一
2021年晶片短缺對汽車行業的打擊巨大。根據AutoForecast Solutions（AFS全球汽車生産預測）最新資料，截至12月19日，由于汽車晶片供應短缺，已造成全球汽車減産1027.2萬輛，預計全球2021年全年減産汽車1131萬輛。北美洲已減産汽車317.8萬輛，預計全年減産341.2萬輛；歐洲市場已減産295.4萬輛，預計全年減産334.9萬輛。除中國外的亞洲其他地區中，目前已減産174萬輛，預計全年減産195.2萬輛。
2月7日AFS表示，由于晶片短缺，全球範圍内減産的汽車數量較一周前激增61%，至37.05萬輛汽車。據AFS最新預計，汽車制造商今年或減産超過100萬輛汽車。
與汽車産業的凄風苦雨相比，晶片産業是豔陽高照。《華爾街日報》1月30日報道，受全球半導體短缺和需求增長影響，晶片行業剛剛度過了有史以來銷售狀況最好的一年。高德納咨詢公司釋出的資訊，2021年全球晶片銷售額同比增長約25%，首次突破5000億美元，達到創紀錄的5835億美元。工廠晝夜不停生産仍無法滿足需求。預計供應長期短缺将使半導體行業今年的收入增長9%，增速超過曆史平均水準。高德納咨詢公司估計，晶片業的樂觀情緒導緻2021年資本支出達到創紀錄水準，至少有1460億美元，為5年前的兩倍多。
美國格芯公司首席執行官湯姆·考爾菲爾德在接受記者采訪時說：“晶片行業用了50年時間才發展成一個規模達5000億美元的産業。我認為這個數字隻需8到10年就能達到1萬億美元。”
英特爾公司首席執行官帕特·格爾辛格說：該公司去年創下銷售紀錄，“2022年隻會更好。”
然而，晶片短缺現象依然沒有緩解。
1月25日，美國商務部釋出《半導體供應鍊資訊征詢風險報告》，汽車制造商、醫療裝置制造商等晶片買家持有的庫存中值已從2019年的40天降至2021年的不到5天，關鍵行業的庫存甚至更少，全球半導體短缺将至少持續到今年下半年。
報告指出：瓶頸主要集中在幾種特定類型的半導體輸入和應用中，包括傳統邏輯晶片（用于汽車、醫療裝置和其他産品）、模拟晶片（用于電源管理、圖像傳感器和射頻）和光電子晶片（用于傳感器和開關）。
晶片産能主要瓶頸是晶圓、材料、組裝、測試和封裝能力等視為瓶頸。美國商務部的報告幾乎承認美國政府在解決瓶頸方面無能為力，沒有措施能立即緩解短缺。
美國商務部副部長唐·格雷夫斯承認，目前美國半導體行業面臨兩大危機，一是半導體供應短缺擾亂了汽車、消費電子等多個關鍵行業，造成企業裁員和經濟複蘇放緩；二是美國在半導體供應鍊的“長期上司力”面臨威脅，過去20年美國占全球半導體生産的比重大幅下滑。
美國商務部長吉娜·雷蒙多還提到某些晶片價格“異常高”的情況。美國海納金融集團說，目前全球半導體買家等待産品傳遞的時間平均超過25周，遠高于10至14周的公認“健康範圍”。但是，晶片行業已經開足馬力，從2020年下半年到2021年三季度，産能使用率都在95%以上。
半導體行業的資本支出在2021年接近1500億美元，2022年将超過1500億美元。相比之下，在2021年之前，油氣行業每年的資本支出從未超過1150億美元。據華爾街日報報道，Gartner稱，全球晶片制造商預計今年将投入約1460億美元的資本支出，較上年增長約三分之一，比2019年新冠大流行前高出50%。這項投資是五年前行業支出的兩倍多。
晶片制造商正在建設新半導體工廠，但這些投資需要時間才能轉化為産量的增加。此前宣布的一些投資預計最早将于2022年下半年上線。
還有報道稱，晶片制造商為提高産能而進行的投資不會很快落實，這也使供應持續受限。但據貝恩公司預測，随着新的晶片工廠投産，該行業到2025年可能面臨生産過剩的風險。
并非所有晶片在價值4640億美元的半導體行業中都享有平等的地位。
美國商務部确定的存在嚴重半導體供需不比對的特定類型産品，包括醫療裝置、寬帶和汽車。具體包括：主要由傳統邏輯晶片制成的微控制器，例如40、90、150、180和250 nm節點；模拟晶片，包括例如40、130、160、180和800 nm節點；以及包括例如65、110和180 nm節點的光電晶片。
據Gartner估計，台積電、三星和英特爾三家公司，大約占到了2021年晶片行業投資的五分之三。幾乎所有這些投資都被用于尖端技術，這一領域依然有豐富的拓展空間。目前每6美元投資中隻有不到1美元被指定用于訂單積壓時間最長的成熟工藝晶片。所謂成熟工藝晶片（使用28納米或以上工藝制造的晶片）是最稀缺的晶片，許多隻賣幾美元一個，采用舊技術和舊裝置生産。用于先進晶片的5納米晶圓，售價約為17000美元。相比之下，一塊28納米晶圓的價格約為3000美元。由于利潤微薄和需求下降的風險，許多半導體制造商對這些晶片上進行數十億美元的投資持謹慎态度。
台積電和索尼表示将在日本建立一個70億美元的晶片工廠來生産成熟工藝半導體，努力填補這方面的空白。該工廠要到2024年底才能開始大規模生産，是以它無助于解決當下影響汽車和電子産品生産的問題。這意味着汽車、家用電器和小配件中使用的普通晶片供應将持續緊張，等待訂單交貨的時間依然會很長。
汽車行業習慣低價采購，導緻半導體供應商沒有動力擴大産能。整車廠大多采用準時化管理模式，要求晶片供應商被動的配合，半導體廠商花幾年時間，幾億到數十億美元建立的晶片産能，可能在生産前30天時間被整車廠取消訂單。是以，半導體廠商對産能的擴充慎之又慎。
Counterpoint Research的一位技術市場研究員估計，對受打擊最嚴重的半導體類型的投資受限，意味着傳統晶片供應趕不上預計需求的狀況将持續到2024年。
許多傳統晶片制造商都不願對新産能進行大規模投資，因為到幾年後新工廠開始生産時，可能已經沒有像現在一樣的需求，導緻裝置使用不足和損失。
一家新工廠生産成熟工藝晶片，如28納米的産能，會因為前期成本和開始生産時産量較低而産生虧損，而在舊工廠裡運作着舊裝置擁有高效的成本結構，這是業内競争者們很不願面對的局面。生産汽車晶片的産線大多為8寸線（甚至6寸線），産線建立時間較早，折舊基本完成，是以晶圓生産成本較低，再投入建設新的8寸晶圓廠并無成本優勢，是以8英寸晶圓的産能5年來平均年增長率僅為3%。
雖然有的半導體IDM将汽車晶片的生産轉移到老舊的12寸産線上，意圖提高産能并獲得規模效應，但是産線調試、産品驗證（半導體供應商處和汽車客戶處）和産能爬坡都需要較長的時間，緩不濟急。
一些存量8寸線和6寸線也在轉型生産化合物半導體如碳化矽或者氮化镓，進一步減少了矽晶片的産能，這也直接或間接影響了汽車晶片的生産。
是以，所謂今年下半年汽車晶片荒會緩解的說法，不過是心理安慰。
二
去年上半年，業内以為晶片短缺問題在三季度會出現好轉，但沒想到的是，東南亞疫情的變化，讓晶片行業雪上加霜，缺芯問題愈演愈烈。三季度缺芯形勢最嚴重。
9月16日，通用汽車表示，該公司延長北美地區8家跨界車工廠的停工時間，包括密歇根州蘭辛市Delta Township工廠、蘭辛市Grand River工廠、弗吉尼亞州費爾法克斯（Fairfax）工廠、密蘇裡州Wentzville工廠、加拿大安大略省CAMI工廠、墨西哥聖路易斯波托西（San Luis Potosi）工廠、Ramos Arizpe工廠、密歇根州的Orion工廠。
福特汽車公司也宣布暫停在堪薩斯城裝配廠生産皮卡，密歇根和肯塔基州兩家卡車工廠将削減輪班班次。
豐田表示在日本和北美将削減至少40%的新車産量，日産田納西州士麥那的大型工廠關閉四周，Stellantis集團（PSA集團和菲亞特克萊斯勒集團的合資企業）關閉了位于美國密歇根州特靈海茨的Ram卡車組裝廠，該公司位于伊利諾伊州貝爾維迪爾的小型SUV工廠和位于加拿大安大略省溫莎的小型貨車工廠也都将停工兩周。
面對嚴峻形勢，美國商務部和白宮國家經濟委員會9月23日召集半導體行業人士開會讨論供應鍊問題。當天，美商務部發出通知，要求半導體供應鍊企業在45天内“自願”提供相關資訊，《半導體供應鍊風險資訊請求 (RFI)》，包括庫存、産能、供貨周期、客戶資訊等26項核心資料。資訊征集對象覆寫整個半導體供應鍊，包括半導體材料和裝置供應商、晶片設計和制造企業、分銷中間商和終端使用者等。
針對外界質疑，美國商務部長雷蒙多強橫宣稱，如果企業不交，将啟動《國防生産法》等強制措施（該法案由美國國會于1950年北韓戰争時期準許頒布，旨在緊急狀态時準許美國聯邦政府直接指揮工業生産，儲備戰時物資）。
在美國施壓下，台積電、三星等企業最終“服軟”。亞馬遜、思科、美光科技、台積電、聯華電子、南韓SK海力士、日本索尼半導體解決方案等廠商都呈交了資料。在11月底，雷蒙多對外确認，已有150多家公司（最終為164家）送出了相關資料。
1月25日美商務部公布了基于RFI的評估報告。
報告認為，2021年對晶片的需求非常高，比 2019 年的需求高出 20%。業界預計未來六個月仍将供不應求。
絕大多數晶圓廠的使用率都在 90% 以上。
晶片庫存中位數已從 2019 年的 40 天降至不到 5 天，在關鍵行業甚至更小。
目前半導體瓶頸集中在幾種特定類型的半導體産品和應用中：汽車、醫療裝置和其他産品中使用的傳統邏輯晶片面臨着最嚴重的短缺；用于電源管理、圖像傳感器、射頻和其他應用的模拟晶片需求量非常大，而且供不應求；基闆的供應，以及與晶片一起用于組裝電子裝置的二極管、電容器和其他元件，都面臨着重大挑戰。
一些公司提到通過代理商/分銷商出售的半導體價格異常高昂。
報告的結論是無可奈何：對于晶圓産能的提升，目前沒有任何明顯的短期解決方案。
雷蒙多稱，“半導體短缺的主要原因與供應問題有關，可能在于生産能力，我們離走出困境還很遠。”
雷蒙多認為，因為全球晶片短缺對包括汽車行業在内的經濟的影響，以及在海外制造如此多半導體對國家安全的影響。“就國家安全而言，我們處于如此危險的境地，隻是因為我們依賴中國台灣提供我們最先進、最先進的晶片。”
美國人工智能國家安全委員會警告稱，台灣生産 “絕大多數尖端晶片”，距離美國的“主要戰略競争對手”很近。“如果一個潛在的對手在半導體方面長期領先于美國，或者突然徹底切斷美國獲得尖端晶片的途徑，那麼它就可以在各個競争領域占得先機。”
民進黨把台積電稱為“護國神山”，以為可以向世界叫闆。2021年初，德國與台灣有關方面接觸，希望增加汽車晶片的供應，民進黨順勢請德國協助取得新冠疫苗，但德方态度低調而且避而不談；美國也曾經要求台積電增加供應量，民進黨提出以疫苗交換的條件，美國沒有理會。
強索資料之外，美國還力推“半導體供應鍊回流美國”。據《華爾街日報》報道，在美國政府部門推動下，台積電決定在美國亞利桑那州建廠，三星也計劃在美國得克薩斯州投入170億美元建廠并于2024年投産。但顯然赴美建廠并不符合這些企業的最大利益。
台積電董事長劉德音接受美《時代》周刊采訪時承認，在美國建廠是由于“政治驅動”，“成本遠高于台積電預期”。台積電本計劃未來3年内投資1000億美元用于擴張産能，但“越看，越覺得還不夠。”同時，在美國本土招到合格的技術人員和勞工也存在困難。他表示，“半導體本地化不會增加供應鍊的彈性”，甚至可能“降低彈性”。
三
2021年6月8日，美國國會參議院通過了長達1400多頁《2021美國創新與競争法案》，這項法案計劃撥款約2500億美元。
《美國創新與競争法案》源自舒默和托德·楊去年共同提出的《無盡前沿法案》。2021年初，美國國會曾醞釀要通過多項能夠得到跨黨派支援和規模宏大的法案，以增強美國的科技創新和重建美國的制造業。在這些法案中，由參議院多數黨領袖、紐約州民主黨參議員舒默和印第安納州共和黨參議員托德·楊共同起草的《無盡前沿法案》曾被認為最有可能高票通過。
然而，幾個月下來，該法案經曆了曲折複雜的變化。參議員們吵得最兇的，是資金如何配置設定。每個人都想在法案裡填上一筆，確定自己能分到一杯羹，在這個過程中，但凡出現修改，就必須再次重複流程。華盛頓州參議員瑪麗亞·坎特威爾要求法案裡加入幫助波音公司的條款，波音公司的生産基地在華盛頓州；密歇根州民主黨參議員加裡·彼得斯要求拿出20億，緩解汽車廠關閉的問題，密歇根州最大的城市就是底特律。參議員們提出了多達230項修正案。
原法案中為新技術和創新理事會提供的1000億美元預算被砍為290億美元，其他預算則被轉給美國能源部在幾個州的實驗室。共和黨成員聲稱，他們會在最終的投票時，将《無盡前沿法案》的内容“全部删除”。
2021年5月18日，舒默推出了一個新的替代案，即《美國創新與競争法案》，用以取代《無盡前沿法案》，除了在NSF設立技術與創新學部、在未來五年内為NSF撥款810億美元（其中包括給新成立的學部配置設定290億美元）、五年内撥款100億美元由商務部主導成立10個區域技術創新中心等措施之外，又增加了撥款527億美元用于提升國内半導體制造産業，撥款15億美元用于5G創新等内容。
該法案送出給美國國會參議院的有3個版本，分别為15頁的簡要概述、85頁的簡版和1445頁的詳版。
未來5年投入大約1200億美元，用于包括人工智能、半導體、量子計算、先進通信、生物技術和先進能源在内的關鍵技術領域的基礎和先進研究、商業化、教育和教育訓練項目。
該法案主要涉及了4個立法目标：
1 在國家科學基金會（National Science Foundation，NSF）設立一個新的技術和創新理事會（DTI，Directorate for Technology and Innovation）
2 創設區域技術中心
3 針對經濟安全、科學、研究、創新、制造和就業建立一個戰略報告體系
4 設立供應鍊韌性和危機應對計劃的項目。
該法案的另一部分是《2021年戰略競争法案》，這部分法案緻力于讓美國減少對中國供應鍊的依賴，加強美國半導體産業實力，以及在科研領域增加研究經費等。
為應對中國的科技競争，該法案還提出與盟友共享技術戰略，包括技術控制和标準，以及關于開發和擷取關鍵技術的戰略。
2022年1月25日美國衆議院公布了2900多頁的《美國競争法案》，其中有520億美元關于晶片投資的内容，與2021年6月9日參議院通過的《美國創新與競争法案》相同。
美國運用了一系列手段，目的就是想讓晶片制造業回流美國，重新奪回高科技領域的控制權。
雷蒙多認為：“半導體問題不會在一兩個月或12個月内得到解決，需要很長時間才能解決。這是一個重大的國家安全問題。美國國内不生産任何領先的尖端微型晶片，唯一的解決辦法是聯邦政府鼓勵公司在美國生産這些晶片，這将需要數年時間。”
2021年10月26日，台積電張忠謀給美國潑冷水：美國過去半導體制造市場占有率曾達42%，目前降至17%，美國政府積極推動半導體在地制造，希望讓半導體制造市場占有率回升。他認為，美國供應鍊不完整，且生産成本高，美國半導體在本地制造不可能會成功。
至于英特爾積極鼓吹美國政府補貼半導體廠，張忠謀表示，英特爾的動機是瞄準美國政府的補貼，隻是這對亞洲，甚至是全世界的半導體廠都是挑戰。“如果你在美國制造晶片，但價格沒有更便宜，或者品質沒有更好，這将對制造商的決定産生強烈影響。”
根據美國半導體行業協會（SIA）的資料，全球75%的半導體産能集中在東亞，而美國半導體公司占全球産能的比例從1990年的37%一直跌到了現在的12%。美國半導體行業協會估計，未來隻有6%的全球生産中心将設在在美國。
相比之下，在未來十年，中國大陸預計将增加約40%的産能，成為全球最大的半導體制造基地。
據美國半導體行業協會（SIA）估計，如果要在美國建新廠的話，新廠未來十年的總持有成本将比中國台灣、南韓、新加坡高出30%，比中國大陸甚至高出37%至50%。
台積電正在美國亞利桑那州廠建廠，作為5納米晶片的生産基地之一，預計2024年開始量産，月産能可達2萬片，2021年至2029年的投資将達到約120億美元。台媒估計，台積電還将在此地建四、五座廠。
然而，受到美國土木、電力系統缺工嚴重的影響，台積電不僅建廠成本大增，進度也比預期大為落後。原本預計明年安裝裝置，現在也隻能往後推遲。
四
美國為了遏制中國，力圖逆全球化方向而行，實行中美經濟脫鈎，自己建立晶片産業鍊。而對于全球都依賴台積電一家供貨的危險局面，各國都不寒而栗，紛紛制定晶片産業鍊獨立計劃。
2021年2月，歐盟推出了“晶片戰略”，計劃為歐洲晶片産業投資約500億歐元（3860億人民币），打造歐洲自己的半導體生态系統。為減少對非歐洲技術的依賴，歐盟還推出了“2030數字羅盤”計劃，希望到21世紀20年代末，能生産全球20%的半導體尖端半導體。
在“2030數字羅盤”計劃中，歐盟對要實作的數字能力目标進行了具體化，涵蓋數字化教育于人才建設、數字基礎設施、企業數字化和公共服務數字化等四個方面。這些遠景達成的時間節點主要集中在2030年。
2021年9月15日，歐盟委員會宣布“歐洲晶片法案”，要建立先進的晶片制造"生态系統"，以保持歐盟半導體方面的競争力和自給自足。
歐盟委員會主席烏爾蘇拉·馮德萊恩表示:“數字化攸關成敗，我們将提出一項新的歐洲晶片法案，目标是共同打造包括生産在内的最先進的歐洲晶片生态系統。這将確定我們的供應安全，并為開創性的歐洲技術開發新市場。”
據報道，法案包括一個提高歐洲的晶片制造能力的集體計劃，旨在支援設計、生産、包裝、裝置和供應商（如晶圓生産商）之間的晶片供應鍊監測和生産能力，目标是讓歐洲具備大量生産最先進(2nm及以下)和節能半導體能力的“巨型晶片工廠”。要實作供應鍊多樣化，以減少對單一國家或地區的過度依賴。
2021年5月13日，南韓政府釋出了“K-半導體戰略”，在京畿道和忠清道規劃半導體産業叢集，集半導體設計、原材料、生産、零部件、尖端裝置等為一體，旨在主導全球半導體供應鍊。因建設區域規劃和字母K相近，故稱之為“K-半導體産業帶”。在投資金額方面，到2030年，南韓将向半導體領域投資510萬億韓元，其中大部分資金來自私營企業，總計有153家企業加入。
“K-半導體戰略”涉及稅收、金融、放寬限制、人才培養和立法。主要内容是：擴大稅收補貼，減免半導體企業40%-50%的研發投資稅金和10%-20%的設施投資稅金，2021年下半年至2024年期間，從事“關鍵戰略技術”大型企業的資本支出稅收優惠從最高3%提升到6%；增加金融援助，新設1萬億韓元的“半導體裝置投資特别資金”，為企業裝置投資提供以低息長期貸款；降低化學物質、高壓氣體、溫室氣體傳播應用裝置等半導體設施相關規定的門檻；到2031年，培養3.6萬名半導體人才，新設相關學科。
2021年6月4日，日本經濟産業省宣布，該國已完成對半導體、數字基礎設施及數字産業戰略的研究彙總工作，确立了“半導體數字産業戰略”。
根據“半導體數字産業戰略”，日本将加強與海外的合作，聯合開發尖端半導體制造技術并確定生産能力。加快數字投資，強化尖端邏輯半導體設計和開發；促進綠色創新；優化國内半導體産業布局，加強産業鍊韌性。
日本經濟産業發言人強調，半導體作為支撐數字社會的基礎至關重要，經産省緻力于将“半導體數字産業戰略”展現在今後的預算編制中。
日本還推出支援半導體産業基金，台積電與索尼合作在日本熊本縣設廠，将成首例獲補助對象，約将獲補助4000億日元。日本政府也提出目标，在 2030 年将日本企業的半導體營收提高至現行的3倍水準。
據朝日新聞報導，因設想補助外國個别企業巨額資金而成立基金，是極端罕見的例子；歐美各國目前正加強補助半導體産業，日本也有效仿之意。
但是也應看到，如果歐洲、日本、中國、亞洲都建立完整的晶片産業鍊，美國就會失去巨大的市場。特别是如果美國獨建産業鍊的動作緩慢，後果将是災難性的。
五
缺芯也給汽車工業供應鍊提出新的課題。
2021年6月，捷豹路虎首席執行官Thierry Bolloré表示，該公司将對微處理器和電池等關鍵零部件加強控制。“這是一場真正的暴風雨。我真的不認為缺芯問題會在幾個月内改善，危機持續的時間可能會比這長的多。我們采取行動應對和控制晶片短缺的時間太晚了。”
捷豹路虎未來将直接與其晶片供應商敲定合同，“我們将需要與晶片供應商合作，不僅是通過一級和二級（供應商），我們也需要直接與他們合作。”
日本自動變速器生産商加特可表示，希望通過改革供應鍊管理的方式來避免自己成為生産“瓶頸”。在新冠疫情大流行破壞了傳統的經營方式之後，汽車行業中的一些企業放棄了此前的“及時生産”（JIT）營運方式。加特可的負責人在一次采訪中表示，“我們現在能做的就是與供應鍊溝通，彼此更多地分享前瞻性預估，并確定零部件供應。”該公司正在努力確定自己總是擁有足夠的晶片和其他關鍵部件，其方式是比往常更早地下訂單并與供應商簽訂合同。
到目前為止，加特可已經成功按要求完成了所有的出貨，但他們也一直面臨着諸如COVID-19封鎖等壓力。此外，來自晶片組裝和測試中心馬來西亞的供應也出現了延遲，而晶片供應處于供應鍊的更上遊。
這位負責人還表示，“確定零部件供應”并不意味着囤積庫存，而是在與供應商簽署采購訂單時承諾比此前更大的訂單。加特可将“提前幾個月”與供應商分享其生産計劃中的部分内容，并更早地與供應商簽署合同。
2021年9月，豐田要求部分供應商将晶片庫存水準從3個月提高到5個月。鈴木也要求零部件制造商保持足夠數月使用的庫存。在美國，通用已經表示将繞過此前的晶片供應商，直接向晶片制造商訂貨，有報道稱福特汽車也将效仿此舉。