力争芯片“自主可控”的美国

　　在COVID大流行期间，全世界已经敏锐地意识到半导体技术的价值，这使人们能够在家中使用宽带互联网，远程医疗访问，Zoom通话，游戏，云计算以及5G，自动驾驶汽车，人工智能，虚拟现实等等。根据SEMI的最新《世界晶圆厂预测》报告，受疫情激发的芯片需求激增将推动2020年全球晶圆厂设备支出增长8％，到2021年将增长13％。

　　但是疫情也暴露了供应链的脆弱性，供应链的脆弱性非常依赖全球贸易，尤其是美国对在中国和亚洲其他地区生产的商品的依赖。“在COVID危机期间发现90％的药物已经在中国制造，这很有趣，”半导体顾问公司总裁Robert Maire在高级半导体制造大会（ASMC）的主题演讲中说。

　　半导体制造业会遭受同样的命运吗？已经有许多公司依靠台湾的台积电来制造最先进的芯片，而今年早些时候英特尔（可以说是美国最先进的半导体制造商）表示，它正在考虑采用“ fab-lite”并将部分制造业务外包给台积电。在最近的新闻中，英特尔表示正在将其存储芯片业务出售给韩国的SK Hynix。

　　中国将IT和半导体技术视为其生存必不可少的部分，中国计划花费超过1000亿美元来打造自己的半导体。中国目前消耗全球半导体产量的约60％，但仅制造商的15％。

　　就半导体技术的未来而言，美国是否处于越来越危险的地位。

　　美国已经做出了很多的努力，以减少对中国华为的先进芯片供应，随后又进行了更多的努力，以限制中国领先的晶圆代工厂中芯国际（美国供应商）使用先进的半导体制造工具。此类工具（例如Applied Materials，KLA-Tencor，Lam Research等）必须申请许可才能出售给SMIC。

　　六月，台积电宣布计划在亚利桑那州的一个未公开地点建造一座耗资120亿美元的先进半导体晶圆厂。该晶圆厂被描述为一个每月可生产20，000个晶圆的5nm晶圆厂，该晶圆厂将于2024年上线。但是，当然，这些计划可以改变，例如在台湾威斯康星州发生的情况，富士康在中国台湾的2018年承诺在一个2000万平方英尺的LCD制造工厂中投资100亿美元，创造13，000个工作岗位的投资从未实现。

　　美国需要联邦政府激励国内半导体制造

　　9月，半导体行业协会（SIA）与波士顿咨询集团（BCG）合作发布了一份研究报告，分析了拟议的联邦激励措施对美国国内半导体制造的影响。

　　这份题为“政府激励和美国半导体制造竞争力”的报告发现，强有力的联邦激励措施将扭转数十年来美国芯片生产下降的轨迹，并建立多达19个主要的半导体制造工厂（fabs）和70，000个高薪工厂未来10年在美国的工作机会（图1）。

　　

　　安森美半导体总裁，首席执行官兼董事兼2020年SIA主席基思·杰克逊（Keith Jackson）在新闻稿中宣布：“联邦奖励美国半导体制造业是对美国经济实力，国家安全，供应链可靠性和大流行反应的投资研究。“通过迅速，雄心勃勃的行动，美国政府可以帮助扭转美国数十年来全球芯片制造所占份额下降的局面，目前这一比例仅为12％，并使美国成为全球最具吸引力的地区之一。”

　　关键报告调查结果：

　　强大的国内半导体制造实力对美国的经济竞争力，国家安全和供应链弹性至关重要。加强美国芯片制造将有助于确保美国在未来的战略技术（人工智能，5G，量子计算等）方面超越世界，这将决定未来几十年的全球经济和军事领导地位。在国内生产更多的半导体也将使美国的半导体供应链对未来的全球危机更具弹性，并确保美国可以在国内生产军事和关键基础设施所需的先进芯片。

　　近几十年来，位于美国的全球半导体制造业份额直线下降，这主要是因为竞争政府提供了大量激励措施，而美国却没有。虽然总部位于美国的公司占全球芯片销售额的48％，但总部位于美国的晶圆厂（包括总部位于国外的公司运营的晶圆厂）仅占世界半导体制造能力的12％，低于1990年的37％。75现在，全球芯片制造的百分比集中在东亚。预计到2030年，由于中国政府将提供1000亿美元的补贴，中国将成为全球最大的芯片生产市场。根据类型的不同，美国的新工厂在10年内的建造和运营成本比中国台湾，韩国或新加坡的工厂高出约30％，并比中国多出37-50％。高达40-70％的成本差异直接归因于政府的激励措施。

　　需要针对半导体制造的强有力的联邦激励措施，以增强国家安全，吸引大量的芯片制造到美国，并创造成千上万的美国就业机会。总计20500亿美元的联邦制造业赠款和税收减免将使美国从一个没有吸引力的投资目的地重新定位为最具吸引力的国家（不包括中国），并在未来10年内在美国建立多达19个晶圆厂，增长27％。超过目前美国商业晶圆厂的数量（70）。联邦制造业的激励措施将在美国创造多达70，000个高薪工作，从受过高等教育的工程师到晶圆厂技术人员和操作员再到材料供应商。预计未来十年，全球半导体行业的制造能力将提高56％。通过500亿美元的联邦投资，

　　该报告还重点介绍了政府可在其他几个领域采取行动，以帮助蓬勃发展的国内半导体制造业。其中包括材料和制造科学方面的基础研究，确保美国拥有强大的人才库，保持美国研发领导地位的持续承诺以及确保进入全球市场的承诺。

　　SIA总裁兼首席执行官约翰·诺弗（John Neuffer）表示：“在先进芯片研究，设计和制造领域处于领先地位的国家，在部署新的改变游戏规则的技术（例如5G，人工智能和量子计算）的全球竞赛中将占有重要地位。华盛顿的领导者应该抓住这个机会，在全球竞争环境中吸引芯片生产，并大胆投资于国内制造业激励措施和研究计划，以增强美国在未来数十年的技术领先地位。”

　　CHIPS法案、美国铸造法案和NDAA

　　美国目前有待批准的立法，将以《 CHIPS for America》法案的形式支持国内半导体制造，其中包括一系列旨在促进美国半导体制造的联邦投资，其中包括用于鼓励新的国内半导体的新联邦拨款计划的100亿美元。制造设施。

　　SIA指出，研究对于推进美国的半导体创新至关重要。美国半导体设计和制造公司将大约五分之一的研发收入投入研发，到2019年将近400亿美元，这是所有行业研究投入的第二高比率。但是，联邦政府对半导体研究的投资仅占美国半导体研发总投入的一小部分，多年来占GDP的比重一直相对持平。同时，中国和其他国家正在增加其政府研究投资。

　　美国《CHIPS法案》将在国防部，国家科学基金会和能源部进行大量联邦投资，以促进半导体研究并推动芯片技术的突破。该法案将建立一个国家半导体技术中心，以进行高级芯片的研究和原型设计，并建立一个高级半导体封装中心。SIA表示，需要这些投资，以使美国公司能够保持其在半导体材料，工艺技术，架构，设计和应用方面的技术优势。

　　此外，6月还出台了2020年《美国铸造法》，该法案将为半导体制造和研究提供总计数百亿美元的联邦投资。

　　据SIA称，美国目前维持稳定的芯片制造足迹，但表示趋势线令人担忧。在18个州设有商业半导体制造设施或“晶圆厂”，半导体在2019年被列为美国第五大出口国。然而，其他国家/地区也实行了重要的半导体制造激励措施，美国半导体制造增长落后于这些国家的主要原因是缺乏联邦激励措施。

　　在美国铸造法包括一系列旨在促进美国半导体制造的联邦投资，包括一项150亿美元的联邦拨款计划，该计划将激励新的国内半导体制造和研发设施。该法案还授权50亿美元用于公私合作，以建设或升级国家安全，情报和关键基础设施的工厂。该法案将授权50亿美元的新联邦投资，以促进国防部，国家科学基金会，能源部和美国国家标准与技术研究院的半导体研究。该法案还要求白宫科学技术办公室与联邦研究机构和私营部门协调，制定一项计划，以指导发展下一代半导体的资金。

　　7月，众议院通过了《国防授权法》（NDAA），其中包括一项修正案，要求建立联邦拨款计划以促进半导体制造以及联邦对半导体研究的投资。

　　SIA十年计划中期报告

　　10月中旬，SIA和半导体研究公司（SRC）发布了他们即将发布的“半导体十年计划”的预览，该报告概述了未来十年芯片研究和资金优先事项，这将有助于加强美国半导体技术并刺激增长人工智能，量子计算，高级无线通信等新兴技术。

　　十年计划是由学术界，政府和工业界各界领导者共同出资制定的，确定了五个“地震转变”，塑造了芯片技术的未来，并呼吁在未来十年每年投入34亿美元的联邦投资，以资助这五个领域的半导体研发。

　　《十年计划》就如何分配这笔增加的资金提出了具体建议，确定了以下地震变化，需要重新关注半导体研究：

　　智能传感：模拟硬件的根本突破是产生可以感知，感知和推理的更智能的世界机器接口所必需的。

　　内存和存储：内存需求的增长将超过全球芯片供应量，这将为全新的内存和存储解决方案提供机会。

　　沟通：始终可用的沟通需要新的研究方向，以解决沟通能力与数据生成速率之间的不平衡。

　　安全性：硬件研究需要突破，以解决高度互连的系统和人工智能中出现的安全性挑战。

　　能源效率：不断增长的计算能源需求正在带来新的风险，而新的计算范例为大幅提高能源效率提供了机会。

　　SRC总裁兼首席执行官Todd Younkin博士说：“未来具有无限的半导体技术潜力，诸如人工智能，量子计算和先进的无线技术等新兴应用有望带来不可估量的社会效益。” “十年计划为我们如何将这种潜力转化为现实提供了一个蓝图。通过共同努力，我们可以促进半导体技术的发展，使其保持强大的竞争力，并处于创新浪潮的顶端。”

　　国际合作的必要性

　　9月发布的另一项研究来自信息技术和创新基金会（ITIF），它是一个自称为科学技术政策的智囊团，它敦促进行国际合作。这份题为“半导体领导力的联盟方法”的报告指出，在这个半导体领域寻求自给自足的国家会威胁到自己的竞争力，因为在这样一个复杂的行业中几乎不可能完全独立地取得成功。该研究称，为了领导，志同道合的盟友应在技术和基础设施开发方面进行合作，制定出口管制和投资筛选等保护性措施，并支持基于规则的贸易。

　　这项研究强调了制造过程和供应链的复杂性，并指出，最终电子产品的典型生产过程可以看到其内部的半导体在超过100天的过程中跨越国际边界70次或更多次，包括3天。环游世界。各个半导体公司的供应链非常复杂。例如，英特尔在全球10个地点拥有15个晶圆厂，其中包括美国的4个，其供应链包括90多个国家的11，000多家供应商。韩国三星公司确定了2，500多家全球供应商，而SK Hynix则拥有大约1，200个全球供应商。台湾的台积电（TSMC）在多个大洲经营着二十个晶圆厂，每年使用270种不同的硅技术生产1，200万个晶片，这些技术可支持10，700种不同的客户产品。台湾的台积电在全球拥有3，000多家供应商。

　　ITIF全球创新政策副总裁斯蒂芬·埃泽尔（Stephen Ezell）表示：“尽管国家政策对于促进半导体研究，开发和生产很重要，但各国也必须认识到自给自足既不能也不应该成为该领域的目标。”那个报告。“创新和制造半导体所需的费用，复杂性和规模不断增加，这意味着没有一个国家能够独自承担这一责任。志趣相投的国家应团结起来，开展贸易和公平的经济竞争，并以共同增强各自半导体产业竞争力的方式进行合作。”

　　ITIF指出，全球半导体价值链的每个部分平均有25个国家参与直接供应链，有23个国家参与支持职能。在这种环境下，成功的半导体创新有赖于来自不同国家的众多科学家，研究人员和工程师，这些科学家，研究人员和工程师在国际公司，大学，政府机构，研究机构和公私研究联盟之间共同努力。

　　“半导体行业有望为子孙后代带来巨大的创新，如果志趣相投的国家找到建设性的合作方式，这些创新将更快，产生更大的影响，” Ezell补充说。“另外，每个国家都需要关注使本国对半导体和其他先进技术领域具有吸引力的环境的政策。这包括创建强大的知识产权制度和监管环境，确保获得熟练劳动力的机会，并提供有利的税收和投资环境。强大的合作伙伴共同构成了强大的伙伴关系。在半导体领域，在这个全球竞赛中的每个国家都营造有利于突破性技术的环境，为世界造福，这一点很重要。”

　　责任编辑：haq