赛迪译丛2023年第36期（总第615期）：产业集群在半导体制造回流中的作用-加水印

一、导言项重大举措可促使美国半导体制造业的复苏，并促进美国战略性技术密集型部门的广泛创新和投资。这项立法（以及《通胀削减法案》和《基础设施投资和就业法案》）的一个重要目标是重振美国的创新和制造业。白宫在签署仪式上发布的情况说明敦促采取新的方法来恢复美国的联邦《芯片与科学法案》授权向全国各地的地区创新和技术中心投资100亿美元，将州和地方政府、高等院校、工会、企业和社区组织联合起来，建立地区合作伙伴关系，以发展技术和制造业，实现创新。这些中心将创造就业机会，刺激地区经济发展，并使全国各地的社区在人工智能、先进制造和清洁能源技术等高增长、高工资领域处于领先地位。除了工业和地区振兴之外，两党通过《芯片与科学法案》的一个主要推动力是，他们担忧半导体价值链在面对潜在供应中断（无论是自然灾害还是地缘政治对贸易的限制引起的）时的恢复能力不足。在这方面，扩大国内半导体制造业是国家安全的当务之急——这需要时间、关注和额外的资源，但美国可以通过加强研究机构和支持新的和现有的制造业集群来着手解决这一问题。二、什么是产业集群？集群是指“专业化产业在特定地区的集中”，阿尔弗雷德·马歇尔在1890年将其称为“工业区”。在这些地理位置受限的地区，相关产品的制造商群体、其供应商和服务公司以及熟练的当地劳动力结合在一起，创造了该行业一个相互促进的生态系统。马歇尔的研究成果一直沿用至今，尤其体现在迈克尔·波特、保罗·克鲁格曼和约翰·A·马修斯等学者的研究成果中。集群所带来的竞争优势使其广受追捧，尤其是在公共政策领域。集群的现代成功范例不仅包括硅谷，还包括政策驱动的网络，如波士顿和剑桥的集中在麻省理工学院（MIT）和哈佛大学周围的生物技术公司，集中在北卡罗来纳州立大学、杜克大学和北卡罗来纳大学教堂山分校周围的北卡罗来纳州的研究三角区，更典型的例子是台湾新竹科学园区的半导体产业和集中在梅奥诊所和明尼苏达大学周围的双子城医疗设备集群。集群表现出若干特点，这些特点为集群内的企业带来了竞争优势。其中主要有以下几点：具有特定相关技能的工人。因此，美国大多数拥有半导体制造技能的工人都集中在得克萨斯州、亚利桑那州、爱达荷州、俄勒冈州和纽约州的芯片制造集群中。台湾的新竹科学园区是世界上最成功的高科技集群之一，它吸引着拥有相关知识和技能的台湾和外国人才。在许多情况下，以产业为导向的大学与本地区的龙头企业联系紧密，成为训练有素的人才的输送渠道，支持企业的进一步发展。务公司，这些公司的邻近性带来了运输、供应链、基础设施、通信和物流方面的规模经济。例如，台湾新竹科学园区内的制造企业创造的平均附加值（收入减去成本后占总收入的百分比）为50%，而园区外的台湾制造商仅为30%。在一个集群中，“行业的奥秘不再神秘，而是......飘荡在空气中”，很容易在人与人之间传递。在集群中，企业能够获得新设计和新应用的想法，收集市场情报，所有这些都有助于技术进步。这些知识是指在实际生产环境中通过实际操作经验、观察结果和现场实验所获得的知识。这与从手册、蓝图和正规教育中获得的“成文知识”截然不同。因此，隐性知识是企业和企业聚集地区竞争优势的主要来源。它是在工厂或实验室的实际操作中当面传授的。这种互动非常类似于传统的由技师或师傅教学的学徒制。由于相关的生产和研究设施以及拥有这些知识的人员都集中在一个地理位置上，这为隐性知识的传递提供了便利。如今，台湾和韩国的半导体集群在制造两纳米、三纳米和五纳米半导体方面拥有世界领先的技术，美国不具备这种技术，欧洲和日本更不具备这种技术。对美国来说，超越这种竞争优势并非不可能，但肯定会很困难。台湾和韩国能否最终转让其芯片制造技术，或者美国、欧洲和日本的芯片制造商能否通过自身努力开发出这种技术，这对后者的企业和政策制定者来说都是一个重大挑战。三、台湾新竹集群集这些特点于一身的半导体集群，在创新领导力和企业健康发展方面具有显著的效率。台湾积体电路制造股份有限公司（台积电）的许多业务都集中在新竹科学园区，该园区就是一个典型新竹园区包含完整的微电子产业链，包括晶圆设计和制造、电子设计自动化工具、“无晶圆厂”（无工厂）设计公司、芯片制造设备生产、引线框架生产、材料和服务供应商，以及组装、测试和封装业务。这些实体之间的距离通常都在步行范围之内。在台湾科学园区运营的美国半导体公司认为，“我们需要的一切都在这里”，由于物理距离的原因，在美国需要数天才能完成的交易和互动，在新竹几小时内就能完成，从而提高了效率，缩短65%至少大专毕业，约1.7万人硕士毕业，0.12万人博士毕业。在这些专业人员中，即使不是大多数，也有许多人在半导体制造的某些方面拥有相关工作经验。紧邻园区的是两所世界一流的研究型大学，它们为园区内的公司和研究机构培养出优质毕业生。第一所大学是台湾交通大学，为园区输送了大量工程人才。2012年，新竹园区65%的首席执行官、总裁和总经理都毕业于这所大学。其中一位名叫施敏的教授撰写了一本被称为“半导体界圣经”的著作：《半导体元件物理学》。第二所大学是台湾清华大学，它可能是台湾最重要的研究型大学，曾培养出诺贝尔物理学奖和化学奖得主，其教师论文的引用率在台湾和中国大陆都是最高的。台湾清华大学的研究人员在微电子学和纳米技术领域取得了多项突破。四、不断增长的集群许多集群都是有机发展起来的，但其中也有一些是决策者付出数十年的努力有意促成的。这些集群包括北卡罗来纳州的三角研究中心、波士顿生物技术集群和台湾的新竹科学园区，尽管后者的规模和生产力与前者不可同日而语。对集群的分析表明，要想在某一特定产业领域建立或“发展”一个集群，最有可能成功的地区是在该领域已存在相关文化、教 育和产业活动历史的地区。最著名的也许是硅谷，芯片技术兴起 于旧金山半岛，那里已经是许多无线电和电子公司以及斯坦福大 学电子工程系的所在地。这些研究和技术资产为开发全新形式的电子技术提供了经验和人力资源基础。波士顿的128公路高科技集群是在电气制造公司的工业环境中发展起来的。这些公司在二战期间受益于联邦军方的资助，再加上邻近麻省理工学院的工程系，培养出了具有相关电子专业知识的优秀毕业生。波士顿的生物医药集群最初由麻省理工学院和哈佛大学的研究发展而来，得到了美国国家卫生研究院的大量资金支持，并从马萨诸塞州获得了超过10亿美元的资助。20世纪70年代，剑桥市议会决定将当时有争议的DNA重组实验合法化，波士顿生物医药集群也从中获益。第三个例子是生物医药创新集群的所在地克利夫兰。该集群源于克利夫兰诊所和凯斯西储大学这两家历史悠久的一流医疗机构。这些机构为医疗成像、医疗设备、生物技术和制药等医疗保健领域的专业集群奠定了基础。然而，“新领域”的集群创建工作仍然是一项挑战。经验表明，要在没有固有历史优势的地区建立新的集群将面临巨大的困难。即使是在之前成功发起过区域发展倡议的州也是如此。例如，2014年纽约州宣布将投资1500万美元在锡拉丘兹附近建立一个电影制作中心，并提供高达40%的税收减免。尽管获得了大量税收优惠，但那里从未制作过大型电影。这项努力缺乏规模、后续资源、训练有素的劳动力、企业兴趣以及新举措取得成功所需的持续政策关注。五、集群和区域优势为现有企业和新企业提供支持的成功集群可为其所在地区带来巨大优势。同时，一个地区现有的科研、工业和人力资源基础也为集群提供了必要的基础。NewGeographyofJobs）一书中指出，“少数拥有合适产业和坚实人力资本基础的城市不断吸引优秀雇主，并提供高薪”。例如，英特尔在俄亥俄州哥伦布市新建的半导体工厂预计将雇用3000名工人——其中许多人没有四年制学位，平均年薪为13.5万美同样，芯片制造商美光在纽约州雪城附近的投资将利用丰富的教育基础设施、高素质的劳动力以及电力和供水方面的优势，而其他地区，由于拥有“传统”产业和有限的人力资本，“只能从事没有前途的工作，平均工资也很低”。莫雷蒂进一步指出，相关区域获得好处不仅是因为大型制造商的存在，还因为关联企业的间接就业，这些企业通常雇用高技能、高薪酬的工人，从而增强了集群的实力。这些高薪工人以及与制造业相关的经济活动为整个地区的银行、住房、医疗保健、酒店和餐饮业带来了大量的诱导就业。要抓住集群的这些区域优势，还有赖于这些必要资产之间的联系。这些联系包括地区劳动力培训网络，以及促进大学、研究实验室和企业之间合作的伙伴关系。六、纽约建立纳米集群创建一个新的集群是可能的，但需要时间、承诺以及州政府和行业合作伙伴的大量投资。纽约已经证明，如果能将各种因素正确地结合起来，在一个全新的地点发展半导体集群是可行的。在IBM公司的声誉和资金支持下，纽约成功地将大奥尔巴尼地区打造成为美国唯一的半导体代工厂格芯的所在地。该地区还以纽约州立大学奥尔巴尼分校纳米科学与工程学院（CNSE，或“纳米学院”）为基础，成为世界上最重要的应用纳米技术研究中心之一。这并非一朝一夕之功。奥尔巴尼及其周边地区20年来获得了约150亿美元的设备和设施投资，其中包括一个独特的300毫米制造设施，该设施已成为半导体生态系统中众多领先公司的独立研究中心。想要取得进展也并不容易。三十年前，首都地区与纽约州北部的所有地区一样，被视为“铁锈地带”，一些人认为该地区的经济前景毫无希望。来自两党的州级决策者们并不接受这种观点，他们多年来跨越党派界限，通力合作，引领着一条不同的道路。历任州长以及纽约州众议院和参议院的干练领导人通力合作，充分利用该地区的优势，其中包括一流的教育机构、大量具有制造业经验的熟练劳动力以及有效的地区发展组织。最重要的是，州政府通过大大小小的激励措施来支持这些努力，建设基础设施，吸引半导体制造工厂，并继续对CNSE出色的合作研究能力给予大力支持。这些长期的合作努力取得了成功。如今，奥尔巴尼地区拥有一个蓬勃发展的半导体集群。值得注意的是，由纽约州立大学和该州经济发展部门纽约州发展局联合设立的纽约州创新中心（NYCREATES）支持与大型私营企业建立快速倍增的研发和商业化合作关系。纽约几十年的经验表明，“地区竞争优势实际上是可以培养的，对研究基础设施的公共投资可以带来高薪制造业工作的七、俄亥俄州的集群战略俄亥俄州是另一个对教育机构和劳动力进行重大投资的州。该州坚持不懈地在哥伦布附近建立半导体晶圆制造集群，并取得了成功，这一努力现已被视为重大成功。在支持性政策环境以及州和联邦激励措施前景的吸引下，英特尔公司投资200亿美元，在俄亥俄州新奥尔巴尼市（位于哥伦布市外围）的一个农村地区建立了两个先进的晶圆制造厂。该说法也许有一些夸大成分，但它的规模无疑会很大。初看之下，英特尔选择俄亥俄州似乎有些反常，因为“中西部或俄亥俄州从未有过半导体的历史”。然而，新闻稿中提到了该地区“作为工业和制造业强州的光荣传统......它拥有强大的现有基础设施和未来增长的能力，以及由世界一流教育机构支撑的强大的人才梯队”。最重要的是，州政府和地方政府领导人也为英特尔的到来大开欢迎之门。英特尔决定在俄亥俄州建设半导体产能有几个具体因素：尔辛格向俄亥俄州的听众解释，他们决定在俄亥俄州投资的一个关键因素是：“俄亥俄州有制造业的传统。你而俄亥俄州则承诺在那里建设必要的基础设施——这本身就是一项涉及数亿美元的巨大工程。根据哥伦布市的设想，该基地将在黄金地段为英特尔的运营提供1,500英亩的土地，并为供应商提供250英亩的土地——这对于一个初具规模的集群来说已经足够了。目前，已经有30家为英特尔供货的公司有望在当地开展业务。此外，JobsOhio等州政府经济发展部门也在投资当地企业，以支持英特尔在当地的运营。据英特尔公司的一位高管称，哥伦布厂址距离中西部各大城市都在一天车程之内，因此“有可能在整个地区建立一个生态系统”。培养具备相关知识和技能的毕业生，为英特尔哥伦布制造厂输送人才。例如，哥伦布州立社区学院已成为培训制造业人才工作的地区领导者，该学院正在建立俄亥俄该项目将涉及俄亥俄州的所有23所社区学院，目标是在三年内为英特尔培养出5000名训练有素的工人。6亿美元的拨款，外加7亿美元的基础设施升级费用和为期30年的6.5亿美元所得税激励措施。俄亥俄州新奥尔巴尼镇将在30年内对在其商业园区内建造的建筑物减免全部财产税。联邦《芯片与科学法案》的补贴和税收减免将对这些州级激励措施起到补充作用。据英特尔公司估计，联邦激励措施将使其在俄亥俄州建设的每座价值100亿美元的制造厂的投资成本降低25亿美元。托马斯·爱迪生计划，这是一项由州政府资助的计划，旨在通过建立九个企业孵化器和全州范围的“种子发展基金项目”，将大学与企业和初创企业联系起来，提升初创企业的发展潜力。这一举措得到了其他主要经济发展计划的补充。2002年，俄亥俄州启动了“第三前沿计划”，为以技术为导向的公司、初创企业和非营利研究机构提供资金。该计划的初始预算为23亿美元，是俄亥俄州历史上最大的发展基金。俄亥俄州选民于2005年和2010年批准的州宪法修正案取消了州政府长期以来禁止向私营企业进行公共投资的禁令，并授权州政府发行债券以扩大该计划。第三前沿计划的资金以及基金会的支持，对于推动俄亥俄州经济转型的专业非营利经济发展组织的运作至关重要。使用9亿美元州政府资金，带动了超过80亿美元的额外间接就业机会。俄亥俄州对创新和经济发展的大规模公共投资至今仍在继续。金会帮助团结了该州分散的地方政府，创建并支持成功的全州倡议。他们汇集资金，建立了一些小型、高质量、非营利性的经济发展组织，以应对该地区的经济挑战。这样就建立了一个拥有专业知识和资源的经济发展基础设施，可借此与大型制造商建立联系。纽约州和俄亥俄州在建立高科技集群方面所做努力的最重要特点之一是，它们在一代人的时间里得到了州领导两党的支持，确保了任何一届政府都不会取消或以其他方式抹杀前任政府所取得的成就。由此产生的政策连续性，在大量财政和人力资源的支持下，使长期工业发展得以成功实施，创造了国家所需的就业机会和增长。八、平衡政策目标鉴于集群对区域经济发展的优势，政策制定者如何才能创建更多的集群？一个关键的挑战是，许多地区的创新生态系统相对薄弱，缺乏相关的研究、金融、劳动力和资本资产。此外，它们往往没有可行的合作伙伴关系或其他合作机制将其与复杂的半导体生态系统联系起来。如果没有这些支柱和支撑，孤立的物质资本投资不可能有效地发展种子集群。随着两党通过《芯片与科学法案》以及其他法律利用技术集群更新国家经济的基础，集群战略的可持续性和有效性问题凸显出来。拜登政府试图弥合美国“精英”地区与“落后”地区之间的差距，其目标是扩大其主要立法成就的惠益范围，并指出“过去40年的经济增长和繁荣集中在沿海的少数几个地区，使太多的社区落在后面。《芯片与科学法案》将确保未来由全体美国人共同打造，并为那些历来被排除在外的人提供科技机会。”这些目标值得称赞，但半导体行业的迫切需要带来了独特的挑战。由于缺乏丰富的生态系统，处境不利的地区很可能无法从联邦在这些领域的投资努力中获益，除非在开展这些努力时还像纽约州或俄亥俄州那样提供州和地区增长战略的支持。任何具体努力的成败，很可能不是由联邦支出（无论多么重要）决定的，而是由各州和地区本身的举措决定的。拜登政府的经济复兴议程中确实包括恢复联邦与州的合作关系，但这并不是万灵药——《芯片与科学法案》的资源虽然看似庞大，但与产业的需求和支出相比往往相形见绌，更不用说外国竞争者的投资了。除了实现以创新为基础的地区增长外，近期立法中的集群战略还旨在确保美国在半导体行业的战略优势。遗憾的是，通过在没有成熟的微电子能力的州建立一些芯片制造集群来更广泛地传播利益的愿望，与芯片供应链因新冠肺炎大流行而中断的战略需求（即，迅速增加成熟创新和生产基地）背道而驰。现有设施已配备必要的高成本设备，由于资本成本较低，而且新设施面临额外的环境许可挑战，因此其扩建速度要比新建投资快得多。在奥尔巴尼，工业合作伙伴已经非常活跃，协议已经制定，有能力的劳动力已经到位，随时可以扩大规模，而不是从零开始。显然，在这个问题中联邦政府应该在各个地区之间取得平衡。