為贏下芯片競賽,美國最新的計劃是什麼?

今天,美國SIA(半導體產業協會)發佈了一個名為《WINNING THE CHIP RACE》的報告。

SIA總裁兼首席執行官John Neuffer在給美國即將上任總統特朗普的一封信中表示,未來四年對美國和世界都非常重要。而美國半導體行業隨時準備與他合作,加強美國的經濟實力、國家安全、創新基礎和技術領導地位。

「要成為世界經濟、技術和安全的領導者,美國必須在半導體領域引領世界。」John Neuffer強調。

他指出,半導體創新推動整個經濟的增長,推動一系列關鍵和新興技術的進步,包括人工智能和機器學習、航空航天和國防、量子和高性能計算、電子和5G/6G通信、交通和基礎設施、能源和數據中心、醫療保健和生物技術,以及無數其他領域。

如John Neuffer所說,半導體是65多年前在美國發明的,是美國歷史上不可磨滅的驕傲。然而,在此後的幾十年里,世界各國政府都認識到了芯片行業的戰略重要性,並提供了大量激勵措施來吸引半導體設計和製造落戶本國。結果,美國在全球芯片製造產能中的份額從1990年的37%急劇下降到2022年的10%。芯片研發和設計方面的新私人投資現在也越來越多地發生在美國以外。

為了應對這些挑戰,特朗普政府和國會在2020年採取了果斷的兩黨行動,推進了《芯片法案》——這是一代人對引領美國半導體複興的承諾。該法案授權的激勵措施和投資正在引發國內半導體制造浪潮,重振美國芯片研究企業,並促進美國創造就業機會、經濟增長和供應鏈彈性。

根據SIA的統計,預計到2032年,美國的芯片製造能力將增長三倍,增長速度領先世界,並將首次在四十年來增加美國在全球產能中的份額。美國半導體供應鏈的私人投資總額將超過4500億美元,創造超過55,000個製造業崗位和近100,000個建築業崗位,此外還將支持整個經濟中的數十萬個就業崗位。行業、大學和政府也在積極合作,為長期的國家半導體創新領導地位建立一個框架。

「儘管我們取得了進展,但世界各地的競爭對手仍在繼續努力挑戰美國的領導地位。美國必須跑得更快,才能贏得未來的技術競賽。」John Neuffer重申。為此,SIA敦促特朗普鞏固美國半導體複興的承諾。而為了實現這一目標,特朗普政府和國會應採取大膽行動,促進這一重要行業的創新和競爭力。SIA鼓勵特朗普支持以下政策:

(1)激勵美國本土芯片研究、設計和製造;

(2)投資基礎研究;

(3)促進明智的貿易政策,以增加全球對美國半導體的需求並加強我們的供應鏈;

(4)通過穩定和可預測的政策並與行業合作,促進美國的經濟和國家安全利益;

(5)培養一支擁有全球人才的熟練勞動力隊伍。

半導體制造激勵措施和研發投資

SIA表示,《芯片法案》最初是在特朗普政府第一任期內構思和批準的,旨在解決美國面臨的重大國家安全風險和供應鏈漏洞,該法案繼續解決緊迫的經濟和國家安全優先事項。該法案基於兩大支柱:

(1)以25%的投資稅收抵免和390億美元的補助金形式為製造業提供激勵;

(2)通過130億美元用於研究項目和基礎設施,投資芯片創新。

事實上,迄今為止,這些激勵措施和投資將為美國帶來強大的成果:

1. 製造業激勵措施已引發4500億美元的私營部門投資,以振興美國芯片生態系統,推動美國芯片製造產能增加三倍,同時創造50,000多個製造業崗位和80,000個建築崗位,這將為整個經濟提供數十萬個額外就業崗位。

2. 研發投資正在構建框架以保持和擴大美國的技術領先地位,加強研究人員和製造商之間的聯繫,以加速將新創新轉化為商業或國防產品,其效益將在整個經濟中成倍增加,並增強我們的國家安全。

3. 公司、社區學院和大學之間合作開展的勞動力發展計劃正在培訓未來的半導體技術人員、芯片設計師和工程師。

但是,如SIA在報告中所說,一些挑戰仍然存在。

例如,自《CHIPS法案》首次獲得授權以來,雖然在實施半導體制造激勵措施和研究投資方面取得了實質性進展,但要實現該法案的重要經濟和國家安全目標,仍有大量工作要做。與此同時,全球競爭對手繼續投資其半導體生態系統並提高其技術能力。

為此SIA建言美國政府:

首先,確保撥款計劃的連續性和有效實施,包括根據最終授予結果高效地撥付資金,並加快與已達成初步協議但尚未簽訂最終合約的公司進行談判;

其次,通過精簡和限制與美國經濟和國家安全無關的要求,加快授予協議並提高效率;

第三,繼續推出研發計劃,並確保這些舉措推動下一代技術的發展,符合行業優先事項;

稅收政策支持

SIA在報告中強調,芯片領先地位對於確保美國的經濟和國家安全至關重要,它在推動整個經濟的創新和增長方面產生了乘數效應,包括人工智能等未來技術。具有全球競爭力的稅法是確保美國繼續成為芯片行業的領導者並繼續成為吸引企業投資和創新的目的地的關鍵。對於美國半導體行業而言,這需要有針對性的稅收政策來刺激對芯片研究、設計和製造等核心活動的投資。

推動行業技術變革需要公司開發更複雜的設計和工藝技術,以及引進能夠製造尖端芯片的先進生產機械。創新和生產最先進半導體的能力需要美國芯片公司每年在研發上投入數十億美元(平均佔收入的20%)以保持技術和市場領先地位,另外平均將收入的20%重新投資於資本支出。

但在這個過程中,美國芯片公司會面臨幾方面的挑戰:

1. 芯片設計和其他關鍵研發

美國在芯片設計和研發投資創新方面提供的激勵措施繼續落後於全球競爭對手。由於要求在5年內攤銷國內研發支出,而不是像幾乎所有其他發達經濟體那樣立即扣除這些支出,美國的落後程度進一步加深。儘管芯片設計至關重要,但全球只有27%的半導體設計活動是在美國進行的。

與此同時,全球競爭對手越來越多地為企業在其本土進行研發和芯片投資提供強有力的激勵措施。

事實上,美國是唯一一個沒有針對半導體設計或研發提供有針對性的增強稅收激勵的主要半導體地區,在總體研發稅收激勵方面,美國在主要半導體地區中排名墊底。儘管海外競爭對手不斷激勵國內芯片研究和設計,但隨著每一代新技術的出現,創新成本都在上升。外國競爭,尤其是來自試圖取代美國公司的中國設計公司的競爭,凸顯了確保美國仍然是公司投資芯片設計和研發的有競爭力的目的地的重要性。

2. 製造

世界各國政府都投入巨資發展自己的半導體制造業,導致美國的投資環境不公平。在美國採取措施激勵國內芯片製造之前,大量海外補貼造成了巨大的成本差距,在美國建造和運營一家晶圓廠的成本比在國外高出25%~50%。因此,美國在全球製造能力中的份額從1990年的37%下降到2022年的10%。先進製造業投資信貸(IRC§48D)等激勵措施已幫助扭轉美國半導體制造能力數十年來的下滑趨勢,預計在2022年到2032年間,美國的製造能力將增加三倍。然而,這項抵免將於2026年到期,從而威脅到對美國芯片製造能力進行持續、長期投資的能力。

3. 境內知識產權(IP)

受2017年《減稅與就業法案》(TCJA)設立的外國無形收入(FDII)扣除政策的鼓勵,許多公司將大量知識產權從國外彙回。FDII條款大大擴大了美國的稅基,導致TCJA後企業稅增加,並鼓勵公司在美國開發和維護其寶貴的知識產權。這項重要條款的現行稅率將於2025年底到期。

有見及此,SIA建議美國政府採取政策,使美國成為半導體公司投資和創新的競爭目的地:

1. 具有重大影響的先進製造業投資信貸(IRC§48D)應延長至2026年以後,以激勵繼續建設長期國內製造能力,並通過《半導體技術進步與研究(STAR)法案》,將其擴大到包括芯片設計和其他研發。

通過這項立法將有助於在美國和全球競爭對手之間創造公平的競爭環境,並確保美國繼續提高其製造能力,並保持其在芯片設計和研發方面的正選優勢。此外,「半導體」的定義應修改為涵蓋半導體生產的所有階段,例如半導體級多晶矽的生產。

2. 永久恢復根據IRC第174條對所有研發支出的全額和立即費用化,以支持持續創新。

3. 維持現行的外國無形收入扣除政策,以保護美國稅基,並鼓勵企業在美國而不是國外開發和完善其知識產權。

研究與開發

SIA表示,鑒於半導體在推動未來技術創新方面發揮著關鍵作用(例如人工智能、量子計算、能源和5G/6G),美國繼續投資半導體研發對於美國在這些技術領域保持世界領先地位至關重要。由聯邦政府資助的國家實驗室和大學開展的基礎研究和應用研究推動了下一代技術的發展,促進了經濟增長和國家安全。

根據《芯片和科學法案》建立的現有和新研究項目正在支持新的框架和基礎設施,以通過彌合從「實驗室到晶圓廠」的差距、推動先進封裝創新以及啟動計量和數字孿生計劃,繼續保持美國在半導體技術領域的領先地位。

SIA強調,這些投資以及聯邦政府在半導體研發方面的其他投資通過為整個經濟帶來巨大利益而提供了超額的投資回報:據SIA估計,聯邦政府在半導體研究上每投資1美元,就會使美國整體國內生產總值(GDP)增加16.50美元。

在SIA看來,雖然《芯片和科學法案》對半導體研究進行了歷史性投資,但這些投資需要持續下去。此外,聯邦對物理科學基礎研究的投資未能跟上開發新技術不斷上升的成本。與此同時,全球競爭對手正在投入巨資挑戰美國的科學領導地位。國會批準對國家科學基金會、國家標準與技術研究所和能源部科學辦公室的聯邦研發企業進行大量投資,但這些機構的撥款一直保持在2023財年的水平附近,比授權水平落後100多億美元。

針對這個現狀,SIA建議美國政府:

1. 在授權級別資助聯邦研究,以確保美國繼續保持全球創新領先地位,使研究人員能夠今天取得將在未來十年改變半導體技術的發現,同時建立保持技術領先地位所需的科學家和工程師隊伍。

2. 確保CHIPS研發計劃的執行繼續取得進展,儘可能加快實施速度,建立國家半導體技術中心(NSTC)的附屬技術中心,專注於特定技術領域(例如,內存或模擬混合信號)的研發,並優先支持行業研究路線圖,以及促進向國防工業基地的轉移。

3. 通過授權2026年以後的未來資金、與盟友和合作夥伴開展研究合作以及擴大致力於人工智能和量子計算的聯邦研發和公私合作夥伴關係,促進半導體研發計劃的長期成功。

勞動力與移民

在SIA看來,為了推動半導體創新和美國經濟競爭力,美國需要製定和更新政策,以教育、吸引和留住世界頂尖的工程、科學和技術人才,並為美國半導體行業和其他戰略技術部門培訓熟練的勞動力。從擁有短期證書的製造技術人員到擁有高級學位的芯片設計工程師,不斷增長的半導體人才隊伍為所有美國人提供了職業機會。

美國半導體行業以及其他具有戰略重要性的關鍵和新興技術行業的競爭地位取決於世界上受教育程度最高、受過最好培訓的美國勞動力。然而,不幸的是,該行業對熟練勞動力的需求大大超過了美國教育體系和現有培訓計劃所培養的人才。按照目前的速度,美國將無法滿足半導體行業(包括新晶圓廠建設)和所有關鍵技術領域對熟練工人的需求。

解決這一短缺問題需要採取全面的方法。必須採取更多措施鼓勵美國學生:

(1)在行業關鍵領域接受教育和培訓;

(2)從事半導體相關研究並攻讀更多高級學位;

(3)選擇半導體行業而不是其他競爭技術領域。

美國還必須改善美國大學招收國際學生的機會,目前,外國公民約佔該行業關鍵領域STEM高級學位畢業生的60%。不幸的是,現行的美國移民政策阻礙了這些受過高等教育的外國學生長期留在美國,而他們本可以為經濟增長和發現做出貢獻,從而支持美國的競爭力和技術領先地位。

為此SIA建議:

1. 增加並維持對NSF、NIST、DOE和DOD聯邦研發項目的資金投入,以培訓和建立推動半導體行業和其他戰略技術創新所需的科學家和工程師隊伍。項目應旨在鼓勵美國學生攻讀高級學位並參與急需領域的研究。

2. 擴大技能培訓計劃,包括增加學徒計劃和大學芯片設計計劃的資金投入、重新授權《勞動力創新和機會法案》(WIOA)和《柏堅斯職業和技術教育法案》(CTE),以及繼續在CHIPS研發計劃和勞工部內開展勞動力發展工作。

3. 為代表性不足的人才來源提供機會,包括退伍軍人和軍人配偶、尋求新職業道路的工人、農村學生、傳統上代表性不足的學生和其他經濟弱勢群體。

4. 提高可負擔性,例如增加聯邦資金用於獎學金、研究金和其他鼓勵學生就讀關鍵學習領域的項目,以及擴大佩爾助學金的範圍,將短期培訓納入其中。

5. 推進有針對性的移民政策,減少就業型綠卡積壓,提高該行業吸引和留住具有關鍵技能(尤其是高級學位)的外國工人的能力。

經濟安全:貿易和供應鏈彈性

SIA表示,美國供應側投資正在幫助扭轉美國半導體制造產能份額數十年來的下降趨勢。為了證明對美國半導體生產的長期、資本密集型投資的合理性,芯片製造商需要有信心他們的產品能夠進入全球市場。美國半導體行業約75%的收入來自海外銷售,這對於確保美國半導體行業保持全球領先地位以及成為美國經濟創新和增長的核心驅動力至關重要。然而,在美國袖手旁觀的同時,競爭對手國家仍在繼續談判優惠貿易協議並打造供應鏈網絡,使美國工業處於競爭劣勢。

因此,為了配合國內加快開展步伐並確保美國的企業保持全球競爭力,美國必須推行積極主動的市場開放貿易和投資議程,為海外的美國製造芯片創造新需求,並促進美國半導體在新興市場的銷售。當美國企業在海外市場面臨不公平待遇時,美國政府也必須站出來支持它們。半導體長期以來一直是美國的主要出口產品。然而,美國半導體出口從2022年到2023年下降了近16%。儘管美國政府牽頭努力加強印度-太平洋地區的經濟聯繫,但亞洲(不包括中國)在美國整體半導體收入中的份額實際上正在下降,從2021年的35%下降到2023年的32%。相比之下,中國與26個國家和地區簽訂了有效的自由貿易協定,並正在就另外8項協議進行談判,旨在支持其國內產業並佔據全球半導體需求的更大份額。

有見及此,SIA建議道:

1. 促進對美國芯片研究、設計和製造的投資:健康的貿易和供應鏈彈性需要以持續的國內半導體創新和競爭力投資為基礎。

2. 尋求智能貿易和供應鏈交易,創造對美國製造芯片和下遊產品的需求:與合作夥伴和盟友談判互惠貿易和其他經濟協議,以促進美國半導體在全球的銷售增長,為我們的芯片和下遊電子產品創造優惠市場,鼓勵國際半導體公司在美國投資,並激勵建立值得信賴的供應鏈。在現有的雙邊和多邊貿易平台的基礎上,加強值得信賴的半導體供應鏈,減少美國及其盟友對不太可靠的貿易夥伴的依賴。

3. 為美國公司挺身而出,恢復互惠:

利用全面而多樣的工具箱,積極打擊其他國家的歧視性壁壘和非市場政策和做法,這些政策和做法不公平地扭曲了競爭環境,削弱了美國的競爭力,造成了戰略依賴和過度集中。與值得信賴的合作夥伴和盟友合作,實施協調一致的多國應對措施,以最大限度地發揮影響,並最大限度地減少潛在的搭便車和補缺現象。

4. 建立有彈性和多樣化的半導體供應鏈:

與供應鏈合作夥伴和誌同道合的政府合作,建立全球供應鏈能力,以補充和支持美國的半導體行業運營,包括為上遊半導體材料(如關鍵礦物和專用化學品)和下遊市場(如汽車、工業和電子)提供多樣化和安全的採購替代方案。確保總部位於美國的公司能夠不受歧視地享受外國市場政府提供的半導體激勵計劃,並調整美國激勵計劃以吸引盟友和合作夥伴的投資。

5. 推進有助於芯片公司更高效運營的政策:在全球範圍內推行貿易便利化政策,使半導體供應鏈能夠順利運作,例如拆除海關壁壘、提高透明度、加快通關程序、確保半導體數據跨境自由流動。

國家安全:出口管製和技術限制

如SIA所說,美國繼續在半導體技術和整個供應鏈(邏輯、內存、模擬、先進封裝、設備和材料)創新方面保持領先地位,對美國的國家安全和經濟實力至關重要。美國的軍事系統是世界上最先進、最強大的。如果沒有美國的半導體技術,這是不可能的。芯片支撐著關鍵的基礎設施系統、美國的工業基礎和未來的「必贏」技術,包括人工智能、5G和量子計算。但事實是,美國半導體行業的健康和活力取決於我們公司滿足海外需求的能力。美國芯片行業約75%的收入來自對海外客戶的銷售。出口管製、對外投資限制和其他政策是維護國家安全的必要工具。然而,缺乏足夠行業專業知識而製定的不合理且過度的監管,可能會讓美國失去戰略市場,並削弱美國半導體在全球的競爭力。

SIA進一步指出,美國半導體行業明白,需要製定有針對性的政策來實現特定的國家安全目標。但這樣做不能過度損害商業創新、製造業、就業和美國在關鍵技術領域的持續領導地位。美國政府頒布了多項影響深遠的(通常是單方面的)針對半導體的限制措施,旨在根據「小院子、高圍欄」原則保護美國的國家安全和經濟安全。

然而,在過去幾年中,戰略技術的「小院子」已經大大擴大。這些法規正在重塑半導體供應鏈和芯片及下遊芯片消費公司的全球競爭格局,導致全球太多客戶將依賴轉向非美國芯片供應商,並引發旨在削弱美國半導體競爭力的報復行動。這些政策需要審查和重新評估,以評估它們是否實現了預期目標,或者是否阻礙了美國的技術基礎和我們的技術領導地位。

於是,SIA建議:

1. 與主要供應國採取協調一致的有針對性的行動:出口管製和其他技術限制應嚴格針對特定的國家安全目標,並與其他主要供應國保持一致。共同實施此類技術限制不僅可以確保這些行動的國家安全目標得到真正實現,而且還可以確保美國半導體行業能夠在全球範圍內公平競爭。

同樣重要的是,要採取政策來擴大市場基礎,並刺激國內和國外市場對美國芯片的需求。

2. 評估影響:政府應對過去針對半導體的技術限制進行全面評估,以確定這些限制是否實現了特定的國家安全和外交政策目標,瞭解對美國國家安全創新基礎的附帶影響——包括美國半導體技術在全球「設計淘汰」並被外國替代品取代的程度——並評估其他政策工具是否更有效。

3. 減輕監管負擔:改革法規和流程,放寬對可信賴的合作夥伴和盟友的出口管製貿易限制,以促進合作技術創新,支持安全/國防夥伴關係,促進彼此市場的投資,擴大美國製造芯片的市場基礎。避免為美國以外地區的新技術開發創造激勵措施,包括通過現代化過時的控制措施。商務部應儘可能允許延遲實施法規,以便私營部門有時間進行調整併建立必要的合規能力。

4. 諮詢行業:政府應與行業密切合作,確保控制措施的製定方式既能增強國家安全,又能使美國半導體行業保持競爭、發展和創新。商務部應建立拖延已久的總統出口委員會出口管理小組委員會(PECSEA),更新技術諮詢委員會的成員資格,並建立其他渠道定期與行業領袖接觸。

中國挑戰

針對中國,SIA用了獨立的一個章節來說明。

SIA認為,中國是全球半導體行業的主要參與者,既是全球最大的半導體市場,也是重要且不斷增長的生產國和競爭對手。作為全球最大的電子製造中心,中國在2023年消耗了美國31%的芯片銷售額。作為生產國,中國擁有約20%的前端和近40%的後端半導體制造能力。對於成熟節點半導體(>28nm),預計到2027年,約37%的晶圓製造能力將集中在中國。2024年5月,中國啟動了國家集成電路基金第三期,向中國國內半導體生態系統注入巨額的資金支持,以實現自給自足。

SIA指出,中國正致力於通過供給側和需求側措施,發展中國「獨立可控」的半導體產業。中國推行了一系列產業政策做法,旨在取代美國和外國製造的芯片在國內市場(的份額),並最終在全球市場(發展)。美國必須以實力應對所謂的「中國挑戰」——通過與合作夥伴和盟國一起推行明智的「促進」政策,幫助美國在全球舞台上更快地前進。

於是,SIA建議道:

1. 建立和擴大美國的半導體實力:加大對美國半導體研發、先進製造和勞動力發展的投資,以加強我們的國內基礎,並確保美國公司保持創新和市場地位的前沿。同時,在美國和合作夥伴國家投資供應鏈能力,支持和補充美國半導體行業的運營,包括上遊材料生產和後端組裝、測試和封裝。

2. 打擊不公平、非市場行為:利用各種工具箱,根據互惠原則,打擊扭曲市場、推動戰略過度依賴、破壞公平競爭和歧視美國半導體公司及其產品的行為。

3. 帶領盟友和合作夥伴實現共同目標:與合作夥伴密切合作,推進共同目標和戰略利益,並通過協調一致的聯合政策行動打擊不公平、非市場化和強製性做法。

環境與能源監管

半導體制造業務和持續創新需要可靠地獲取關鍵投入,例如專用化學品和氣體以及可靠且具有成本效益的清潔能源。因此,高效的監管和許可流程對於該行業維持和擴大國內業務、最大限度地提高美國製造業競爭力以及繼續創新,同時加強對環境和工人的保護至關重要。半導體使整個經濟中提高能源效率、減少排放和環境可持續性的技術成為可能。確保半導體行業本身的增長可以推進我們的國家能源目標並保持美國的競爭力。

半導體制造中使用的專用化學品、氣體和材料具有分子級製造所需的特定功能屬性。某些材料的使用可能會引起擔憂,並且目前缺乏滿足行業嚴格性能要求的替代品。半導體公司及其供應商一直在尋找替代品,但新物質的發明、鑒定和集成到大批量製造可能需要數年或數十年的時間,在某些情況下甚至是不可能的。因此,未來的政策應確保半導體供應鏈有足夠的跑道,以便有序過渡到替代物質。

雖然該行業採用廣泛的控制措施來管理這些化學品,減少環境排放並最大限度地減少人類接觸,但該行業需要有效的監管體系來保持創新和競爭力,並繼續實現高標準的工人安全和環境保護。確保繼續使用現有化學品並推動及時批準新化學品,對於維持業務運營和持續創新以及保持美國在這一關鍵領域的領導地位至關重要。

如果無法獲得國外容易獲得的關鍵物質,美國將無法與外國司法管轄區競爭。許可和其他監管挑戰為當前和未來的美國晶圓廠獲取無碳能源造成了障礙,尤其是在能源需求預計會飆升的情況下,因為企業必須敏捷而迅速地採取行動以保持美國在人工智能競賽中的領先地位。鑒於半導體制造的重要性,該行業必須能夠獲得豐富、負擔得起且無碳的能源。

根據SIA的建議,美國應該:

1. 改革《有毒物質控製法案》(TSCA),以推進環境保護,同時確保高效、簡化地審查和批準國內半導體制造創新所需的新物質。國會應為EPA新化學品計劃提供足夠的撥款,以實現這一目標。

2. 加強行業和大學研究,以尋找令人擔憂的化學品的合適替代品,確定有效的減排技術,並開發檢測和處理半導體生產所需的物質(如PFAS或溫室氣體)的方法。

3. 在需要且適當限制化學品或氣體的情況下,法規應通過為基本材料提供關鍵用途豁免來保護行業的製造和創新能力,並為替代品的研究、緩解技術的採用和有序替代留出足夠的時間。

4. 簡化新建輸電基礎設施的許可要求,升級現有基礎設施,並確保獲得具有成本競爭力的可靠清潔能源,從而儘可能提高美國製造業的競爭力。

寫在最後

SIA寫道,半導體是現代電子產品的大腦,推動著醫療設備和醫療保健、通信、計算、國防和航空航天、交通和基礎設施、能源以及人工智能、量子計算和先進無線網絡等未來技術的進步。具有全球競爭力的美國半導體行業將使美國能夠應對全球挑戰、促進經濟發展、加強國家安全並引領21世紀的技術競賽。