臺積電(TSMC)在亞利桑那州建設的半導體工廠(fab)是喬·拜登總統的CHIPS法案的核心內容。根據這項立法，總統僅向半導體行業撥款527億美元，其中很大一部分流向臺積電。然而，這傢本應成為美國半導體獨立先鋒的工廠卻從一開始就陷入困境。竣工日期不斷推遲，目前看來要到2025年才能量產。為什麼擁有全球頂尖半導體技術和產業規模的美國卻隻有一座晶圓廠陷入困境？
美國作為全球領先的半導體國傢，擁有一線客戶。問題當然不是缺乏技術、設備或需求。美國仍然是全球第一半導體產業國傢，大部分半導體相關專利和技術都位於美國。
全球最大的專用獨立半導體代工廠臺積電還擁有最多的ASML EUV光刻設備，而美國是全球最大的半導體生產設備公司應用材料公司（AMAT）的所在地。因此，不存在零部件供應鏈的問題。
此外，美國公司正在熱切等待亞利桑那州工廠的開業。蘋果和AMD等半導體設計巨頭已經宣佈有意向臺積電美國分公司供貨。
美國缺的不是半導體技術，而是通用行業人才
問題不在於先進的半導體設備或技術；而在於先進的半導體設備或技術。這是工廠本身。臺積電董事長劉馬克在第二季度業績電話會議上承認，“由於缺乏熟練工人，亞利桑那工廠建設遇到困難。”
在討論半導體工廠時，最受關註的通常是半導體生產的專用設備，例如 EUV 光刻設備。這些設備每臺成本數十億美元，而且能夠制造這些設備的公司數量有限，導致持續的供應焦慮。
然而，“一般工業”對於晶圓廠的建設同樣重要。例如，當今的晶圓廠佈滿用於運輸 FOUP（用於存儲和移動晶圓的特殊容器）的小導軌。
用於調整半導體位置和包裝半導體的機器人設備必須移動到精確指定的位置，沒有一英寸的誤差。為可靠地完成這項工作，需要用於關節的超精密電動機和傳感器。
同時，設施內部必須始終保持清潔，因為即使是最微小的灰塵顆粒也會影響產量。因此，廠內有大量穩定供應超純水的裝置和氣流專用管道。不僅如此，電源設備也采用冗餘佈置，因為即使暫停一次晶圓廠也需要重新啟動整個流程。
因此，投資晶圓廠的設備並不局限於半導體行業。他們需要機械、電氣/電子和化學行業的專用設備，以及來自各個行業的能夠管理和處理這個多樣化供應鏈的專傢。換句話說，管理半導體工廠比半導體技術更接近一般工業技術。
美國缺少的不是半導體工程師。如果僅從半導體技術來判斷，美國將是無與倫比的世界領先者。然而，與中國臺灣、韓國和中國大陸等“晶圓廠強手”相比，美國嚴重缺乏具有半導體工廠工作經驗的通用行業技術人員。這就是臺積電董事長劉德音從臺灣調派 600 名工程師到亞利桑那州晶圓廠的原因。
“臺灣半導體之父”張忠謀一年前就預見到這一情況。去年，他在接受美國媒體采訪時嚴厲批評拜登政府加強半導體制造能力的努力，稱其為“白費力氣”。他指出原因是“人力嚴重短缺、勞動力成本高昂”。
張還預測，美國狹窄的工業人才庫將增加晶圓廠建設的整體成本。這位前董事長表示，“在美國制造半導體的成本比在臺灣高出50%”，並稱在美國建設代工廠是“浪費”。
即使亞利桑那州晶圓廠於 2025 年開業並開始量產，問題仍將持續。臺積電要想從美國晶圓廠獲利，就必須將初始投資成本轉嫁給客戶。這意味著美國臺積電的每顆芯片價格將高於臺灣或日本的臺積電，從而削弱美國電子產品的價格競爭力。
最終，美國臺積電要想穩定良率，並獲得長期維持晶圓廠的人力物力基礎，美國政府還得繼續提供支持。
然而，維持一座晶圓廠絕不便宜。亞利桑那州工廠建設已投資超過300億美元，未來還需要更多資金引進新設備和改進工廠。目前尚不清楚拜登政府以及隨後繼承權力的任何政府是否能夠繼續向臺積電開出空白支票，直到實現“美國半導體獨立”的夙願。
盡管美國顯然仍擁有全球第一的半導體產業，但將早已全球化的“芯片生產”帶回美國的決定是否明智仍是一個問號。