在COVID大流行期間，全世界已經(jīng)敏銳地意識到半導(dǎo)體技術(shù)的價(jià)值，這使人們能夠在家中使用寬帶互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程醫(yī)療訪問，Zoom通話，游戲，云計(jì)算以及5G，自動(dòng)駕駛汽車，人工智能，虛擬現(xiàn)實(shí)等等。根據(jù)SEMI的最新《世界晶圓廠預(yù)測》報(bào)告，受疫情激發(fā)的芯片需求激增將推動(dòng)2020年全球晶圓廠設(shè)備支出增長8％，到2021年將增長13％。

但是疫情也暴露了供應(yīng)鏈的脆弱性，供應(yīng)鏈的脆弱性非常依賴全球貿(mào)易，尤其是美國對在中國和亞洲其他地區(qū)生產(chǎn)的商品的依賴?！霸贑OVID危機(jī)期間發(fā)現(xiàn)90％的藥物已經(jīng)在中國制造，這很有趣，”半導(dǎo)體顧問公司總裁Robert Maire在高級半導(dǎo)體制造大會(huì)（ASMC）的主題演講中說。

半導(dǎo)體制造業(yè)會(huì)遭受同樣的命運(yùn)嗎？已經(jīng)有許多公司依靠臺灣的臺積電來制造最先進(jìn)的芯片，而今年早些時(shí)候英特爾（可以說是美國最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造商）表示，它正在考慮采用“ fab-lite”并將部分制造業(yè)務(wù)外包給臺積電。在最近的新聞中，英特爾表示正在將其存儲芯片業(yè)務(wù)出售給韓國的SK Hynix。

中國將IT和半導(dǎo)體技術(shù)視為其生存必不可少的部分，中國計(jì)劃花費(fèi)超過1000億美元來打造自己的半導(dǎo)體。中國目前消耗全球半導(dǎo)體產(chǎn)量的約60％，但僅制造商的15％。

就半導(dǎo)體技術(shù)的未來而言，美國是否處于越來越危險(xiǎn)的地位。

美國已經(jīng)做出了很多的努力，以減少對中國華為的先進(jìn)芯片供應(yīng)，隨后又進(jìn)行了更多的努力，以限制中國領(lǐng)先的晶圓代工廠中芯國際（美國供應(yīng)商）使用先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工具。此類工具（例如Applied Materials，KLA-Tencor，Lam Research等）必須申請?jiān)S可才能出售給SMIC。

六月，臺積電宣布計(jì)劃在亞利桑那州的一個(gè)未公開地點(diǎn)建造一座耗資120億美元的先進(jìn)半導(dǎo)體晶圓廠。該晶圓廠被描述為一個(gè)每月可生產(chǎn)20，000個(gè)晶圓的5nm晶圓廠，該晶圓廠將于2024年上線。但是，當(dāng)然，這些計(jì)劃可以改變，例如在臺灣威斯康星州發(fā)生的情況，富士康在中國臺灣的2018年承諾在一個(gè)2000萬平方英尺的LCD制造工廠中投資100億美元，創(chuàng)造13，000個(gè)工作崗位的投資從未實(shí)現(xiàn)。

美國需要聯(lián)邦政府激勵(lì)國內(nèi)半導(dǎo)體制造

9月，半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）與波士頓咨詢集團(tuán)（BCG）合作發(fā)布了一份研究報(bào)告，分析了擬議的聯(lián)邦激勵(lì)措施對美國國內(nèi)半導(dǎo)體制造的影響。

這份題為“政府激勵(lì)和美國半導(dǎo)體制造競爭力”的報(bào)告發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)有力的聯(lián)邦激勵(lì)措施將扭轉(zhuǎn)數(shù)十年來美國芯片生產(chǎn)下降的軌跡，并建立多達(dá)19個(gè)主要的半導(dǎo)體制造工廠（fabs）和70，000個(gè)高薪工廠未來10年在美國的工作機(jī)會(huì)（圖1）。

安森美半導(dǎo)體總裁，首席執(zhí)行官兼董事兼2020年SIA主席基思·杰克遜（Keith Jackson）在新聞稿中宣布：“聯(lián)邦獎(jiǎng)勵(lì)美國半導(dǎo)體制造業(yè)是對美國經(jīng)濟(jì)實(shí)力，國家安全，供應(yīng)鏈可靠性和大流行反應(yīng)的投資研究?！巴ㄟ^迅速，雄心勃勃的行動(dòng)，美國政府可以幫助扭轉(zhuǎn)美國數(shù)十年來全球芯片制造所占份額下降的局面，目前這一比例僅為12％，并使美國成為全球最具吸引力的地區(qū)之一?！?/p>

關(guān)鍵報(bào)告調(diào)查結(jié)果：

強(qiáng)大的國內(nèi)半導(dǎo)體制造實(shí)力對美國的經(jīng)濟(jì)競爭力，國家安全和供應(yīng)鏈彈性至關(guān)重要。加強(qiáng)美國芯片制造將有助于確保美國在未來的戰(zhàn)略技術(shù)（人工智能，5G，量子計(jì)算等）方面超越世界，這將決定未來幾十年的全球經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)導(dǎo)地位。在國內(nèi)生產(chǎn)更多的半導(dǎo)體也將使美國的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈對未來的全球危機(jī)更具彈性，并確保美國可以在國內(nèi)生產(chǎn)軍事和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施所需的先進(jìn)芯片。

近幾十年來，位于美國的全球半導(dǎo)體制造業(yè)份額直線下降，這主要是因?yàn)楦偁幷峁┝舜罅考?lì)措施，而美國卻沒有。雖然總部位于美國的公司占全球芯片銷售額的48％，但總部位于美國的晶圓廠（包括總部位于國外的公司運(yùn)營的晶圓廠）僅占世界半導(dǎo)體制造能力的12％，低于1990年的37％。75現(xiàn)在，全球芯片制造的百分比集中在東亞。預(yù)計(jì)到2030年，由于中國政府將提供1000億美元的補(bǔ)貼，中國將成為全球最大的芯片生產(chǎn)市場。根據(jù)類型的不同，美國的新工廠在10年內(nèi)的建造和運(yùn)營成本比中國臺灣，韓國或新加坡的工廠高出約30％，并比中國多出37-50％。高達(dá)40-70％的成本差異直接歸因于政府的激勵(lì)措施。

需要針對半導(dǎo)體制造的強(qiáng)有力的聯(lián)邦激勵(lì)措施，以增強(qiáng)國家安全，吸引大量的芯片制造到美國，并創(chuàng)造成千上萬的美國就業(yè)機(jī)會(huì)?？傆?jì)20500億美元的聯(lián)邦制造業(yè)贈(zèng)款和稅收減免將使美國從一個(gè)沒有吸引力的投資目的地重新定位為最具吸引力的國家（不包括中國），并在未來10年內(nèi)在美國建立多達(dá)19個(gè)晶圓廠，增長27％。超過目前美國商業(yè)晶圓廠的數(shù)量（70）。聯(lián)邦制造業(yè)的激勵(lì)措施將在美國創(chuàng)造多達(dá)70，000個(gè)高薪工作，從受過高等教育的工程師到晶圓廠技術(shù)人員和操作員再到材料供應(yīng)商。預(yù)計(jì)未來十年，全球半導(dǎo)體行業(yè)的制造能力將提高56％。通過500億美元的聯(lián)邦投資，

該報(bào)告還重點(diǎn)介紹了政府可在其他幾個(gè)領(lǐng)域采取行動(dòng)，以幫助蓬勃發(fā)展的國內(nèi)半導(dǎo)體制造業(yè)。其中包括材料和制造科學(xué)方面的基礎(chǔ)研究，確保美國擁有強(qiáng)大的人才庫，保持美國研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)地位的持續(xù)承諾以及確保進(jìn)入全球市場的承諾。

SIA總裁兼首席執(zhí)行官約翰·諾弗（John Neuffer）表示：“在先進(jìn)芯片研究，設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的國家，在部署新的改變游戲規(guī)則的技術(shù)（例如5G，人工智能和量子計(jì)算）的全球競賽中將占有重要地位。華盛頓的領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)該抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，在全球競爭環(huán)境中吸引芯片生產(chǎn)，并大膽投資于國內(nèi)制造業(yè)激勵(lì)措施和研究計(jì)劃，以增強(qiáng)美國在未來數(shù)十年的技術(shù)領(lǐng)先地位?！?/p>

CHIPS法案、美國鑄造法案和NDAA

美國目前有待批準(zhǔn)的立法，將以《 CHIPS for America》法案的形式支持國內(nèi)半導(dǎo)體制造，其中包括一系列旨在促進(jìn)美國半導(dǎo)體制造的聯(lián)邦投資，其中包括用于鼓勵(lì)新的國內(nèi)半導(dǎo)體的新聯(lián)邦撥款計(jì)劃的100億美元。制造設(shè)施。

SIA指出，研究對于推進(jìn)美國的半導(dǎo)體創(chuàng)新至關(guān)重要。美國半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造公司將大約五分之一的研發(fā)收入投入研發(fā)，到2019年將近400億美元，這是所有行業(yè)研究投入的第二高比率。但是，聯(lián)邦政府對半導(dǎo)體研究的投資僅占美國半導(dǎo)體研發(fā)總投入的一小部分，多年來占GDP的比重一直相對持平。同時(shí)，中國和其他國家正在增加其政府研究投資。

美國《CHIPS法案》將在國防部，國家科學(xué)基金會(huì)和能源部進(jìn)行大量聯(lián)邦投資，以促進(jìn)半導(dǎo)體研究并推動(dòng)芯片技術(shù)的突破。該法案將建立一個(gè)國家半導(dǎo)體技術(shù)中心，以進(jìn)行高級芯片的研究和原型設(shè)計(jì)，并建立一個(gè)高級半導(dǎo)體封裝中心。SIA表示，需要這些投資，以使美國公司能夠保持其在半導(dǎo)體材料，工藝技術(shù)，架構(gòu)，設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面的技術(shù)優(yōu)勢。

此外，6月還出臺了2020年《美國鑄造法》，該法案將為半導(dǎo)體制造和研究提供總計(jì)數(shù)百億美元的聯(lián)邦投資。

據(jù)SIA稱，美國目前維持穩(wěn)定的芯片制造足跡，但表示趨勢線令人擔(dān)憂。在18個(gè)州設(shè)有商業(yè)半導(dǎo)體制造設(shè)施或“晶圓廠”，半導(dǎo)體在2019年被列為美國第五大出口國。然而，其他國家/地區(qū)也實(shí)行了重要的半導(dǎo)體制造激勵(lì)措施，美國半導(dǎo)體制造增長落后于這些國家的主要原因是缺乏聯(lián)邦激勵(lì)措施。

在美國鑄造法包括一系列旨在促進(jìn)美國半導(dǎo)體制造的聯(lián)邦投資，包括一項(xiàng)150億美元的聯(lián)邦撥款計(jì)劃，該計(jì)劃將激勵(lì)新的國內(nèi)半導(dǎo)體制造和研發(fā)設(shè)施。該法案還授權(quán)50億美元用于公私合作，以建設(shè)或升級國家安全，情報(bào)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的工廠。該法案將授權(quán)50億美元的新聯(lián)邦投資，以促進(jìn)國防部，國家科學(xué)基金會(huì)，能源部和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的半導(dǎo)體研究。該法案還要求白宮科學(xué)技術(shù)辦公室與聯(lián)邦研究機(jī)構(gòu)和私營部門協(xié)調(diào)，制定一項(xiàng)計(jì)劃，以指導(dǎo)發(fā)展下一代半導(dǎo)體的資金。

7月，眾議院通過了《國防授權(quán)法》（NDAA），其中包括一項(xiàng)修正案，要求建立聯(lián)邦撥款計(jì)劃以促進(jìn)半導(dǎo)體制造以及聯(lián)邦對半導(dǎo)體研究的投資。

SIA十年計(jì)劃中期報(bào)告

10月中旬，SIA和半導(dǎo)體研究公司（SRC）發(fā)布了他們即將發(fā)布的“半導(dǎo)體十年計(jì)劃”的預(yù)覽，該報(bào)告概述了未來十年芯片研究和資金優(yōu)先事項(xiàng)，這將有助于加強(qiáng)美國半導(dǎo)體技術(shù)并刺激增長人工智能，量子計(jì)算，高級無線通信等新興技術(shù)。

十年計(jì)劃是由學(xué)術(shù)界，政府和工業(yè)界各界領(lǐng)導(dǎo)者共同出資制定的，確定了五個(gè)“地震轉(zhuǎn)變”，塑造了芯片技術(shù)的未來，并呼吁在未來十年每年投入34億美元的聯(lián)邦投資，以資助這五個(gè)領(lǐng)域的半導(dǎo)體研發(fā)。

《十年計(jì)劃》就如何分配這筆增加的資金提出了具體建議，確定了以下地震變化，需要重新關(guān)注半導(dǎo)體研究：

智能傳感：模擬硬件的根本突破是產(chǎn)生可以感知，感知和推理的更智能的世界機(jī)器接口所必需的。

內(nèi)存和存儲：內(nèi)存需求的增長將超過全球芯片供應(yīng)量，這將為全新的內(nèi)存和存儲解決方案提供機(jī)會(huì)。

溝通：始終可用的溝通需要新的研究方向，以解決溝通能力與數(shù)據(jù)生成速率之間的不平衡。

安全性：硬件研究需要突破，以解決高度互連的系統(tǒng)和人工智能中出現(xiàn)的安全性挑戰(zhàn)。

能源效率：不斷增長的計(jì)算能源需求正在帶來新的風(fēng)險(xiǎn)，而新的計(jì)算范例為大幅提高能源效率提供了機(jī)會(huì)。

SRC總裁兼首席執(zhí)行官Todd Younkin博士說：“未來具有無限的半導(dǎo)體技術(shù)潛力，諸如人工智能，量子計(jì)算和先進(jìn)的無線技術(shù)等新興應(yīng)用有望帶來不可估量的社會(huì)效益?！?“十年計(jì)劃為我們?nèi)绾螌⑦@種潛力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)提供了一個(gè)藍(lán)圖。通過共同努力，我們可以促進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使其保持強(qiáng)大的競爭力，并處于創(chuàng)新浪潮的頂端?！?/p>

國際合作的必要性

9月發(fā)布的另一項(xiàng)研究來自信息技術(shù)和創(chuàng)新基金會(huì)（ITIF），它是一個(gè)自稱為科學(xué)技術(shù)政策的智囊團(tuán)，它敦促進(jìn)行國際合作。這份題為“半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)力的聯(lián)盟方法”的報(bào)告指出，在這個(gè)半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)で笞越o自足的國家會(huì)威脅到自己的競爭力，因?yàn)樵谶@樣一個(gè)復(fù)雜的行業(yè)中幾乎不可能完全獨(dú)立地取得成功。該研究稱，為了領(lǐng)導(dǎo)，志同道合的盟友應(yīng)在技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)方面進(jìn)行合作，制定出口管制和投資篩選等保護(hù)性措施，并支持基于規(guī)則的貿(mào)易。

這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了制造過程和供應(yīng)鏈的復(fù)雜性，并指出，最終電子產(chǎn)品的典型生產(chǎn)過程可以看到其內(nèi)部的半導(dǎo)體在超過100天的過程中跨越國際邊界70次或更多次，包括3天。環(huán)游世界。各個(gè)半導(dǎo)體公司的供應(yīng)鏈非常復(fù)雜。例如，英特爾在全球10個(gè)地點(diǎn)擁有15個(gè)晶圓廠，其中包括美國的4個(gè)，其供應(yīng)鏈包括90多個(gè)國家的11，000多家供應(yīng)商。韓國三星公司確定了2，500多家全球供應(yīng)商，而SK Hynix則擁有大約1，200個(gè)全球供應(yīng)商。臺灣的臺積電（TSMC）在多個(gè)大洲經(jīng)營著二十個(gè)晶圓廠，每年使用270種不同的硅技術(shù)生產(chǎn)1，200萬個(gè)晶片，這些技術(shù)可支持10，700種不同的客戶產(chǎn)品。臺灣的臺積電在全球擁有3，000多家供應(yīng)商。

ITIF全球創(chuàng)新政策副總裁斯蒂芬·埃澤爾（Stephen Ezell）表示：“盡管國家政策對于促進(jìn)半導(dǎo)體研究，開發(fā)和生產(chǎn)很重要，但各國也必須認(rèn)識到自給自足既不能也不應(yīng)該成為該領(lǐng)域的目標(biāo)?！蹦莻€(gè)報(bào)告?！皠?chuàng)新和制造半導(dǎo)體所需的費(fèi)用，復(fù)雜性和規(guī)模不斷增加，這意味著沒有一個(gè)國家能夠獨(dú)自承擔(dān)這一責(zé)任。志趣相投的國家應(yīng)團(tuán)結(jié)起來，開展貿(mào)易和公平的經(jīng)濟(jì)競爭，并以共同增強(qiáng)各自半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭力的方式進(jìn)行合作?！?/p>

ITIF指出，全球半導(dǎo)體價(jià)值鏈的每個(gè)部分平均有25個(gè)國家參與直接供應(yīng)鏈，有23個(gè)國家參與支持職能。在這種環(huán)境下，成功的半導(dǎo)體創(chuàng)新有賴于來自不同國家的眾多科學(xué)家，研究人員和工程師，這些科學(xué)家，研究人員和工程師在國際公司，大學(xué)，政府機(jī)構(gòu)，研究機(jī)構(gòu)和公私研究聯(lián)盟之間共同努力。

“半導(dǎo)體行業(yè)有望為子孫后代帶來巨大的創(chuàng)新，如果志趣相投的國家找到建設(shè)性的合作方式，這些創(chuàng)新將更快，產(chǎn)生更大的影響，” Ezell補(bǔ)充說。“另外，每個(gè)國家都需要關(guān)注使本國對半導(dǎo)體和其他先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域具有吸引力的環(huán)境的政策。這包括創(chuàng)建強(qiáng)大的知識產(chǎn)權(quán)制度和監(jiān)管環(huán)境，確保獲得熟練勞動(dòng)力的機(jī)會(huì)，并提供有利的稅收和投資環(huán)境。強(qiáng)大的合作伙伴共同構(gòu)成了強(qiáng)大的伙伴關(guān)系。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，在這個(gè)全球競賽中的每個(gè)國家都營造有利于突破性技術(shù)的環(huán)境，為世界造福，這一點(diǎn)很重要?！?/p>

責(zé)任編輯：haq