耗资2800亿美元的《芯片与科学法案》终于出台，拨款申请将于2月28日开放。美国总统拜登已经将该法案称为他的标志性成就之一，并在上个月的国情咨文中把它放在了最重要的位置。不仅仅是华盛顿在半导体领域砸钱：欧盟、日本和印度也推出了各自的半导体补贴计划。
既然各国政府都承诺投入数千亿美元来加强芯片供应链，那么未来我们还会看到另一场芯片短缺吗?
不幸的答案是：是的，我们会的。
芯片短缺是由供需不匹配造成的，芯片制造商不能通过扩大生产来迅速解决，市场也不能通过适应芯片生产状况来迅速解决。解决这两个问题的挑战并没有消失，甚至可能会越来越大。
半导体需求是不可预测的。人们一致认为，未来的芯片需求将由人工智能、电动汽车和自动驾驶汽车、物联网和5G/6G驱动。然而，需求增长的确切性质、速度和规模仍不得而知。
我们无法预测哪种人工智能将在未来几年占据主导地位，自动驾驶汽车的发展比预期的要慢。5G部署率在很大程度上受到地缘政治的影响，而6G的未来甚至更加模糊。全新的产品领域可能会出现：比如比特币挖矿，没有人能预测到它会成为半导体需求的重要推动力。
这种不确定性使得不同类型的芯片(逻辑芯片与内存芯片、数字芯片与模拟芯片、高电压芯片与低功耗芯片等等)的需求规划变得困难，并引发了短缺的担忧。
供应也是不可预测的。芯片代工厂通常以接近满负荷的利用率运行。这使得芯片制造非常容易受到自然灾害(地震、洪水等)、事故(火灾、停电等)破坏以及地缘政治的影响。
理论上，足够的冗余和过剩的容量可以克服这些中断。但建立一个足够大的缓冲所需的投资额将高得令人望而却步。支持这项投资的技术和人力资源能力建设也需要数年时间。芯片制造是一个低利润的行业，它不会长期维持过多的过剩产能或冗余。
我们也不能假设当前的芯片投资一定会成功。芯片生产的经济状况非常严峻，大多数国家和公司都无法进行支持芯片制造所需的一次性和经常性投资，尤其是在尖端领域。此外，这些投资中的大多数将立即被来自世界各地的低成本芯片所削弱，这些地区受益于大量补贴、廉价劳动力和宽松的监管。
因此，只有少数赢家会出现。投资失败的国家和企业将对未来投资望而却步，这再次增加了供应短缺的可能性。随着高管们意识到芯片制造业雇佣的工人比他们希望的要少(特别是随着自动化水平的提高)，未来投资的意愿可能也会减弱。
目前的支出主要集中在制造上，这只是非常复杂的半导体供应链中的一个组成部分。供应链的其他方面也可能成为瓶颈。
例如，封装已经受到了限制。芯片制造完成后，为了保证可靠性，它们会被放入一个保护外壳(“封装”)中，这也提供了一个与其他芯片通信的接口。最近的供应链问题和芯片需求的增加导致了封装所需的设备和上游材料的短缺，使大多数类型的封装交货时间增加了几个月。
当出现短缺时，解决短缺也变得越来越困难，扩大先进技术生产的成本也在逐年增加。这意味着更长时间、更深层次的破坏。
即使是不那么先进的芯片，也很难扩大生产规模。如今，廉价的半导体是用先进的设备制造的，这些设备已经得到了回报，这意味着相关制造商获得了纯利润。但任何考虑扩大功率较低的半导体生产的人，都将陷入用廉价产品来偿还仍然昂贵的工具和机械的困境。
半导体行业日益增长的复杂性和影响范围意味着供需不匹配将更加普遍。进入和规模化生产的高成本将使这些问题更难解决，即使是主动解决也是如此。
这意味着任何从事半导体业务的公司都必须为芯片短缺成为新常态做好准备。他们可以通过库存或拥有多个供应商来创建缓冲区。他们可以监控供应链，最好是实时监控，以预测和计划中断。他们可以准备管理和工程技术以快速适应不断变化的环境。
这一切说起来容易做起来难，而且这些决定将在成本和效率方面进行权衡。
但是什么都不做的代价会高很多。在竞争力和弹性之间找到适当的平衡必须是任何使用半导体的公司的目标。
