芯片研發項目

《芯片與科學法案》投資130億美元用於半導體研發，這將刺激未來幾十年的創新，並幫助確保美國保持其技術領先地位。這些項目爲促進政府、產業界、學術界和其他利益相關方之間的合作和長期創新提供投資。重要的是，這些項目有助於培養促進半導體行業未來創新所需的科學家和工程師。

國家半導體技術中心

爲了確保技術跨越“實驗室到工廠”之間的鴻溝，國家半導體技術中心(NSTC)將作爲一個公私合作的聯盟，與政府、工業界和大學合作，創新半導體技術的各個方面，提高美國的技術領先地位。

國家先進封裝製造計劃

國家先進封裝製造計劃(NAPMP)是一項聯邦研發計劃，旨在加強先進組裝、測試和封裝(ATP)能力。該項目預計將與NSTC和美國製造協會密切協調。

美國製造業研究所

CHIPS法案與政府、工業界和學術界合作，建立了多達三個美國製造研究所。研究將集中在幾個不同的領域，包括半導體機械的自動化、ATP能力的發展以及技能培訓的發展和部署。

CHIPS防禦基金

《芯片與科學法案》向芯片國防基金投入20億美元，該基金將補充國防部國家微電子研發網絡的投資。該基金將支持在岸、基於大學的原型、半導體技術(特別是具有獨特國防應用的技術)的實驗室到工廠的過渡以及勞動力培訓。

NIST計量研發

隨着着半導體器件變得越來越小、越來越複雜，測量、監控、預測和確保製造質量的能力變得越來越困難。《芯片與科學法案》支持NIST進行關鍵計量研發的努力，以實現下一代微電子計量的進步和突破。

美國半導體研究:創新引領

SIA於2022年10月發佈的一份報告確定了半導體研發生態系統的五個關鍵領域，這些領域應通過《芯片和科學法案》的研發資金加以加強。

1、過渡與縮放路徑研究

支持對距離量產還有5-15年時間的技術進行競爭前研究

2、研究基礎設施

升級或擴大對整個生態系統的研究工具、設備或其他必需品的獲取

3、發展基礎設施

爲整個生態系統升級或擴大對現有開發設施、工具、設備或其他必需品的訪問

4、協同發展

召集公司進行全面和協同創新，以加速關鍵技術、工具、行業標準和方法的開發

5、勞動力

促進增加美國半導體研發勞動力規模的計劃，支持勞動力準備和技能發展

加強美國半導體勞動力

半導體行業的領導和創新需要一支熟練的勞動力隊伍。從建築工人到製造技術人員，再到工藝工程師和芯片設計師——以及介於這兩者之間的每一個職位——人才缺口和工人短缺預計將在美國和海外整個半導體生態系統中加劇。

爲了充分實現《芯片與科學法案》的承諾和機遇，美國必須擁有一支強大的半導體勞動力隊伍。CHIPS法案包括勞動力發展措施，作爲製造業激勵和研發計劃的一部分，以及國家科學基金會(NSF)下的2億美元勞動力和教育基金。這些項目對於確保該行業擁有熟練的勞動力以滿足短期和長期的廣泛需求至關重要，從擁有高中文憑或技術證書的工人到擁有高級碩士或博士學位的工程師和科學家。

爲了加強半導體勞動力管道，美國需要提供額外的K-12 STEM教育資金，並鼓勵美國年輕人選擇STEM職業。這一努力需要社會的大力努力，需要政府、產業界、教育界和其他利益相關方在課程開發、擴大學徒制、增加職業和社區大學半導體項目、高等教育研究獎學金資助和招聘計劃等領域作出貢獻。這些項目必須確保不同的、代表性不足的和經濟上處於不利地位的羣體，包括少數民族、退伍軍人和那些傳統上被排斥的地區的人獲得服務。

爲了與之競爭，美國必須有機會接觸到世界各地最優秀、最聰明的人才。美國還應該增加獲得國際STEM人才的機會，特別是從美國高校獲得學位的STEM領域的外國研究生。在美國大學獲得高等學位的STEM畢業生中，有三分之二是外國人，美國需要能夠留住這些人才，而不是迫使他們返回海外。半導體行業一直受益於來自世界各地的人才，但簽證的限制和“每個國家”的限制導致外國STEM學生離開美國，因爲他們無法獲得綠卡。促進爲外國STEM碩士和博士發放綠卡將對半導體行業產生革命性影響。國會應該採取行動，永久性地改革和改善我們不完善的移民制度，以招募和留住持續創新和增長所需的國際人才。

半導體設計領先地位

雖然《芯片與科學法案》爲解決我國製造供應鏈中的關鍵缺口和脆弱性提供了重要激勵措施，但也必須採取直接措施保持美國在芯片設計方面的領導地位。

芯片設計是製造過程的第一步，芯片設計的創新對半導體技術的未來發展至關重要。芯片設計是一個複雜的過程，需要訓練有素的工程師和科學家、先進的技術和知識產權來設計芯片的性能和功能。由於在半導體設計方面的領先地位，美國從創新的良性循環中受益，提高了制定技術標準的能力，增強了國家安全，並從信息技術、電信、交通和能源等行業的原始設備製造商(OEMs)獲得了溢出收益。美國半導體公司在全球芯片設計行業處於領先地位，美國在全球設計勞動力中所佔份額最大：2021年，全球約有18.7萬名半導體設計工程師，其中9.4萬名爲總部位於美國的半導體公司工作。

無晶圓廠公司（Fabless）:47%的設計相關增值

這些公司專門專注於芯片設計，並與第三方商業代工廠合作製造(即製造)他們的芯片。

集成設備製造商 (IDMs)：51%的設計相關增值

IDM既設計又製造芯片。在IDM模式中，設計和製造團隊一起工作，通常在內部製造設施或“晶圓廠”將新芯片推向市場。

原始設備製造商:2%的設計相關增值

OEM和汽車製造商一樣，使用半導體作爲其他產品的輸入。一些整車廠已經開始設計自己的芯片，主要是爲自己的產品。原始設備製造商在芯片設計領域的存在感越來越強，並越來越多地參與到與無晶圓廠公司或IDM相同的產品和人才市場。

EDA / IP提供商。

EDA公司是設計公司和代工廠之間值得信賴的中介，提供設計工具、參考流程和一些服務。第三方IP提供商設計和許可IP構建塊(處理器、庫、內存、接口、傳感器和安全性)。

美國在半導體設計方面的領先地位爲GDP貢獻了力量，創造了高技能就業崗位，併產生了創新乘數效應，使從電信和汽車到航空航天和能源等整個經濟領域受益。例如，現代複雜芯片的開發，如驅動當今智能手機的“片上系統”(SoC)處理器，需要數百名工程師多年的工作，有時還需要利用外部知識產權(IP)和設計支持服務。

美國在設計方面的領導地位——以及使整個經濟行業受益的創新乘數效應——並沒有得到保證。除了設計成本上升、熟練人才短缺以及進入全球市場日益緊張之外，全球競爭對手也在尋求挑戰美國的領導地位。全球競爭對手認識到芯片設計的戰略重要性，並正在大舉投資建設他們的國內設計能力。中國、韓國、臺灣、歐盟、日本和印度已承諾進行數十億美元的新芯片設計投資，包括制定高達50%的設計投資稅收抵免。同樣，美國研發稅收抵免的支持落後於全球競爭對手，2017年的立法現在要求企業在5年期間攤銷研發支出，而不是能夠立即扣除費用。如果不採取行動確保美國在設計和研發方面的競爭力，美國在全球銷售收入中的市場份額預計將從2021年的46%下降到2030年的36%(見附表)，而同期中國的市場份額預計將從9%飆升到23%。

SIA敦促國會採取全面、綜合的戰略，以保持美國設計的領導地位。國會應在以下方面採取行動:

1) 對先進半導體設計提供25%的投資稅收抵免，與《CHIPS》中包含的製造抵免相當

2) 高技能移民改革，確保獲得頂尖科學和工程人才

3) 恢復研發支出全額抵扣

半導體-驅動不同領域的創新

半導體對生命科學的影響

半導體對許多鄰近領域的新興技術都有重大影響。這包括更引人注目的例子，如人工智能、高性能計算、自主系統和機器人，以及一些影響可能不那麼直接的領域，如生命科學。

半導體創新可以在許多方面幫助解鎖新的生命科學技術。例如，爲研究人員提供生物和製藥模擬的強大計算資源，可以大大降低藥物開發的成本和時間線。2019冠狀病毒病(COVID-19)大流行和基於mRNA的疫苗的開發表明了加快關鍵生命科學技術創新時間表的價值。

另一類依賴先進半導體的生命科學技術是現代醫療設備。這些技術包括用於健康監測的可穿戴傳感器、醫療機器人、用於高分辨率超聲的先進成像技術、神經接口技術和用於創傷干預的植入式設備。這些技術可能依賴於先進的半導體來協助數據收集和處理，以獲得可操作的反饋，或幫助在體內導航以進行適當的治療。這類設備通常有一套獨特的包裝需求，考慮到與芯片-生物接口相關的挑戰。仍然需要大量的材料和包裝研究來設計高性能的醫療設備，以減少炎症反應和設備污染。

美國半導體產業的研發支出佔銷售額的比重僅次於製藥和生物技術產業。雖然全球競爭對手都在增加研發投資，以與美國半導體行業競爭，但美國公司的研發支出佔銷售額的比例高於其他任何國家的半導體行業。這些對研發的高水平再投資推動了美國半導體行業的創新，這反過來有助於保持其全球銷售市場份額的領先地位，並在美國各地創造就業機會。

供應鏈再平衡

在美國之外，世界各地的政府和工業利益攸關方也在努力加強他們在全球供應鏈中的地位。這包括由歐洲、亞洲和拉丁美洲各國政府發起的新倡議，建立政府諮詢機構，評估其風險和脆弱性，並推出新的稅收、財政和其他激勵措施。這一波全球半導體政策激勵措施爲半導體行業重新平衡供應鏈提供了機會，從而減少了供應鏈過度集中帶來的瓶頸和風險。政府政策和激勵措施也可以爲改善全球半導體研究和勞動力生態系統提供有益的好處。

歐盟：2022年2月，歐盟委員會開始正式考慮“歐盟芯片法案”，其中包括高達430億美元的針對歐洲半導體行業的支持。這包括旨在支持歐盟前端製造業的“首創”技術的激勵措施，以及對前沿研發的新投資。

韓國:2021年5月，韓國公佈了“韓國半導體帶”戰略，旨在到2030年建成世界上最大的半導體供應鏈。該計劃爲半導體研發提供投資稅收抵免，以吸引更多私營部門投資。

日本:2021年11月，日本批准了68億美元的國內半導體投資資金，作爲其到2030年實現國內芯片收入翻一番目標的一部分。2022年11月，日本提議追加80億美元資金，用於與美國建立包括先進半導體生產線和半導體材料在內的聯合研究中心。

中國臺灣：2022年10月，臺灣將考慮爲半導體產業提供額外的稅收優惠。新的激勵措施可能包括吸引海外半導體人才以及半導體材料和設備供應商的建議。

東南亞：泰國於2021年11月批准了對半導體投資的稅收優惠政策。越南最近還宣佈了針對半導體的激勵措施，比如對芯片公司徵收零企業所得稅。

印度：2021年12月，印度政府推出了100億美元的半導體激勵計劃，以吸引在芯片製造、組裝測試、封裝和芯片設計等領域的投資。

墨西哥：2022年9月，墨西哥聯邦政府開始起草新的激勵方案，以吸引半導體投資，特別是集中在組裝、測試和封裝方面。墨西哥的幾個州也開始在地方層面制定類似的激勵措施。

加拿大：2022年，加拿大宣佈希望爲芯片設計、製造和相關關鍵材料的新投資提供激勵措施。此外，加拿大的目標是通過大學和設計或製造公司之間的教育合作關係來增加其人才開發。與此同時，包括美國在內的所有政府都必須確保他們的努力改善而不是損害全球半導體生態系統的健康。這意味着確保它們的政策和激勵措施符合世界貿易組織(WTO)和世界半導體理事會(WSC)規定的國際貿易義務和承諾。這樣做將確保政府的激勵措施不會造成人爲的競爭或導致嚴重的市場混亂。

全球芯片短缺和業界的應對措施

疫情的一個重要後果是全球芯片短缺，影響了一些終端市場。大流行是一生只有一次的事件，造成了需求的巨大、意想不到的波動。

2020年，由於COVID-19大流行造成的影響供需的多種因素共同作用，出現了供應短缺。在一些行業，由於病毒在全球傳播並中斷了生產，客戶取消了芯片採購，而在其他行業，由於遠程醫療、在家工作和虛擬學習的增加，需求迅速增長。與此同時，由於多個國家和地區在2020年全年和2021年初進入封鎖狀態，芯片供應鏈被打亂。這種短缺在2022年將繼續影響一系列下游行業，包括汽車、消費電子、家用電器、工業機器人，甚至半導體生產設備的製造商。

該行業努力提高產量和產能，以滿足在短缺期間前所未有的需求。2021年，由於晶圓廠利用率遠遠高於80%的正常“充分利用率”，以及行業努力保持全球運營，以及政府努力允許半導體行業運營繼續，半導體單位銷量達到了歷史的1.15萬億單位出貨量。雖然晶圓廠通常無法在較長一段時間內保持80%以上的利用率，但爲了滿足不斷增長的需求，該行業在2022年之前仍將保持高於“充分利用率”的高水平生產。因此，預計該行業的產量將達到或超過去年的創紀錄水平。

半導體需求驅動因素

在未來十年中，半導體領域的進一步創新將催生一系列變革性技術，包括人工智能(AI)、自動駕駛電動汽車和物聯網(IoT)。事實上，半導體需求的長期增長動力已經穩固到位。半導體和它們所服務的市場之間的關係是真正的共生關係，因爲半導體的創新本身有助於刺激進一步的市場需求，並完全打開新的市場。例如，由於半導體本身的進步，連續幾代的蜂窩技術成爲可能，導致了5G的出現。雖然需求驅動因素在短期內經歷了疫情帶來的社會變化帶來的意想不到的變化，但在很多方面，這些變化導致了整體需求的增加，因爲社會比以往任何時候都更認可和依賴半導體技術。

終端用途驅動因素反映了COVID-19需求衝擊的變化。

2021年，由於業界不知疲倦地工作以滿足對半導體日益增長的需求，幾乎所有類別的半導體最終用途銷售都出現了顯著增長。隨着越來越多的工作從家裏轉移到遠程工作和學校，電腦等終端用途類別的銷售額出現了顯著增長。其他市場，如汽車市場全年經歷了大幅增長，最終在2021年獲得了市場份額，成爲半導體的第三大終端使用市場。如前所述，2021年銷售額達到創紀錄的5559億美元，出貨量也達到創紀錄的1.15萬億美元。

美國的技術競爭力

美國半導體行業的研發支出一直很高，反映了美國市場份額的領先地位和持續創新之間的內在聯繫。

從2000年到2020年，美國半導體行業的研發支出以大約7.2%的複合年增長率增長。2021年，美國半導體行業的研發投資總額爲502億美元。無論年度銷售週期如何，美國半導體公司的研發支出往往持續較高，這反映了持續投資於研發對半導體生產的重要性。

勞動力和半導體領先地位

擁有一支具有競爭力的國內勞動力對美國在半導體領域的領先地位至關重要。此外，強大的國內半導體產業對美國經濟至關重要。半導體產業在美國有着相當大的經濟足跡。在美國49個州，有近27.7萬人從事半導體行業的設計、製造、測試和研發工作。超過300個下游經濟部門的2600多萬美國工人都是半導體的消費者，因此半導體爲他們的部門提供了能力。

半導體產業對美國勞動力的積極影響：除了爲幾乎所有行業提供投入外，美國半導體產業對美國來說也是必不可少的，它爲經濟創造價值，刺激就業，併爲工人支付收入。2021年，美國半導體產業總共提供了184萬個就業崗位。該行業直接在研發、設計和製造活動等領域僱傭了27.7萬多名國內工人。此外，每一名直接受僱於半導體行業的美國工人，就有5.7個額外的就業崗位得到美國更廣泛經濟領域的支持，要麼是在半導體行業的供應鏈中，要麼是通過供應鏈中公司自身僱員的工資支出。

美國半導體創新政策格局

爲了確保美國在全球半導體行業繼續保持領導地位，美國必須推進雄心勃勃的競爭力和創新議程。

1.投資美國半導體行業的領先地位：

• 高效、及時、透明地執行CHIPS和Science Act中的政策和計劃。

• 在《芯片法案》中爲先進製造投資信貸制定法規，以涵蓋半導體生態系統的全部投資範圍。

• 採取促進創新和美國競爭力的政策，如制定半導體設計投資稅收抵免，並加強研發稅收抵免。

• 通過投資CHIPS和科學法案授權的研究和科學項目，保持美國的技術領先地位。

2. 加強美國的技術勞動力:

• 實施一項國家戰略——以適當的投資爲支持，並與教育領袖和私營部門協商——以改善我們的教育體系，增加STEM領域畢業的美國人數量，支持那些追求微電子事業的人，並確保填補空缺職位的培訓和教育機會。

• 改革美國的高技能移民制度，使世界上最優秀、最聰明的人才能夠進入美國，包括擁有美國大學STEM領域研究生學位的外國學生。

• 確保資金，以加強所有級別的半導體勞動力，並確保針對所有教育級別和技能需求的強大管道。

3.促進自由貿易和保護知識產權:

• 批准自由貿易協定並使之現代化，以消除市場壁壘，保護知識產權，促進公平競爭。

• 擴大信息技術協定，這是世界貿易組織最成功的自由貿易協定之一。

4. 與志同道合的經濟體緊密合作:

• 與志同道合的盟友調整政策和法規，以加強國家安全，促進增長、創新和供應鏈彈性。

來自： 半導體行業觀察