原文名稱：修復美國半導體供應鏈

Covid-19 大流行的揮之不去的影響之一是全球半導體短缺。它引發了政府和公司采取行動，以防止此類短缺再次發生。但麻省理工學院和電裝進行的研究表明，僅靠擴大美國半導體制造設施的數量是不夠的。渡過難關并防止未來出現類似短缺所需的其他步驟包括：關注彈性，而不僅僅是生產能力;不要只關注先進的芯片;采取措施充分利用現有供應;并建立通用芯片標準。

全球半導體的持續短缺促使世界各地的政府和芯片制造商采取行動擴大生產，防止此類短缺再次發生。但在制定計劃時，他們應該包括確保未來計算機芯片供應鏈具有彈性的措施。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行的一項研究強調了半導體供應鏈對中斷的脆弱性。我們發現，臺灣的半導體制造廠（fab）短暫中斷10天，可能會導致整個供應鏈持續近一年的一系列額外中斷。

我們研究的目的是了解半導體供應鏈的彈性，并確定公司和聯邦政府可以采用的策略來改進它。為此，我們建立了一個模型，一個供應鏈的數學描述，使我們能夠模擬供應鏈中斷及其在整個價值鏈中的連鎖反應。

絕大多數半導體晶圓廠位于臺灣、中國大陸和韓國。一批芯片的生產提前期——從晶圓廠開始生產到完成的時間——從20天到60天不等，具體取決于工廠和集成電路的復雜性。這些芯片隨后被運往組裝和測試設施，幾乎所有這些設施都在亞洲，以生產各種組件;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（例如，車輛的車身控制模塊、電子照明模塊、無鑰匙進入系統、逆變器、制動器、動力轉向和信息娛樂系統），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商通知他們無法運送零件時，才會對汽車制造商在長時間延遲后變得透明。

我們的模型包含各種績效指標，其中一些是在《哈佛商業評論》雜志專題和本《哈佛商業評論》后續數字文章中描述的早期研究中開發的。一個核心要素是生存時間（TTS）：在設施中斷后，供應鏈可以使供需相匹配的最長持續時間。另一個是恢復時間 （TTR）：特定節點（例如供應商設施、配送中心或交通樞紐）在中斷后恢復到全部功能所需的時間。我們的模擬顯示，與晶圓廠中斷相關的TTS短至幾天。我們發現，供應鏈從一個晶圓廠10天的生產中斷中恢復或恢復正常運營所需的時間將近12個月，并將給所有供應鏈合作伙伴帶來重大財務損失。

在我們目前的研究中，我們正在用一種新的衡量標準來補充TTR和TTS：TTR庫存，即中斷結束后整個供應鏈的庫存水平恢復正常所需的時間。我們的分析表明，在一個晶圓廠中斷10天后，芯片庫存至少需要300天才能恢復正常。

為了減輕美國對外國芯片生產的依賴，國會通過了《芯片和科學法案》，喬·拜登總統于8月簽署成為法律，商務部于9月初公布了“重建美國在半導體行業的領導地位”的戰略，其中包括建立和擴大國內尖端芯片的生產，建立充足而穩定的舊技術半導體供應， 并投資于研發，以確保下一代半導體技術在美國開發和生產。預計該法案將刺激在美國建設六個半導體制造設施。這些措施將增加和確保半導體的供應，這不僅對經濟而且對國家安全都很重要。

鑒于過去三年的經驗教訓和我們的研究，政策制定者和行業領導者在制定和實施他們的計劃時應采取以下行動：

為復原能力而構建

在為新建的半導體設施設計供應鏈時，請重點關注彈性。使供應鏈具有彈性需要一個耗時的過程.

僅靠回流并不一定能產生彈性——2020 年美國在 Covid-19 大流行期間發生的肉類短缺凸顯了這一現實。該行業的供應鏈完全是國內的。為了降低成本，許多公司專注于整合制造活動。結果：相對較少的屠宰廠處理了美國消費的大部分牛肉和豬肉。大流行表明，關閉一家工廠，即使是幾周，也會對全國產生重大影響;它壓垮了支付給農民的價格，并導致數月的肉類短缺。

牢記這一點，美國政策制定者應該激勵行業對美國新的半導體供應鏈進行壓力測試，并在必要時投資創建雙重產品來源。

不要只關注先進的芯片

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點。（工藝節點是制造特定一代半導體電路或架構的操作）。政策制定者正在討論的大部分投資都集中在先進的工藝技術節點上，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點。但是，確保向汽車和航空航天以及軍事等行業供應老一代芯片（45至65納米）至關重要。這些技術節點負責汽車行業使用的大部分芯片。

如果北美生產的半導體芯片需要運回亞洲進行組裝和測試，供應鏈的重大風險將繼續存在。考慮到這一點，聯邦政府應該為該行業提供激勵措施，以在美國發展這些能力。

制定短期反應

新半導體設施的建設將需要很長時間;樂觀的估計至少是兩年。在此之前，聯邦政府應確保為關鍵的國家安全部件提供適當的芯片供應。有多種方法可以實現這一目標。它們包括：

• 建立芯片儲備能力，就像戰略石油儲備一樣
• 鼓勵原始設備制造商 （OEM） 和組件供應商重復使用過時產品的芯片
• 開發一種國家信息技術工具，捕獲并向用戶顯示有關可用芯片和包括芯片在內的過時產品庫存的數量和位置的信息，以便有效地分配供應以滿足國家安全和商業需求

與PC行業不同，許多行業（尤其是汽車行業）對電子元件（包括通信，電源和存儲芯片）的通用標準有限。提高標準化可以提高芯片生產商和消費者應對供應中斷的能力。

我們的建議也可以應用于其他產品的供應鏈，例如電動汽車（EV）中使用的電池和磁鐵的供應鏈。為了保護對美國經濟和安全至關重要的供應，僅增加國內生產和加強研發是不夠的。新的供應鏈也必須設計和建造具有彈性。

建立組件標準

與PC行業不同，許多行業（尤其是汽車行業）對電子元件（包括通信，電源和存儲芯片）的通用標準有限。提高標準化可以提高芯片生產商和消費者應對供應中斷的能力。

我們的建議也可以應用于其他產品的供應鏈，例如電動汽車（EV）中使用的電池和磁鐵的供應鏈。為了保護對美國經濟和安全至關重要的供應，僅增加國內生產和加強研發是不夠的。新的供應鏈也必須設計和建造具有彈性。

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