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

但是疫情也暴露了供應鏈的脆弱性，供應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危機期間發(fā)現(xiàn)90％的藥物已經(jīng)在中國制造，這很有趣，”半導體顧問公司總裁Robert Maire在高級半導體制造大會（ASMC）的主題演講中說。

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

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

就半導體技術的未來而言，美國是否處于越來越危險的地位。

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

六月，臺積電宣布計劃在亞利桑那州的一個未公開地點建造一座耗資120億美元的先進半導體晶圓廠。該晶圓廠被描述為一個每月可生產(chǎn)20，000個晶圓的5nm晶圓廠，該晶圓廠將于2024年上線。但是，當然，這些計劃可以改變，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個工作崗位的投資從未實現(xiàn)。

美國需要聯(lián)邦政府激勵國內(nèi)半導體制造

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

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

安森美半導體總裁，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)邦獎勵美國半導體制造業(yè)是對美國經(jīng)濟實力，國家安全，供應鏈可靠性和大流行反應的投資研究?！巴ㄟ^迅速，雄心勃勃的行動，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>

關鍵報告調(diào)查結果：

強大的國內(nèi)半導體制造實力對美國的經(jīng)濟競爭力，國家安全和供應鏈彈性至關重要。加強美國芯片制造將有助于確保美國在未來的戰(zhàn)略技術（人工智能，5G，量子計算等）方面超越世界，這將決定未來幾十年的全球經(jīng)濟和軍事領導地位。在國內(nèi)生產(chǎn)更多的半導體也將使美國的半導體供應鏈對未來的全球危機更具彈性，并確保美國可以在國內(nèi)生產(chǎn)軍事和關鍵基礎設施所需的先進芯片。

近幾十年來，位于美國的全球半導體制造業(yè)份額直線下降，這主要是因為競爭政府提供了大量激勵措施，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營的晶圓廠）僅占世界半導體制造能力的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。預計到2030年，由于中國政府將提供1000億美元的補貼，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40-70％的成本差異直接歸因于政府的激勵措施。

需要針對半導體制造的強有力的聯(lián)邦激勵措施，以增強國家安全，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)機會?？傆?0500億美元的聯(lián)邦制造業(yè)贈款和稅收減免將使美國從一個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19個晶圓廠，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)的激勵措施將在美國創(chuàng)造多達70，000個高薪工作，從受過高等教育的工程師到晶圓廠技術人員和操作員再到材料供應商。預計未來十年，全球半導體行業(yè)的制造能力將提高56％。通過500億美元的聯(lián)邦投資，

該報告還重點介紹了政府可在其他幾個領域采取行動，以幫助蓬勃發(fā)展的國內(nèi)半導體制造業(yè)。其中包括材料和制造科學方面的基礎研究，確保美國擁有強大的人才庫，保持美國研發(fā)領導地位的持續(xù)承諾以及確保進入全球市場的承諾。

SIA總裁兼首席執(zhí)行官約翰·諾弗（John Neuffer）表示：“在先進芯片研究，設計和制造領域處于領先地位的國家，在部署新的改變游戲規(guī)則的技術（例如5G，人工智能和量子計算）的全球競賽中將占有重要地位。華盛頓的領導者應該抓住這個機會，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)激勵措施和研究計劃，以增強美國在未來數(shù)十年的技術領先地位?！?/p>

CHIPS法案、美國鑄造法案和NDAA

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

SIA指出，研究對于推進美國的半導體創(chuàng)新至關重要。美國半導體設計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)邦政府對半導體研究的投資僅占美國半導體研發(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，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，國家科學基金會和能源部進行大量聯(lián)邦投資，以促進半導體研究并推動芯片技術的突破。該法案將建立一個國家半導體技術中心，以進行高級芯片的研究和原型設計，并建立一個高級半導體封裝中心。SIA表示，需要這些投資，以使美國公司能夠保持其在半導體材料，工藝技術，架構，設計和應用方面的技術優(yōu)勢。

此外，6月還出臺了2020年《美國鑄造法》，該法案將為半導體制造和研究提供總計數(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憂。在18個州設有商業(yè)半導體制造設施或“晶圓廠”，半導體在2019年被列為美國第五大出口國。然而，其他國家/地區(qū)也實行了重要的半導體制造激勵措施，美國半導體制造增長落后于這些國家的主要原因是缺乏聯(lián)邦激勵措施。

在美國鑄造法包括一系列旨在促進美國半導體制造的聯(lián)邦投資，包括一項150億美元的聯(lián)邦撥款計劃，該計劃將激勵新的國內(nèi)半導體制造和研發(fā)設施。該法案還授權50億美元用于公私合作，以建設或升級國家安全，情報和關鍵基礎設施的工廠。該法案將授權50億美元的新聯(lián)邦投資，以促進國防部，國家科學基金會，能源部和美國國家標準與技術研究院的半導體研究。該法案還要求白宮科學技術辦公室與聯(lián)邦研究機構和私營部門協(xié)調(diào)，制定一項計劃，以指導發(fā)展下一代半導體的資金。

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

SIA十年計劃中期報告

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

十年計劃是由學術界，政府和工業(yè)界各界領導者共同出資制定的，確定了五個“地震轉(zhuǎn)變”，塑造了芯片技術的未來，并呼吁在未來十年每年投入34億美元的聯(lián)邦投資，以資助這五個領域的半導體研發(fā)。

《十年計劃》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，需要重新關注半導體研究：

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量，這將為全新的內(nèi)存和存儲解決方案提供機會。

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：不斷增長的計算能源需求正在帶來新的風險，而新的計算范例為大幅提高能源效率提供了機會。

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

國際合作的必要性

9月發(fā)布的另一項研究來自信息技術和創(chuàng)新基金會（ITIF），它是一個自稱為科學技術政策的智囊團，它敦促進行國際合作。這份題為“半導體領導力的聯(lián)盟方法”的報告指出，在這個半導體領域?qū)で笞越o自足的國家會威脅到自己的競爭力，因為在這樣一個復雜的行業(yè)中幾乎不可能完全獨立地取得成功。該研究稱，為了領導，志同道合的盟友應在技術和基礎設施開發(fā)方面進行合作，制定出口管制和投資篩選等保護性措施，并支持基于規(guī)則的貿(mào)易。

這項研究強調(diào)了制造過程和供應鏈的復雜性，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。各個半導體公司的供應鏈非常復雜。例如，英特爾在全球10個地點擁有15個晶圓廠，其中包括美國的4個，其供應鏈包括90多個國家的11，000多家供應商。韓國三星公司確定了2，500多家全球供應商，而SK Hynix則擁有大約1，200個全球供應商。臺灣的臺積電（TSMC）在多個大洲經(jīng)營著二十個晶圓廠，每年使用270種不同的硅技術生產(chǎn)1，200萬個晶片，這些技術可支持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半導體研究，開發(fā)和生產(chǎn)很重要，但各國也必須認識到自給自足既不能也不應該成為該領域的目標?！蹦莻€報告?！皠?chuàng)新和制造半導體所需的費用，復雜性和規(guī)模不斷增加，這意味著沒有一個國家能夠獨自承擔這一責任。志趣相投的國家應團結起來，開展貿(mào)易和公平的經(jīng)濟競爭，并以共同增強各自半導體產(chǎn)業(yè)競爭力的方式進行合作。”

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

“半導體行業(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性的合作方式，這些創(chuàng)新將更快，產(chǎn)生更大的影響，” Ezell補充說。“另外，每個國家都需要關注使本國對半導體和其他先進技術領域具有吸引力的環(huán)境的政策。這包括創(chuàng)建強大的知識產(chǎn)權制度和監(jiān)管環(huán)境，確保獲得熟練勞動力的機會，并提供有利的稅收和投資環(huán)境。強大的合作伙伴共同構成了強大的伙伴關系。在半導體領域，在這個全球競賽中的每個國家都營造有利于突破性技術的環(huán)境，為世界造福，這一點很重要。”

責任編輯：haq