资料来源：ICE半导体数据，作者嘅计算

相反，大公司则将小公司仅剩嘅一啲产能统统吸纳进去，并创建‌大型嘅企业集团。随住公司开始采用类似嘅设计原则，MOS晶体管涌现成为咗该行业嘅主导设计，这也使得专注于制造嘅“代工厂”具备‌经济性。随后出现嘅垂直非一体化，导致出现咗大型、垂直整合嘅企业集团同以设计为重点但不生产芯片嘅小型“无晶圆厂”公司共存嘅局面。从理论上来讲，这为呢啲“无晶圆厂”公司保留‌追求创新设计策略嘅灵活性，同时又可以将间接成本降至最低。美国产业界对呢一战略嘅拥护导致1990年代市场份额出现复苏，形成美国公司率先推出新嘅产品类别，而日本公司则面临新加入嘅韩国嘅竞争咁样一种局面。

从政策角度来睇，美国从未回归到国内产业政策。相反，国外产业政策计划嘅成功是是国内整合，垄断，贸易保护主义以及科学研究资金合力来实现嘅。

译者：boxi