美国军用芯片供应严重不足

据业内人士和政府观察员称，美国由于缺乏对国内生产能力的投资，美国国防部 (DoD) 可能需要数年时间才能摆脱对亚洲芯片供应的依赖。

全球芯片短缺阻碍了洛克希德马丁公司和雷神公司等国防部承包商提高俄乌战争武器生产的能力。

国防部还必须考虑到商业买家对代工晶圆的竞争，以及军方对旧芯片架构的过度依赖。

因此，人们开始担心美国可能在长达 10 年的时间里难以应对涉及台湾的战争，具有讽刺意味的是，台湾是制造商的大本营，这些制造商为美国国防部提供芯片。

科技投资公司 Murray Hill Group 的执行合伙人 Mike Burns 表示，国防部可能需要十年时间才能建立可靠的国内供应链。问题是总部位于美国的英特尔能以多快的速度赶上台积电，台积电生产 Altera 和 Xilinx现场可编程门阵列 (FPGA)以及国防部在 F-35 战斗机等武器系统中使用的其他芯片喷气式飞机、导弹和指挥控制设备，他说。

可以肯定的是，台积电在 12 月将其在亚利桑那州凤凰城的总投资增加了两倍多，达到约 400 亿美元，该工厂将于 2026 年开始生产 3 纳米节点。而苹果和 AMD伯恩斯说，如果我们的目标是从台积电在亚利桑那州的工厂购买芯片，那么该工厂不太可能成为国防部的供应商。

台积电经常表示，其目标是将其最先进的生产技术留在台湾，这家全球最大的晶圆代工厂生产了 90% 以上的芯片。该公司去年开始在台湾推出其首款 3 纳米芯片，比美国领先多年。

台积电与其在美国雇用的一些工程师在亚利桑那州的工厂工作时遇到了文化冲突。伯恩斯指出，这一挑战以及台积电专注于为苹果和 AMD 等大客户提供服务，将使英特尔的小型代工服务更有可能成为国防部的供应商。

“这将取决于英特尔，”他说。“英特尔代工服务可以制造比台积电工艺落后一两代的专用集成电路 (ASIC)。也许这弥补了差异。”

多年前，英特尔收购了 FPGA 供应商 Altera，后者使用台积电制造易于修改但性能落后于 ASIC 的可编程芯片。国防部被迫依赖 FPGA，因为它找不到像台积电或三星这样的大型代工厂来为其武器系统制造定制 ASIC。

苹果和 AMD 等商业客户对代工晶圆的竞争削弱了像国防部这样的小买家的购买力。伯恩斯说，即使总部位于美国的 GlobalFoundries 也将难以向国防部供应芯片。

“GlobalFoundries 拥有大量推动产量的商业客户。我们永远不知道军用晶圆的增加：这会持续多久？通常它们成本高、产量低，而且产量不可预测。”

哈德逊研究所高级研究员 Bryan Clark说，美国军方依赖遗留或较旧的芯片架构，这些架构并未广泛使用，而且通常必须小批量生产。

“当芯片短缺时，制造这些芯片的公司可以赚更多的钱，为家电和汽车制造芯片，”他说。“如果国防部使用更多具有商业架构的最先进芯片，并通过封装或软件对其进行调整，美国军方将能够利用商业生产规模，并且不太容易受到芯片供应中断的影响。”

美国以芯片出口管制措施制裁中国，中国也面临着自己的供应链问题。美国将中国视为“战略竞争对手”，在 5G 电信和人工智能等技术领域构成威胁。

洛克希德马丁公司在 2022 年 10 月中旬的财报电话会议上表示，今年的销售额与去年相比变化不大。随着 Covid 大流行和供应链挑战的持续影响，该公司预计将在 2024 年恢复增长。

雷神和洛克希德马丁在美国经营芯片工厂，这些工厂在DoD 可信赖的供应商名单上。

CSIS 报告称，国防部已请求国会批准为提高高机动火炮火箭系统 (HIMARS) 和制导多管火箭发射系统 (GMLRS) 的生产能力提供资金。

然而，该报告称，该行业的一般立场是，国防部应做出多年采购承诺，以证明行业对浪涌能力的投资是合理的。

CSIS 的一项研究检查了国防工业基地在紧急情况下更换库存的能力，发现大多数项目的过程需要很多年。

据 CSIS 称，像 HIMARS 和 GMLRS 这样的制导火箭非常有用，但数量可能有限。

CSIS 在报告中说：“迄今为止，美国生产了 55,000 枚火箭，估计库存还剩 25,000 到 30,000 枚。” “如果美国将三分之一的库存发送给乌克兰，乌克兰将收到 8,000 到 10,000 枚火箭。该库存可能会持续数月，但当库存耗尽时，别无选择。年产量约为5,000台。尽管美国正在努力增加这一数额，并且最近已为此拨款，但这将需要数年时间。”

蒙哥马利和鲍曼在防务新闻报道中指出，2015 年批准出售给台湾的 200多 枚标枪导弹 和发射器以及 250 套毒刺系统尚未交付。蒙哥马利是前美国海军少将，现为保卫民主基金会 (FDD) 的高级研究员。鲍曼是 FDD 军事和政治权力中心的高级主任。

他们说，鉴于需要供应乌克兰并补充美国和盟国的库存，预计在 2026 年或 2027 年之前交付是不现实的。

根据 CSIS 的说法，美国军队的结构不是为了打击或支持长期冲突。“这本身应该会在国家安全机构中引发一些关于预算优先事项的辩论。”

国防部可能会指望英特尔提供“超越摩尔”的芯片，其中的附加值来自功能的异构集成，例如模拟功能，这些功能不一定能根据摩尔定律扩展到更小的节点。

TechInsights 分析师 Dan Hutcheson称：“美国的智能弹药库存已经严重枯竭，而且它们主要依赖于超越摩尔解决方案。”

他说，英特尔将需要完成与以色列 Tower Semiconductor 的合并计划，以满足国防部的期望。“英特尔仍然需要完成与 Tower 的交易才能拥有完整的超越摩尔解决方案。这看起来每周延长的可能性越来越小。”

Hutcheson 说，英特尔还必须让 Tower 在以色列的晶圆厂获得可信赖晶圆厂地位和 ITAR（国际武器贸易条例）的认证。

Intel Foundry Services (IFS) 在努力保持DoD 为最大客户的过程中遭遇挫折。IFS 总裁 Randhir Thakur 于 11 月 22 日辞职。根据英特尔发言人 Jason Gorss 的说法，Thakur 将在今年第一季度留在 IFS，以确保顺利过渡到下一任领导人。

芯片企业家伯恩斯表示，将像英特尔这样的集成设备制造商转变为代工厂是很困难的。“三星做到了。TSMC 是从头开始构建的，旨在为第三方设计师提供文化服务。他们提供了很多额外的好处，供人们留在他们身边。转换成本相当可观。”

美国众议院常设情报特别委员会前主席迈克罗杰斯表示，国防部需要数年时间才能建立一个不依赖中国等亚洲国家的安全芯片供应链。

“我们在美国确实有一些独特的能力来生产高端芯片，但数量不是理想的，”罗杰斯说。“我们通过在世界各地的采购来补充这一点，其中中国占了很大一部分。如果微处理器的改动超出了规格，那么武器系统甚至不会在它应该打开的时候打开，我们就会有一大群死去的水手、士兵或海军陆战队员。我认为它让我们变得脆弱吗？”

罗杰斯指出，CHIPS 法案旨在解决其中一些漏洞。“这当然是一项有缺陷的法案，但它仍然是朝着正确方向迈出的一步，认识到我们必须拥有自己的能力。我们将不得不找出美国的正确产能平衡是什么，以防在我们真正需要这些芯片的地方发生某些事情，”他说。“我们受到人们放慢生产或关闭生产或生产延迟的影响。我们不应该让自己处于那种境地。我们将不得不放松它。这就是为什么你会看到大量资金用于芯片生产能力的投资，无论是与强大的盟友还是在美国本土。”

伯恩斯断言，美国政府应该将 520 亿美元的 CHIPS 补贴中的一部分用于军事芯片工厂，因为太多的钱可能会交给美光、德州仪器和台积电。

“那么你没有为 Raytheon、SkyWater 和 TSI Semiconductor 做任何改变，”他补充道。

“它们是艰难的商业模式。他们的投资者并没有推入资金。一个大问题是生产的增长速度有多快。”

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