美國長期主導全球半導體設計,但由于芯片制造環節勞動力短缺,價值數千億美元的新建工廠投資計劃正出現延宕。麥肯錫、國際半導體設備與材料協會和美國國家科學基金會7月7日發布的一項分析顯示,到2030年,美國半導體行業預計最多將短缺157000名熟練工人。
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受訪半導體雇主中,約四分之三表示,招聘工程師存在困難。美國憑借英偉達、超威半導體和高通等公司,獲得了全球半導體銷售額的一半以上,但其本土大規模制造芯片的能力,在過去30年里已明顯下滑。
麥肯錫估計,管理半導體工藝和設備需要104300名工程師,但新增供給僅有16300人,缺口約為88000人。生產線上負責操作和檢查設備的技術人員需要72400人,但可供人數只有8900人。麥肯錫預計,到2030年,半導體行業未填補崗位中,約74%將集中在制造環節,60%將集中在工程崗位。
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依靠巨額投資建設的大型新工廠正等待投產。臺積電計劃在亞利桑那州投資最多2650億美元,建設12座半導體和封裝設施。美光計劃在紐約州投資最多1000億美元,建設存儲芯片生產設施。三星電子正在得克薩斯州建設一座邏輯芯片工廠。英特爾在俄亥俄州建設中的280億美元工廠,預計投產后也將面臨勞動力短缺。
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麥肯錫預測,得克薩斯州、加利福尼亞州、亞利桑那州、紐約州和俄亥俄州等擁有新工廠的地區,勞動力短缺將尤為嚴重。新建工廠是美國總統唐納德·特朗普經濟政策中的關鍵項目。不過,媒體指出,銅、鋼鐵和水泥價格上漲,正在推高建設成本。
美國半導體行業嚴重缺工,根源在于持續數十年的產業結構調整。過去30年,美國企業將重心放在利潤更高的設計和軟件領域,而非需要巨額設備投入、且面臨周期性風險的制造環節。英偉達和超威半導體通過“無晶圓廠”模式成長,將生產外包給外部晶圓代工企業。這種模式減輕了企業資本負擔,也提高了單個公司的盈利能力,但削弱了美國本土制造基礎。
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美國半導體行業協會數據顯示,美國在全球半導體產能中的占比已從1990年的37%降至2022年的10%,下降了27個百分點。此外,美國年輕人近年來越來越回避科學、技術、工程和數學領域中的制造業崗位,進一步加劇了招聘危機。媒體報道稱,美國工程類畢業生中,只有約3%進入半導體行業。大多數人更傾向于薪酬更高、工作方式更靈活的人工智能和軟件崗位。
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參與這項分析的麥肯錫合伙人泰勒·朗特里表示:“美國的半導體行業已經幾十年沒有經歷過大規模擴張。”他還說:“高中升學顧問和大學教授并不會自然而然地把半導體制造推薦為職業道路。”
隨著危機加劇,美國政府和產業界正忙于尋找解決方案,但困難依然存在。2022年出臺的《芯片法案》撥出聯邦資金,用于培訓半導體從業人員。根據這項法律,到2027年,美國政府將通過國家科學基金會投入2億美元,開展學生教育和勞動力培訓項目。
專家指出,這些項目雖然增加了生產技術人員的供給,但幾乎沒有緩解制造工程師和硬件工程師的短缺。在臺積電建廠所在地亞利桑那州,當地小學生如今已開始參加體驗半導體設備、穿戴無塵服的項目。媒體援引專家的話警告稱:“如果忽視勞動力短缺問題,可能會削弱《芯片法案》下的既定投資和聯邦補貼效果。”業界人士建議,在政府持續提供資金支持的同時,擴大半導體教育,讓學生更早接觸這一行業。
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即便能夠招到工人,芯片量產所需的也不只是人力、廠房和設備。制造工程師需要調整工藝以降低缺陷率,技術人員必須維修設備,而高純度氣體、化學品、晶圓、光掩模、超純水以及廢棄物處理設施等供應商,也需要圍繞工廠形成集聚。
在韓國的華城、平澤和利川,這樣的產業生態經過數十年才逐步形成。美國新建工廠必須從零開始重建這些網絡。專家強調,設計能力和先進設備可以通過投資獲得,但良率的穩定——也就是每片晶圓上可正常工作的芯片比例——依賴現場經驗和制造訣竅,而這些能力無法在短時間內形成。
剛畢業的新員工也需要數年時間,才能成長為熟練工人。朗特里對媒體表示:“整個半導體行業都面臨共同的人才短缺問題。”他還說:“缺口實在太大,行業必須協作解決。”
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