美国芯片，最大的隐忧

亚利桑那州似乎注定最终会成为半导体和就业的主导中心。

《芯片与科学法案》正在引发美国国内芯片制造的复兴以及更多的研究和开发。无论如何，半导体一直处于稳健的增长轨道，微型电子设备出现在越来越多的产品中。

但半导体制造商尚未在这里占据相当大的就业份额，而且可能在未来几年内都不会。在《亚利桑那共和报》编制的亚利桑那州 100 家最大非政府雇主最新名单中，只有 3 家芯片制造商上榜。

英特尔仍然是最大的，在全州范围内提供了 13,000 个工作岗位，其次是 Microchip Technology 的近 2,400 个工作岗位和台积电的 2,000 个工作岗位。这两家公司合计约占亚利桑那州 100 家最大雇主的 608,000 多名员工的 2.9%。医院、其他医疗保健公司、银行、超市和其他零售商在这份名单中占据主导地位。

尽管如此，几乎可以肯定的是，半导体制造商将在就业方面取得进展。英特尔正在计划斥资 200 亿美元扩建钱德勒园区，这一开发项目将增加 3,000 个工作岗位，并估计为当地供应商增加 15,000 个工作岗位。

台积电正在菲尼克斯北部投资 400 亿美元建设两家新工厂，预计到 2026 年将有 4,500 名员工在那里工作。越来越多的供应商正在亚利桑那州开设工厂，为这些公司和其他公司提供服务，其中包括 On Semiconductor 的生产地点不在亚利桑那州，但其斯科茨代尔总部拥有约 700 个行政、研发和其他职位。

Microchip Technology 的长期首席执行官 Steve Sanghi 表示，该行业的长期前景看起来“非常好”，他现在担任这家总部位于钱德勒的公司的执行董事长。他指出了推动增长的几个关键大趋势，包括人工智能、5G 蜂窝通信、互联网连接产品、电动汽车、自动驾驶汽车和数据中心。很难想象这些领域在没有半导体的情况下会发展。

桑吉还认为菲尼克斯都会区的前景充满希望，尤其是随着越来越多的半导体制造商和供应商在这里设立工厂。桑吉并不认为水资源供应是一个令人畏惧的问题，他指出，包括英特尔和台积电在内的大型制造商正在重复利用 95% 或更多的水。

“我在亚利桑那州生活了 33 年，我们从来没有实行过水配给，”他说。

托尼·坦纳（Tony Tanner）是亚利桑那州阿奎拉免税信托基金的投资组合经理，关注当地经济，他同意这一评估，认为该州在水资源管理方面做得很好。同样重要的是他所说的相对良好的电网可靠性，在他看来，这一点不太受重视。

他说：“当你从事半导体精密制造时，不要停工，这一点至关重要。”

坦纳预计，围绕半导体的智能制造趋势将在亚利桑那州，尤其是凤凰城继续下去。他列举了催化剂，包括更多大公司及其决策者落户这里、亚利桑那州立大学作为创新中心的贡献，甚至教育的整体改善。

他说，包括供应商、销售商和小型制造商在内，亚利桑那州半导体相关就业人数可能接近 14 万人。

虽然半导体行业正在增长，但公司很难找到足够的合格员工来替代退休工人并推动扩张计划，尽管这并不是亚利桑那州独有的问题。

在全国范围内，该行业雇用了约 345,000 名员工，半导体行业协会和牛津经济研究院预测，到 2023 年，该行业可能会再增加 115,000 个工作岗位，增幅为三分之一。然而，这些组织警告说，该行业将很难找到足够的人来填补这些职位。

他们在最近的一份报告中表示：“随着美国半导体生态系统在未来几年不断扩大，对具备所需技能、培训和教育的半导体工人的需求也会随之扩大。”

报告警告说，考虑到目前的培训和大学教育率，未来七年左右需要的 115,000 个额外工作岗位中，有 67,000 个（即 58%）可能仍处于空缺状态。

在空缺职位中，39%是技术人员，其中大多数人都获得了培训证书或两年制大学学位。另外35%将是拥有四年制大学学位的工程师，26%将是硕士或博士级别的工程师。

报告称，其他先进、高增长的行业也面临着同样的劳动力缺口，并将在同一人才库中竞争。这些行业包括医疗技术、清洁能源、人工智能、物联网、网络安全、下一代通信、航空航天、汽车和先进制造。

半导体技术人员对制造中使用的设备进行操作、维护和故障排除。工程师研究、开发和改进半导体器件和制造工艺。拥有更高学位的人可以为基于半导体的系统设计和开发软件和硬件。

为了填补这一空白需要公司、学院和大学、政府实体和其他机构采取一系列计划和举措。

该行业协会和牛津经济研究院预测：“美国公民在 STEM 领域攻读高级学位的国内渠道的扩大过程将需要数年或数十年才能取得成果。”

作为一种有希望的可能性，该研究强调了由 10 个校区的马里科帕县社区学院区开发的一项计划。该大学系统去年推出了半导体技术员快速入门计划，旨在让学生在 10 天内接触到半导体制造的实际情况。

通过认证考试的学生可以退还学费，从而使该项目免费。第一年（截至今年 6 月）该项目招收了 684 名学生，其中 589 人获得了证书。其中，69% 是有色人种学生，34% 是女性，53% 是第一代大学生。报告称，凤凰城地区工厂的员工提供了一些指导，为学生提供了工作联系并更好地了解该行业的就业情况。

“虽然为期 10 天的快速入门计划不会取代大多数技术人员职位的较长证书和副学士学位，但类似的计划肯定可以提高人们对半导体行业机会的认识，并刺激学生进一步接受教育和就业机会，”报道称。

亚利桑那州半导体行业的增长一直成为头条新闻。2021年，英特尔宣布的200亿美元扩张被誉为亚利桑那州有史以来最大的私营部门投资。随后台积电表示将在这里斥资400亿美元。

作为 Microchip Technology 的执行董事长，桑吉表示，他欢迎台积电等新公司加入硅谷，并欢迎英特尔等公司进行重大扩张。

“它扩大了人才库并引进了很多分包商，”他说。

但这也是一把双刃剑，尤其是当竞争对手需要快速增加员工时。“台积电正在从英特尔招聘很多人，”他说，“然后英特尔又从我们这里招聘。”

在金融时报看来，水也成为了半导体制造企业的一个风险。

去年，台积电表示将在美国亚利桑那州的投资增加两倍多，达到 400 亿美元。通过新的投资，台积电计划于 2024 年在该州开设一家制造厂。根据美国政府的数据，亚利桑那州到 2022 年将成为第四大半导体出口州。

但台积电选择了美国最容易发生干旱的地区。就在台积电宣布在亚利桑那州投资时，西南部各州正处于“特大干旱”之中，该地区两个最大的水库的水量降至历史最低水平。亚利桑那州部分地区的农民灌溉用水减少。

半导体公司的水资源短缺风险给投资者敲响了关于全球变暖带来的供应链脆弱性的最新警钟。英国《金融时报》气候编辑艾米莉亚·米查苏克 (Emiliya Mychasuk) 在 7 月份强调了极端天气如何给食品杂货市场等企业注入供应链风险。即使在最好的时期，半导体制造也充满了供应压力。 

芯片制造商的监管文件没有详细说明他们面临的水资源短缺威胁。TMSC在2022年年度报告中表示，现在要求供应商评估干旱风险并实施应对措施。英伟达今年表示，如果遭遇包括缺水在内的一系列自然灾害，其业务可能会受到损害。竞争对手对其业务的总体风险也发表了类似的、包罗万象的声明。美光是全球 DRam 存储芯片市场的主导公司之一，该公司透露，该公司将在 2021 年发行 10 亿美元的绿色债券，以帮助支付水管理投资以及其他环保举措。

一些芯片公司还尝试回收制造过程中使用的淡水。英特尔表示，它几乎是水中性的——返回到生态系统的清洁水几乎与其消耗的水一样多。2021年，该公司使用了160亿加仑淡水、再生水和淡化水。通过水资源管理实践，它能够将超过 130 亿加仑的水返回到附近社区。

台积电表示希望将单位用水量减少 30%，但其回收工作不太具体。该公司表示正在与台湾政府合作进行水循环利用。

“人们没有意识到水循环利用、现场水处理设施和净零水目标现在已广泛应用于包括半导体行业在内的多个工业领域，”亚利桑那州立大学教授保罗·韦斯特霍夫表示。“虽然过去几个月亚利桑那州中部地区相对干燥，但去年冬天亚利桑那州相当潮湿，”他说。“对于亚利桑那州不断发展的半导体制造业来说，水绰绰有余。”

但摩根士丹利表示，由于人工智能的迅速崛起，水问题可能会变得更糟。摩根士丹利表示：“人工智能的快速发展可能会进一步增加用水需求——半导体公司和数据中心都是水资源密集型企业。” 分析师援引 2023 年的研究发现，在训练 ChatGPT-3 的过程中，微软美国数据中心直接消耗了 70 万升清洁水，足以生产 370 辆宝马汽车或 320 辆特斯拉电动汽车。

由于对芯片的需求不断增长，“目前的回收率并不能阻止半导体制造商给亚利桑那州的供水增加更大的压力”，加州大学河滨分校教授任少雷表示。

任指出：“尽管最近人们强调水的可持续性，但大型科技公司在水方面所做的努力仍然没有像在碳足迹方面所做的那么多。” 

他说，公司一直在披露用于人工智能模型训练的电力使用的范围 2 碳排放量。但不包括AI模型训练的直接用水量，也不包括用电的间接用水量。

“水效率信息缺乏透明度，特别是与碳相比，这与最近[公司]关于水的声明不符，”他说。

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