從晶圓加工到服務器組裝。

半導體是數(shù)字經(jīng)濟的基礎技術，從智能手機到汽車再到導彈系統(tǒng)，無處不在。它們是在美國發(fā)明的，且大部分至今仍在該國設計。但如今它們主要在世界的另一端制造。

在兩任總統(tǒng)的領導下，美國政府施加壓力并提供激勵措施以將芯片制造遷回本土。他們將目光投向了蘋果(Apple)等公司，這些公司雖然不自己制造芯片，但卻設計了最復雜的芯片，并且有影響力將至少一部分芯片制造帶回美國。

蘋果帶作者參觀了合作伙伴的設施，以了解美國芯片供應鏈的重生。這項剛剛起步的努力落后亞洲幾十年，但這是一個開始。

供應鏈的起點是位于德克薩斯州謝爾曼(Sherman)的GlobalWafers美國工廠。它采用純化的硅巖（北卡羅來納州的沙子是其良好來源），并將它們加工成12英寸的晶圓，這些晶圓隨后將被印上數(shù)萬億個晶體管成為芯片。

在高溫爐中熔化硅巖，這是硅晶圓工藝的第一步

經(jīng)過研磨和開槽的硅錠

晶圓分揀設備

這些巖石在2500華氏度的溫度下熔化，在一臺35英尺高的被稱為單晶爐的機器內(nèi)形成完美的硅“晶體”。這些機器實際上將硅晶體生長成重達數(shù)百磅的圓柱形硅錠。

硅錠用線鋸切割成晶圓，晶圓穿過多個機器進行拋光、測試和裝箱，以便送往供應鏈的下一個階段。

使用線切割技術將部分晶體切割成晶圓形狀

硅晶圓在德克薩斯州謝爾曼的一家工廠進行拋光

在芯片制造廠（即晶圓廠）內(nèi)，最令人著迷的事物之一是錯綜復雜的架空運輸系統(tǒng)，它將晶圓從一臺機器運送到另一臺機器。晶圓在特殊的吊艙中穿行，這些吊艙在一個類似于紐約地鐵的軌道系統(tǒng)上運行，設有普通線和快車線、?？空疽约皬碗s的調(diào)度系統(tǒng)。

GlobalWafers擁有這樣的系統(tǒng)，盡管真正錯綜復雜的系統(tǒng)位于更龐大的晶圓廠內(nèi)，例如臺灣積體電路制造公司(TSMC)正在亞利桑那州建設的晶圓廠。這些晶圓廠每天運送晶圓的距離總和相當于繞地球40圈。

在謝爾曼研磨后的一片硅晶圓

下一個階段是像臺積電那樣的芯片代工廠。在這里，晶圓在極度復雜的機器內(nèi)被印上數(shù)萬億個晶體管圖案，這些機器執(zhí)行的多項任務挑戰(zhàn)了物理學的邊界。難怪這種機器每臺造價高達4億美元。

眾所周知的極紫外(EUV)光刻機將激光射入熔融的錫中以產(chǎn)生EUV光，這種光在地球上自然界是不存在的。它將這種光從極其光滑的反射鏡上反射出去，這些鏡子如果按比例放大到美國的大小，其最大的凸起也不會比人類的頭發(fā)厚多少。在中間，光線從類似模板的東西上反射，模板上印有芯片數(shù)十億個晶體管的圖案。光線將數(shù)百個芯片繪制到以超過20倍重力加速度飛速旋轉(zhuǎn)的晶圓上。

鳳凰城ASML培訓中心的工人正在處理EUV光刻機的部件

完成的硅晶圓具有鏡面般的表面

臺積電在亞利桑那州沙漠中建造了一座芯片工廠。另一座計劃于明年開業(yè)，第三座將于2030年開業(yè)。該公司還計劃在稍后建造另外三座晶圓廠，以及兩座“先進封裝”設施，在那里晶圓被切割成單個芯片并插入連接器，以使它們能夠在設備中發(fā)揮作用。它總共購買了約2000英畝的土地，用于一個據(jù)稱耗資1650億美元的項目。盡管規(guī)模如此龐大，但與該公司在中國臺灣建造的設施相比仍相形見絀，其中包括四座每月生產(chǎn)超過10萬片晶圓的設施。亞利桑那州的臺積電在十年或更長時間內(nèi)可能都無法達到這個產(chǎn)量。

臺積電亞利桑那州工廠制造蘋果的A16芯片，這是為iPhone15和入門級iPad提供動力的邏輯芯片。iPhone17的A19芯片使用了更先進的技術，該技術目前僅在中國臺灣提供。英偉達(Nvidia)的BlackwellAI芯片也在亞利桑那州臺積電制造。芯片必須運往亞洲進行封裝步驟。

蘋果幫助臺積電發(fā)展成為全球芯片領導者，為該公司提供了建設新工廠（主要在中國臺灣）所需的寶貴客戶承諾。英特爾(Intel)等美國芯片制造商需要這些承諾來擴大其在國內(nèi)的制造規(guī)模。

鳳凰城的新建筑

在這些設施中沒有看到很多工人。芯片制造是高度自動化的。美國試圖將該行業(yè)遷回國內(nèi)并非因為它能帶動大規(guī)模就業(yè)。它這樣做是為了解決戰(zhàn)略脆弱性，而這需要保持競爭力的運營。

供應鏈的最后階段是設備組裝。蘋果在休斯敦的富士康(Foxconn)工廠有一個規(guī)模不大的運營點，每小時組裝約10臺AI服務器。蘋果正在該地點增加更多制造業(yè)務，計劃將那里的一個空倉庫變成一條裝配線，以制造MacMini臺式電腦。與iPhone相比，這對蘋果來說也是一個小眾產(chǎn)品。

位于休斯敦的蘋果服務器測試線

供應鏈這一階段的縮寫是FATP，即最終組裝、測試和包裝的簡稱。工人將組件拼裝在一起，測試設備以確保一切正常運行，并將其打包以備發(fā)貨。

位于休斯敦的蘋果服務器最終裝配線

最終組裝是蘋果供應鏈中勞動力密集度較高的部分。休斯敦的裝配線雇傭了數(shù)百人，但與亞洲的裝配線相比微不足道，后者的工廠可能有數(shù)十萬人制造iPhone。

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