原文名稱：修復(fù)美國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈

Covid-19 大流行的揮之不去的影響之一是全球半導(dǎo)體短缺。它引發(fā)了政府和公司采取行動(dòng)，以防止此類短缺再次發(fā)生。但麻省理工學(xué)院和電裝進(jìn)行的研究表明，僅靠擴(kuò)大美國半導(dǎo)體制造設(shè)施的數(shù)量是不夠的。渡過難關(guān)并防止未來出現(xiàn)類似短缺所需的其他步驟包括：關(guān)注彈性，而不僅僅是生產(chǎn)能力;不要只關(guān)注先進(jìn)的芯片;采取措施充分利用現(xiàn)有供應(yīng);并建立通用芯片標(biāo)準(zhǔn)。

全球半導(dǎo)體的持續(xù)短缺促使世界各地的政府和芯片制造商采取行動(dòng)擴(kuò)大生產(chǎn)，防止此類短缺再次發(fā)生。但在制定計(jì)劃時(shí)，他們應(yīng)該包括確保未來計(jì)算機(jī)芯片供應(yīng)鏈具有彈性的措施。我們與總部位于日本的全球汽車零部件制造商電裝公司進(jìn)行的一項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了半導(dǎo)體供應(yīng)鏈對(duì)中斷的脆弱性。我們發(fā)現(xiàn)，臺(tái)灣的半導(dǎo)體制造廠（fab）短暫中斷10天，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)供應(yīng)鏈持續(xù)近一年的一系列額外中斷。

我們研究的目的是了解半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的彈性，并確定公司和聯(lián)邦政府可以采用的策略來改進(jìn)它。為此，我們建立了一個(gè)模型，一個(gè)供應(yīng)鏈的數(shù)學(xué)描述，使我們能夠模擬供應(yīng)鏈中斷及其在整個(gè)價(jià)值鏈中的連鎖反應(yīng)。

絕大多數(shù)半導(dǎo)體晶圓廠位于臺(tái)灣、中國大陸和韓國。一批芯片的生產(chǎn)提前期——從晶圓廠開始生產(chǎn)到完成的時(shí)間——從20天到60天不等，具體取決于工廠和集成電路的復(fù)雜性。這些芯片隨后被運(yùn)往組裝和測試設(shè)施，幾乎所有這些設(shè)施都在亞洲，以生產(chǎn)各種組件;這些過程可能需要 30 到 40 天。最后，組件用于各種零件、模塊和系統(tǒng)（例如，車輛的車身控制模塊、電子照明模塊、無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)、逆變器、制動(dòng)器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向和信息娛樂系統(tǒng)），然后將其組裝成成品。這意味著，從晶圓廠開始的短缺只有在供應(yīng)商通知他們無法運(yùn)送零件時(shí)，才會(huì)對(duì)汽車制造商在長時(shí)間延遲后變得透明。

我們的模型包含各種績效指標(biāo)，其中一些是在《哈佛商業(yè)評(píng)論》雜志專題和本《哈佛商業(yè)評(píng)論》后續(xù)數(shù)字文章中描述的早期研究中開發(fā)的。一個(gè)核心要素是生存時(shí)間（TTS）：在設(shè)施中斷后，供應(yīng)鏈可以使供需相匹配的最長持續(xù)時(shí)間。另一個(gè)是恢復(fù)時(shí)間 （TTR）：特定節(jié)點(diǎn)（例如供應(yīng)商設(shè)施、配送中心或交通樞紐）在中斷后恢復(fù)到全部功能所需的時(shí)間。我們的模擬顯示，與晶圓廠中斷相關(guān)的TTS短至幾天。我們發(fā)現(xiàn)，供應(yīng)鏈從一個(gè)晶圓廠10天的生產(chǎn)中斷中恢復(fù)或恢復(fù)正常運(yùn)營所需的時(shí)間將近12個(gè)月，并將給所有供應(yīng)鏈合作伙伴帶來重大財(cái)務(wù)損失。

在我們目前的研究中，我們正在用一種新的衡量標(biāo)準(zhǔn)來補(bǔ)充TTR和TTS：TTR庫存，即中斷結(jié)束后整個(gè)供應(yīng)鏈的庫存水平恢復(fù)正常所需的時(shí)間。我們的分析表明，在一個(gè)晶圓廠中斷10天后，芯片庫存至少需要300天才能恢復(fù)正常。

為了減輕美國對(duì)外國芯片生產(chǎn)的依賴，國會(huì)通過了《芯片和科學(xué)法案》，喬·拜登總統(tǒng)于8月簽署成為法律，商務(wù)部于9月初公布了“重建美國在半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位”的戰(zhàn)略，其中包括建立和擴(kuò)大國內(nèi)尖端芯片的生產(chǎn)，建立充足而穩(wěn)定的舊技術(shù)半導(dǎo)體供應(yīng)， 并投資于研發(fā)，以確保下一代半導(dǎo)體技術(shù)在美國開發(fā)和生產(chǎn)。預(yù)計(jì)該法案將刺激在美國建設(shè)六個(gè)半導(dǎo)體制造設(shè)施。這些措施將增加和確保半導(dǎo)體的供應(yīng)，這不僅對(duì)經(jīng)濟(jì)而且對(duì)國家安全都很重要。

鑒于過去三年的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和我們的研究，政策制定者和行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者在制定和實(shí)施他們的計(jì)劃時(shí)應(yīng)采取以下行動(dòng)：

為復(fù)原能力而構(gòu)建

在為新建的半導(dǎo)體設(shè)施設(shè)計(jì)供應(yīng)鏈時(shí)，請(qǐng)重點(diǎn)關(guān)注彈性。使供應(yīng)鏈具有彈性需要一個(gè)耗時(shí)的過程.

僅靠回流并不一定能產(chǎn)生彈性——2020 年美國在 Covid-19 大流行期間發(fā)生的肉類短缺凸顯了這一現(xiàn)實(shí)。該行業(yè)的供應(yīng)鏈完全是國內(nèi)的。為了降低成本，許多公司專注于整合制造活動(dòng)。結(jié)果：相對(duì)較少的屠宰廠處理了美國消費(fèi)的大部分牛肉和豬肉。大流行表明，關(guān)閉一家工廠，即使是幾周，也會(huì)對(duì)全國產(chǎn)生重大影響;它壓垮了支付給農(nóng)民的價(jià)格，并導(dǎo)致數(shù)月的肉類短缺。

牢記這一點(diǎn)，美國政策制定者應(yīng)該激勵(lì)行業(yè)對(duì)美國新的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈進(jìn)行壓力測試，并在必要時(shí)投資創(chuàng)建雙重產(chǎn)品來源。

不要只關(guān)注先進(jìn)的芯片

重要的是，政策制定者考慮的不僅僅是晶圓廠的尖端工藝節(jié)點(diǎn)。（工藝節(jié)點(diǎn)是制造特定一代半導(dǎo)體電路或架構(gòu)的操作）。政策制定者正在討論的大部分投資都集中在先進(jìn)的工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)上，例如那些制造具有7納米（nm）及以下晶體管元件的芯片的節(jié)點(diǎn)。但是，確保向汽車和航空航天以及軍事等行業(yè)供應(yīng)老一代芯片（45至65納米）至關(guān)重要。這些技術(shù)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)汽車行業(yè)使用的大部分芯片。

如果北美生產(chǎn)的半導(dǎo)體芯片需要運(yùn)回亞洲進(jìn)行組裝和測試，供應(yīng)鏈的重大風(fēng)險(xiǎn)將繼續(xù)存在。考慮到這一點(diǎn)，聯(lián)邦政府應(yīng)該為該行業(yè)提供激勵(lì)措施，以在美國發(fā)展這些能力。

制定短期反應(yīng)

新半導(dǎo)體設(shè)施的建設(shè)將需要很長時(shí)間;樂觀的估計(jì)至少是兩年。在此之前，聯(lián)邦政府應(yīng)確保為關(guān)鍵的國家安全部件提供適當(dāng)?shù)男酒?yīng)。有多種方法可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。它們包括：

• 建立芯片儲(chǔ)備能力，就像戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備一樣
• 鼓勵(lì)原始設(shè)備制造商 （OEM） 和組件供應(yīng)商重復(fù)使用過時(shí)產(chǎn)品的芯片
• 開發(fā)一種國家信息技術(shù)工具，捕獲并向用戶顯示有關(guān)可用芯片和包括芯片在內(nèi)的過時(shí)產(chǎn)品庫存的數(shù)量和位置的信息，以便有效地分配供應(yīng)以滿足國家安全和商業(yè)需求

與PC行業(yè)不同，許多行業(yè)（尤其是汽車行業(yè)）對(duì)電子元件（包括通信，電源和存儲(chǔ)芯片）的通用標(biāo)準(zhǔn)有限。提高標(biāo)準(zhǔn)化可以提高芯片生產(chǎn)商和消費(fèi)者應(yīng)對(duì)供應(yīng)中斷的能力。

我們的建議也可以應(yīng)用于其他產(chǎn)品的供應(yīng)鏈，例如電動(dòng)汽車（EV）中使用的電池和磁鐵的供應(yīng)鏈。為了保護(hù)對(duì)美國經(jīng)濟(jì)和安全至關(guān)重要的供應(yīng)，僅增加國內(nèi)生產(chǎn)和加強(qiáng)研發(fā)是不夠的。新的供應(yīng)鏈也必須設(shè)計(jì)和建造具有彈性。

建立組件標(biāo)準(zhǔn)

與PC行業(yè)不同，許多行業(yè)（尤其是汽車行業(yè)）對(duì)電子元件（包括通信，電源和存儲(chǔ)芯片）的通用標(biāo)準(zhǔn)有限。提高標(biāo)準(zhǔn)化可以提高芯片生產(chǎn)商和消費(fèi)者應(yīng)對(duì)供應(yīng)中斷的能力。

我們的建議也可以應(yīng)用于其他產(chǎn)品的供應(yīng)鏈，例如電動(dòng)汽車（EV）中使用的電池和磁鐵的供應(yīng)鏈。為了保護(hù)對(duì)美國經(jīng)濟(jì)和安全至關(guān)重要的供應(yīng)，僅增加國內(nèi)生產(chǎn)和加強(qiáng)研發(fā)是不夠的。新的供應(yīng)鏈也必須設(shè)計(jì)和建造具有彈性。

參考文章：https://hbr.org/2022/10/fixing-the-u-s-semiconductor-supply-chain