半導體貫穿着我們生活的方方面面,是信息產業的心臟,幾乎影響到所有信息產業的發展,大至飛機、北斗衛星,小到手機、電腦、汽車家電用品等。也可以說半導體已經是我們每天生活上的必需品。
首先我們必須弄清楚半導體究竟是什麼?和導體、絕緣體有什麼關係?學過物理的人應該知道,導體就是指容易導電的物質,像銅、鋁、鐵等金屬都是導體,水和潮溼的土地也可以導電,所以也是導體,絕緣體就是不能導電的物質,像玻璃、橡膠等等都是絕緣體。
顧名思義,半導體就是介於導體和絕緣體之間的一種物質,它的導電性處於人類可控制的一種狀態。過去很長的一段時間裡,人們都以為世界上的物質,要麼是導體能導電的,要麼是不能導電的是絕緣體,直到1833年,法拉第首次發現硫化銀的電阻,不同於其他金屬,一般的金屬電阻,是隨著溫度的升高而增加,而硫化銀的電阻,卻是隨着溫度的上升而降低。此外,法國又發現,半導體和電解質,接觸形成的結,在光照下會產生一個電壓,這就是光伏特效應。
美曾是半導體大國
30多年之後,科學家們經過反覆的研究再發現,光照變化會引起半導體材料,電導變化的現象,也就是光電導效應。
半導體的三個主要特徵相繼被發現,因此,半導體的通俗理解,是指在常溫下,它的導電性能,介於導體和絕緣體之間的一種材料,常見的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵等物質,矽是半導體材料中應用最廣泛的一種,鍺主要用於高端的太空飛行,飛行器等領域。
1970年代,超過70%的半導體在美國本土生產。當時政府認為美國不適宜着重在勞工密集生產,只需要研發,因此刻意將生產線移到海外包括亞洲地區。比如說英特爾就在美國成立後連一顆半導體都還沒出產的情況下,把生產線搬到檳城。沒想到這產品業務發展很神速,在2010年,半導體已經開花結果,需求量大增,但美國出產的量已經相對的下降至全球的37%。
跟着亞洲國家精益求精,也同時提升半導體的生產技術。這段日子中國經濟突飛猛進,並打開了相關的在地市場。 到2020年美國只剩下全球產量的12%。也可以說是目前全球半導體的技術,產能等指標,是美國當年的政策一手造成的。
美國總統拜登於8月9日簽署總值2800億美元的晶片和科學法案,正式成為法律,試圖通過投資補貼吸引半導體企業在美國設廠,還意圖通過限制補貼資格,來阻止半導體企業在中國增產。美國打壓中國晶片科技企業、脅迫台積電等晶片巨頭赴美投資設廠、試圖組建晶片“四方聯盟”等連串築牆、脫鉤的做法,嚴重擾亂全球晶片供應鏈。雖然補助金額跟各大晶圓廠的資本支出相比,並沒有高出多少,但建設晶圓廠需耗費大量金錢與物資,政府補助仍吸引不少廠商陸續獵地設廠。
晶片法案的通過,其實跟中美的政治角力有極大影響。而且法案中有“排中條款”,內文明訂,一旦企業取得美國補助,10年內就不可以在中國或是其他不友善國家建置新廠,或是擴充先進製程(28奈米以下)的產能。
儘管外界大都看好台積電先進製程,與台灣在全球晶片供應的關鍵地位,好像都覺得台積電可以繼續稱霸下去,台灣可以一直依靠這座護國神山。然而當全球政經關係愈加複雜,加上疫情衝擊、通貨膨脹與兩岸局勢的動盪,以美國為首的各個國家無不將晶片技術列為首要目標,而且不斷想將台積電的技術移到他國進行生產。
晶片法案圍堵中國
這代表台積電、英特爾、三星等大型晶圓廠在中國布局可能亂套,尤其三星2012年開始就重金部署中國,投資金額達到258億美元,一旦法案通過,三星在西安投入最先進製程的NAND Flash廠,擴產進度可能就此止步,總產能超過40%,恐造成巨大衝擊。
此外,曾經呼籲美國不能坐視半導體製造重心落在“地緣政治不穩定的亞洲”的英特爾,同樣急得跳腳,不同意政府的排中策略。
英特爾營收最大來源是中國,2021年就從中國營收了211億美元,遠優於美國地區營收表現,因此包含英特爾在內的多家企業,正急着向官員遊說,盼能放寬中國業務限制。
在此情況下,美國選擇再度更改政策,通過晶片法案,吸引成功的外國業者到美國投資,同時可以阻止中國在這方面的發展。(待續)
(光明日報/評論.作者:丘光憲)
 
 
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