半导体简史:美国削减成本，逐渐失去领先优势
早期的美国产业政策为各种参与者提供了角色:小公司在技术前沿进行实验，而大公司则追求流程改进以扩大这些创新的规模。美国政府的需求确保了实验在财务上的可行性，而技术转让条例确保了大小公司享受进步。重要的是，常规采购为企业提供了持续迭代所需的流动资金，而不依赖于大规模的一次性产品。这项产业政策鼓励创新，确保小公司能够获得在中国大规模生产创新设计的机会，并让大公司收获这些创新设计大规模生产的好处。
随着行业的成熟和竞争环境的变化，美国的政策框架也发生了变化。
自20世纪70年代以来，产业政策逐渐被轻资本价值的“科学政策”战略所取代，由大小生产企业组成的强大生态系统被庞大的龙头企业和轻资产的创新者所取代。尽管这一策略一开始是成功的，但它创造了一个脆弱的系统。现在半导体行业一方面受制于脆弱的供应链，只为少数资金链庞大的公司量身定制，另一方面也受制于很多轻资产设计公司。
虽然美国半导体行业在90年代重新获得了主导地位，但由于这一政策，美国半导体行业的技术和商业优势比以前更加脆弱。随着台积电超越英特尔的崛起，美国失去了尖端技术，美国企业面临关键的供应瓶颈。疫情暴露出的供应链问题表明，半导体作为一种通用技术，在几乎所有主要供应链中都发挥着作用，半导体生产是至关重要的经济和国家安全问题。虽然政策可以发挥明显的作用，但它在技术进步的过程中有其局限性，支持新思想的发展，而不是将新技术转化为资本。工艺技术的创新是一个实践过程，需要新生产线的不断建立和运行。但在美国的低资本环境下，半导体行业很难做到边做边学。
半导体供应链的每个部分都有技术创新，并受益于多元化的参与者和动态的劳动力市场。劳动力不仅是技术前沿的成本中心，也是创新过程中的关键投入。在解决当前短缺问题时，政策制定者应该认识到半导体产业政策的教训，并创建一个强大的竞争生态系统来刺激创新。
美国政府在半导体产业建立之初，利用产业政策和科学政策，帮助培育半导体企业的多元化生态。财政支出为这个高度投机的行业提供了必要的流动性。为了保持一个创新和动态的竞争生态系统，该战略还需要持续的干预。
美国国防部(DoD)使用购买协议和准监管措施来确保公司生态系统和技术进步的广泛传播。美国政府合同为早期公司创造了一个现成的市场，美国国防部渴望扮演第一个客户的角色。由于相信会有大规模半导体生产的需求，产能投资对许多早期的小公司来说在财务上是可行的。
美国国防部作为许多公司的核心客户，对行业最新的技术发展有着清晰的看法，并利用这种看法直接促进公司和研究人员之间的对话和知识共享。同时，“第二来源”合同要求美国国防部采购的任何芯片都必须由至少两家公司生产，将采购与技术转让挂钩。美国国防部甚至要求贝尔实验室和其他大型R&D部门公布技术细节，并广泛授权其技术，以确保所有可能与美国国防部签约的公司都能获得创新的基石。
这一体系加快了行业创新的步伐，并迅速传播开来。《政府采购协定》确保了投资者的消费意愿，也增加了重复生产的资本货物支出，从而有助于显著改善流程。同时，工人在整个系统中自由流动，在一家公司学到的知识可以应用于改进其他公司的生产流程。
在这种竞争环境下，结合那个时代的反垄断做法，鼓励大公司发展大的研究实验室，鼓励小公司进行疯狂的实验。成功的实验有助于创建新的大公司，或者被现有的大公司扩大。美国国防部的行业指导有助于将技术推向新的方向，同时保持行业能力的一致性和相关性。至关重要的是，这一战略隐含地优先发展整个行业的新技术，而不是最大化任何公司的收入或最小化任何公司的成本。如果公司需要投资和持有资本货物，也有融资渠道。政府保护这个行业不受所谓的“市场约束”，使这个行业可以专注于创新和生产，而不是狭义的经济成功。
然而，到了60年代末，随着行业的快速发展，通过二次来源合同进行政府采购和准监督的能力已经变得相对不重要。20世纪40年代末，半导体行业的存在是建立在军购基础上的，但到了60年代末，军购所占市场份额不足四分之一。
20世纪70年代:繁荣的商业市场
在此期间，虽然美国政府采购和指导相对不重要，但由于商业应用的繁荣和缺乏严重的国际竞争，美国国内的半导体公司迎来了黄金时代。
尽管产业政策促进了早期创新和能力建设，但在20世纪70年代，人们几乎没有注意到政策的相对缺乏。诚然，政府采购在上世纪70年代仍发挥着一定的作用，但随着私营企业开始将电子产品纳入其供应链，它们成为了更重要的买家。计算机开始大规模生产也与半导体的发展密切相关，因为对芯片的需求推动了封装和集成的进步。
事实上，美国国防部和商业客户的优先事项之间存在分歧。美国国防部为具体的军事问题寻找合适的解决方案，特别是涉及商业应用很少的非硅或宇宙半导体的开发。政府和半导体公司都意识到这个行业不再需要直接的指导。所以双方的需求开始出现分歧。
在20世纪70年代，蓬勃发展的非国防市场意味着成功的小型和大型公司可以在没有政府支持或协调的情况下生存。技术的改进转化为工艺的改进，反过来又促进前者的进一步改进。MOS IC、微处理器、DRAM等新发明将产业推向新的高度，递归地提出了进一步的创新路径。
在全球繁荣和创新的大环境下，半导体显示出作为通用技术的重要性，并在整个经济中得到广泛应用。尽管美国的大型研究实验室和制造部门持有大量资产，但国际竞争的缺乏和市场的蓬勃发展确保了大多数投资在创新和利润方面是可行的。
80年代:国际竞争激烈。
然而，这种竞争环境带来的乐观情绪在上世纪80年代被打断，当时在日本通商产业省产业政策的指导下，美国将市场和技术主导权拱手让给了日本企业。
美国政府首先必须创建一个半导体市场，而日本能够围绕一个快速增长的现有市场制定产业政策。所以日本可以采取比美国严格得多的基础设施建设政策，协调计算机、半导体等领域的合资企业，因为日本知道自己的产品有现成的商业市场。虽然政府支持和协调投资的战略与美国在20世纪50年代和60年代使用的战略相同，但实施这一战略的策略是根据80年代的竞争环境量身定制的。
来自日本的竞争对美国公司产生了很大的影响。在随后的市场动荡中，许多人永久退出了DRAM市场。该行业还成立了一个倡导团体，以协调生产，并游说政府干预关税和贸易政策。半导体行业协会游说对日本的“倾销”采取保护措施，同时成立半导体研究公司，组织并资助与商业市场相关但与美国国防部无关的半导体开发学术研究。半导体制造联盟由行业成员和美国国防部资助。起初，它的主要目的是促进具有早期产业政策的企业之间的横向合作。然而，为了将成本降至最低，联盟很快将重点转向供应商和制造商之间的垂直整合。
落后的半导体变成了商品，可以互换，按单位成本来判断。由于技术和经济因素的相互作用，传统的垂直一体化公司在20世纪80年代开始解体。鉴于美国当时的经济状况，人们没有兴趣在竞争激烈得多的全球市场上投资于低附加值活动的生产能力。
相反，大公司吸收了小公司仍然拥有的生产力，创造了大企业集团。随着MOS晶体管作为行业领先设计的出现，公司开始采用类似的设计原则，使得专门从事制造的“代工厂”变得经济实惠。随后的垂直解体导致了大型垂直整合企业集团的出现，这些企业集团与专注于设计的小型“无晶圆厂”公司并存，这些公司设计但不生产芯片。理论上，这些“无晶圆厂”公司追求创新的设计策略，同时最小化成本并保持灵活性。20世纪90年代，随着美国公司开辟新的产品类别，日本公司面临来自韩国的竞争，美国工业界对这一战略的接受导致了市场份额的恢复。
在政策上，美国始终没有回到国内产业政策。相反，国外产业政策计划的成功是在国内一体化、垄断、贸易保护主义和科研经费的共同努力下实现的。
90年代:科学政策，而不是产业政策。
上世纪80年代，该行业面临着技术和竞争环境的变化，而在90年代，它见证了美国新“科学政策”的高潮。90年代的美国，无论是过去采取的什么政策，还是更受日本通商产业省影响的什么政策，都没有回归产业政策。相反，它将“科学政策”的引入视为政府在半导体制造领域采取行动的新范式。科学政策的重点是促进与单个公司的公私合作，使工业R&D和学术R&D更紧密地结合，确保研究力量的普遍性，并形成能够支持轻资产战略创新公司的行业结构。
政策目标已经从创建一个具有强大供应链的强大竞争生态系统，转变为创建公共和私人机构，以协调研究人员、无晶圆厂设计公司、设备供应商和大型“冠军企业”之间的复杂转换。这样，任何企业都不需要投入太多的资金进行研发，从而保持全球成本竞争力，政府也可以避免大规模的投入和支出。下面的图表来自半导体行业协会制作的美国国家半导体技术路线图1994，显示了科学政策背后的战略:
“科学政策”的中心主题是非冗余的效率，这与早期侧重于冗余和重复的产业政策形成对比。早期的产业政策大大加快了创新的步伐，并确保了单个公司的失败不会影响供应链的稳定性，但这确实意味着大量的重复投资。虽然这种方法有助于促进流程改进的采用，但静态股东价值最大化表明这种重复在经济上太浪费了。
过去几十年的产业政策促进了大规模就业，这是创新的核心驱动力。然而，90年代的“科学政策”出于最低效率的考虑，避免了这种做法。员工频繁换公司，边干边学是创新的核心方式。事实上，经济地理学中的“非交易性相互依赖”文献在一定程度上解释了半导体行业工人的整合对行业快节奏创新的重要性。虽然将大量工人留在一个地方是许多进步的关键，但在这种新的竞争环境中，这被视为一种浪费。劳动力在单位成本中占有相当大的比重，企业认为如果能战略性地缩减规模，就能恢复全球竞争力。
在半导体行业的早期，相对价格不敏感的政府合同占总销售额的很大一部分，这种低效率被视为创新的成本。随着外国竞争者的进入，对成本敏感的商业市场成为半导体的主要买家。这种能力的复制看似是纯粹的成本中心，但对很多公司来说并不好。对盈利能力的关注意味着确保尽可能少的重复工作，以便在对价格敏感和竞争激烈的环境中控制成本。这就产生了一个集体行动的问题，即削减开支符合每个企业的利益，但却进一步恶化了美国企业的创新能力。
90年代，美国政府没有回归产业政策，而是选择了成本低得多的科学政策项目。理想情况下，“科学政策”将允许政府协调企业的矛盾储蓄欲望，而不会在技术上进一步落后。但为了顺应时代精神，美国政府也在努力节约，不会为新的竞争环境下产业政策的成功提供大规模的资金支持。
相反，政府会花更少的钱，试图创造一种分工，让所有参与者在不牺牲技术前沿的情况下削减成本，追求利润。为此，一方面补贴学术研究实验室的研发，另一方面补贴产业团体将研究转化为商业能力。在某种程度上，这进一步减少了单个公司的R&D投资，因为进步只创造了最小的竞争优势。这种结构不是建立一个供应链重叠的生态系统，而是形成分工，每个企业和机构负责一个明显可分离的单独部分。同时，宽松的贸易政策和紧密的贸易网络使企业能够更经济地进入无厂模式，发展轻资产战略。目的是通过解决一个集体行动问题来减少整个系统的冗余，从而以最经济的方式为公共和私营部门重新获得技术前沿。
不一会儿，这个策略就奏效了！到90年代末，美国在半导体等技术领域的投资普遍繁荣，美国成功恢复了技术优势。这个行业可以在没有国内产业政策大规模资金支持的情况下创新，同时保持国际竞争力。大多数公司将研发重点放在生产流程开发的后两个节点，而更长期的研究则由政府资助的学术研究人员组织。工业集团的参与将这种学术研究转化为商业活动，并在很大程度上消除了R&D和生产的重复劳动成本。大型集中式研究实验室被掏空，供应链变得更窄，只针对少数核心公司的研究需求。
21世纪:互联网泡沫破灭与收益递减。
然而，这一战略的短期成功是以巨大的长期成本为代价的。劳动力和资本的冗余有助于确保公司能够快速改善内部化过程，也有助于培养下一代工程师和技术人员。虽然从单个时期股东收益静态最大化的角度来看，这种重复可能是多余的，但是保证长期的创新轨迹是非常重要的。“消除冗余”和“增加脆弱性”是一个硬币的两面。
从长期来看，劳动力和资本投入的短缺会出现在某些方面，无论是在资产负债表上，还是在创新能力上，或者两者兼而有之。就目前的情况来看，美国可能会失去在尖端设计方面的优势，在尖端制造方面的霸主地位在很大程度上被台积电夺走了。将投资过程的一部分分配给每个公司可能会使每个公司的资产负债表看起来更加稳定，但由于持续的投资不足，整个行业变得更加脆弱。几十年的劳动力成本最小化减少了熟练技术人员和工程师的数量，而几十年的产能投资不足也阻碍了国内企业应对当前劳动力短缺的能力。
该行业目前的问题是科学政策战略的长期自然结果，这一战略在20世纪90年代末和20世纪初似乎非常成功。整合和垂直整合的驱动力集中在学术实验室的长期研究、巨大的“冠军企业”和轻资产的“无晶圆厂”创新者，创造了一个摇摇欲坠的竞争生态系统。
由于这些冠军企业在竞争格局中占有非常大的比重，它们的R&D优先级和中间投入需求为整个行业设定了条件。像英特尔这样的大买家可以直接或间接地利用他们的相对垄断力量，围绕他们的需求建立供应链。当更广泛的经济需求发生变化时，例如自疫情爆发以来，这些脆弱的供应链很容易出现问题。这种脆弱性是供应链优化的结果，但这种优化是针对短期盈利和消除冗余，而不是针对整个经济的需求。
不管是有意还是无意，这些大型企业也会围绕自己的财务需求和计划制定技术发展路径。因此，学术实验室的研发、税收优化和私营企业单位成本最小化的政策组合产生了显著的技术路径依赖。同时，从技术上来说，这些企业“大到不能倒”:如果错过了工艺改进，国内同等规模竞争对手的缺席，意味着整个行业错过了这种进步。从这个意义上说，技术政策作为一个整体是委托给私人行为者的。
从研发到生产，也有不一致的反馈。科学政策的关键是将知识产权的创新与生产过程的创新分开；换句话说，科学政策优先考虑研究、设计和创造，而不是实施、生产和投资。所以出现了专注于设计的无工厂公司，将制造外包给海外代工厂。
但是，把研发放在首位会拖慢创新的速度。单独补贴R&D无异于鼓励离岸外包:这项政策奖励的是知识产权的发展，而不是有形资产的所有权。问题是过程改进来自于包含在新的物理资产中的新技术的实现。“边做边学”是技术创新的关键部分。优秀的工程师希望在供应链的每个环节创新生产流程的每一步。尖端设计的离岸和外包生产引入了一个围绕流程的黑箱，导致了类似的收益无法最大化和无法纠正的问题。只关注研发将会使这些过程改进的发展离岸，这将导致国内生产者的食物不足，并阻碍劳动力开发新技能。
学术研究偏离商业化道路，无法带动产业创新。考虑到学术研究往往围绕与当前生产相关性较低的问题，有时无法为现有技术的替代应用或替代流程驱动的创新路径提供见解。既然科学的政策让这个群体负责整个行业的长期创新战略，那么这个盲点就不容忽视。事实上，摩尔定律的失败和在许多应用中设计异构芯片的独特转变都很好地说明了创新总是隐含着技术发展的存在。
几十年来对工业产能和就业的投资失败，导致美国企业高度依赖外部制造工厂。台积电目前计划在中国台湾省投资一家当地制造厂，这表明台积电正试图通过收购来解决这一问题，同时不减少我们对单一供应商提供领先设计的依赖。相反，我们应该在半导体生产的早期阶段回顾产业政策的历史，重新获得技术前沿，并在供应链的每个节点上促进创新。
如今，美国正面临半导体短缺和创新能力减弱的问题，决策者正在考虑采取严肃的干预措施。虽然解决当前短缺可能为时已晚，但可以防止下一次短缺。美国两党对基础设施支出的广泛支持、疫情后更好重建的需要以及对半导体采购的国家安全担忧应该鼓励决策者认为是时候进行雄心勃勃的改革了。如上所述，半导体产业政策的历史为如何最好地创造高就业、技术创新和强大的国内供应链提供了许多经验教训。
历史表明，科学政策是产业政策的必要补充，但仅靠科学政策是不够的。协调的R&D是任何解决方案的重要组成部分，但不是全部。为了改进流程并确保劳动力有足够的技能在技术前沿操作，行业需要看到持续的产能扩张。然而，正如我们以前所表明的那样，在低需求环境下，私营企业显然不愿意进行不确定的投资。产业政策，通过政府采购、融资担保和直接融资相结合的方式，是为行业提供充足流动性的唯一途径，以保证产能扩张足够快，行业保持技术前沿。同时，政府有财政能力让国内企业生产落后的半导体产品，以保护国家安全和供应链的灵活性。长期来看，以股东最大化为目标的产业外包政策尚未形成。
同样重要的是要认识到，强劲的经济需求和由此产生的紧张的劳动力市场，尤其是半导体生产，对这些政策的成功至关重要。由政府主导的强有力的投资和建设将为各种经验和技能水平的人创造良好的就业机会。这将创造高技能的劳动力和大量的边做边学的机会，从而推动有意义的流程改进。在高技能和高资本密集的行业，劳动力几乎就像另一种形式的资本货物，为投资支付明显的红利。然而，在没有足够就业机会的情况下，这些专业技能将随着工人转向其他行业而消失。这并不是说提高劳动力技能就足够了:如果立法创造了培训项目，却没有同时创造必要的就业机会和投资，那么很快就会弄巧成拙。
有些人可能对半导体和其他关键行业的产业政策所需的资本投资规模犹豫不决。这是一个巨大的市场，价格巨大，现代制造工厂的成本高达数十亿美元。然而，半导体是一项关键的通用技术，几乎进入了每个供应链。大规模的产业政策可以防止瓶颈拖累经济增长，并为国家安全需求创造强大的国内供应链。相比于半导体技术的前期投入，产业政策的回报成本要高很多，但回报也会更高。作为4万亿美元基础设施或两党供应链法案的一部分，这是一项不容错过的好投资，可以振兴落后和领先产业，恢复强大的竞争生态系统。
政策目标很简单:开发一个扩大的产业政策工具包，以鼓励创新，缓解国内劳动力市场的紧张局势，并维护关键的供应链基础设施。作为一个行业，由于投资规模和所需的工作岗位，半导体是制定这些政策工具的理想起点。重建强大的创新环境，也有助于美国在很长一段时间内重返科技前沿，创造就业和投资，并在未来几年带来回报。半导体在现代工业经济中起着至关重要的作用，其技术路线太重要了，不能以短期盈利为导向。政府有机会也有责任利用产业政策在下一次短缺发生之前阻止它，同时确保美国保持其在技术前沿的地位。