2030年美国芯片业四大“成功愿景”，葫芦里装什么药？

科技

2023-03-13 15:03

作者：二马路的冰

排版：LEAHMA

出品：SOlab

深度好文，4926字=10分钟阅读

2023年2月23日，美国商务部长吉娜·M·雷蒙多（Gina M.Raimondo）在乔治城大学外交学院发表了题为“《芯片法案》和对美国技术领先地位的长期愿景”的演讲。

雷蒙多在讲话中概述了《芯片与科学法案》(CHIPS and Science Act)提供的历史性机遇，以及她为该计划设定的长期目标，以巩固美国的技术和创新领先地位，同时保护美国的经济和国家安全。

美国商务部长吉娜·雷蒙多在乔治城大学外交学院演讲

图源：百度

吉娜·M·雷蒙多宣称：“以下是我们到2030年要实现的目标：首先，美国将在美国本土设计和生产全球最先进的芯片。

我们在设计上仍然领先，但这还不够。具体来说，美国将拥有至少两个新的大型前沿逻辑晶圆厂集群，这些晶圆厂将由高技能的工人建造。每个集群都有一个强大的供应商生态系统、不断开创新工艺技术的研发设施和专业的基础设施。每一个集群都将雇佣数千名高薪工人。

此外，美国将开发多个高产量的先进封装设施，并成为封装技术的全球领导者。美国的晶圆厂也将以具有经济竞争力的方式生产先进的存储芯片。美国将有策略地提高对我们的经济和国家安全至关重要的当前一代和成熟节点芯片的产能。这些芯片用于汽车、医疗设备和我们的许多防御能力。

实现这些目标并非易事。我们雄心勃勃，但我们并不天真。没有比之前更好的时机来推动我们自己走得更远。

我希望美国成为全球唯一这样的一个国家，即有能力生产尖端芯片的公司都有大量研发和大量生产基地”。

2023年2月28日，作为两党合作的《芯片与科学法案》实施的一部分，拜登-哈里斯政府通过美国商务部国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology）推出了第一个CHIPS for America制造业激励计划，旨在恢复美国在半导体制造业的领导地位，刺激私营部门投资，创造整个半导体供应链高薪就业，将供应链带回美国，促进美国经济和国家安全。

2022年8月9日，美国总统拜登签署《2022芯片与科学法》

图源：百度

美国商务部长吉娜·雷蒙多在乔治城大学外交学院的演讲，美国CHIPS发布了一份“成功愿景”，正式公布了所制定了战略目标。

为了促进美国的经济和国家安全，国防部的目标是在本世纪末实现以下目标：1、使美国拥有至少两个新的大规模尖端逻辑芯片制造厂集群；

2、使美国成为多个大批量先进封装设施的所在地；

3、生产大量的尖端存储芯片；

4、提高当前一代和成熟节点芯片的生产能力，特别是关键国内产业的生产能力。

2030年美国芯片业四大“成功愿景” 图源：NIST

以下是2030年美国芯片业四大

“成功愿景”的执行摘要原文：

前言

半导体是美国经济以及国家安全不可或缺的组成部分，为我们消费电子产品、汽车、数据中心、关键基础设施以及几乎所有军事系统提供动力。

然而，尽管美国仍然是半导体设计和研发（R&D）的全球领导者，在制造业方面落后，仅占全球商业市场的10%。今天美国不能大规模商业化制造最先进的逻辑和存储芯，从而为个人电脑、智能手机和超级计算机提供动力。

此外，半导体的许多供应链元素在地理上集中，容易受到破坏，影响全球经济和美国国家安全。此外,尽管对制造业的持续投资和相关研发提高了技术知识，促进了创新的良性循环，但是美国缺乏生产能力,会危及其技术领先地位和长期全球竞争能力。

在此背景下，美国商务部CHIPS项目办公室发布了第一次融资机会，寻求建设、扩建或现代化商业设施的项目，以及成熟的节点半导体。本文件规定CHIPS项目办公室的这些投资的“成功愿景”。2023年晚些时候，CHIPS项目办公室将为半导体材料、制造业以及研发设施提供单独的融资机会

在发布本文件时，CHIPS项目办公室有三个主要目标：

1.帮助申请人制定符合项目目标的提案；

2.向更广泛的群体解释项目目标，利益相关者包括客户、工人、大学、投资者、国会、州和地方政府、盟友和合作伙伴以及更广泛的经济和国家安全社区；以及

3. 让公众清楚地知道他们的税款将流向何方，联邦政府开始对美国工业进行大规模和雄心勃勃的投资，这在我们最近的历史上是前所未有的。

CHIPS项目办公室的成功愿景

包括在十年内实现以下目标：

前沿逻辑

美国将至少有两个新的大规模前沿逻辑工厂集群，其中集群是地理上紧凑的区域，由一家或多家公司拥有和运营多个商业规模的工厂；规模庞大、多样化和熟练的劳动力；附近供应商；研发设施；公用事业以及专门的基础设施。

每个群集将具备所需的规模、基础设施和其他竞争优势，以确保芯片制造商将在美国的持续扩张。即使在未来没有CHIPS项目办公室的资助的情况下，他们的商业模式仍然具有经济吸引力和核心价值。

此外，美国工人将开发和扩展下一代逻辑芯片的工艺技术；每个CHIPS资助的晶圆厂将得到致力于在美国运营和创新的可靠供应商生态系统的支持；美国国防部和国家安全部门将有权在美国的商业生产环境中安全地制造前沿逻辑芯片。

大规模前沿逻辑工厂集群图源：NIST

先进封装

美国将拥有多个高容量的先进封装设施。美国将在逻辑和存储芯片的商业规模先进封装方面成为全球技术领先者，由chips资助的晶圆厂生产的半导体将有多种封装服务选择，包括来自美国的设施和位于相关国家以外不同地点的其他设施。

先进封装图源：应用材料T

前沿内存

美国的晶圆厂将以具有经济竞争力的条件，生产高容量的前沿动态随机存取存储器（DRAM）芯片。对超级计算和其他应用至关重要的下一代存储器技术的研发将在美国进行。

DRAM模组商采用的DDR5内存，单颗芯片容量64GBit

图片来源：金士顿官网

当前一代和成熟节点半导体

美国将提高对美国经济和国家安全至关重要的当前一代和成熟节点芯片的生产能力。美国将增加化合物半导体和其他特种芯片的产量，并保持其技术领先地位。

美国还将与其盟友和合作伙伴进行协调，以确保当前一代和成熟节点芯片的生产和获取具有弹性，芯片制造商将能够更灵活地应对供需冲击。

成熟节点芯片 图源：百度

九个贯穿各领域的主题

CHIPS项目办公室负责管理的资金只占实现这一成功愿景所需投资的一小部分。必须进行权衡。并不是每个申请者都会得到资助，许多项目也不会得到申请人要求的那么多支持。此外，尽管CHIPS项目办公室在行业周期性衰退期间推出了第一次融资机会，但CHIPS资金不会被用作帮助公司度过暂时衰退的拐杖。相反，CHIPS项目办公室将专注于推进美国经济和国家安全目标。

CHIPS项目办公室对其面临的挑战的规模很清楚。重建美国几十年来一直在衰落的高度复杂的制造业并不容易。成功需要长期的雄心：建设国内半导体生态系统，振兴美国制造业，培养下一代科学家、工程师和技术人员。

为应对这一挑战，CHIPS项目办公室确定了九个贯穿各领域的主题，

以指导其实施工作，这些是：

1.促进私人投资；

2.鼓励客户需求；

3.与美国伙伴和盟友接触；

4.建设一支技能娴熟、多样化的劳动力队伍；

5.缩短建造时间；

6.通过创新降低成本；

7.促进CHIPS资助设施的运营安全、供应链安全和网络安全；

8.促进区域经济发展和包容性经济增长；

9.加强护栏。

美国商务部网站消息

CHIPS这些主题的成功，将有助于确保CHIPS资金促进美国在芯片制造方面的领导地位，增强半导体供应链的稳定性，并促进美国的经济和国家的安全。

供应链和研发设备

CHIPS项目办公室将在未来几个月释放两个额外的资金机会：一个用于2023年春季末的材料和设备设施，另一个用于秋季的研发设施。尽管供应商和研发设施尚不具备获得资金的资格，但鼓励供应链和研发生态系统的发展仍然是第一次融资机会的重点。

供应链：CHIPS项目办公室认识到符合第一次融资机会的制造设施与符合春季发布融资机会的材料或制造设备设施之间合作的好处。CHIPS项目办公室鼓励第一轮融资的申请人采取措施吸引供应商，从而创建一个更具生产力、效率和自我维持的半导体生态系统。例如，制造设施可以确定关键供应商在同一地区的计划，确定互惠基础设施，或将供应商纳入劳动力开发和研发承诺。

研发设施：CHIPS项目办公室将在第一轮资助中优先考虑那些坚定承诺在美国投资研发的申请人，例如通过建设国内研发工厂或其他国内研发设施。此外，每个申请人都将被要求参加国家半导体技术中心（NSTC），该中心将进行先进半导体技术的研究和原型制作；如果适用，参与、支持和合作国家先进封装制造计划（NAPMP），将加强国内生态系统中半导体先进测试、组装和封装的能力。申请人还将被要求提出支持这些或其他CHIPS研发工作的承诺，例如将项目技术人员轮换到NSTC或NAPMP，或在开源许可证下提供成熟的节点工艺设计套件，以进一步加强国内电子设计自动化行业并提高代工厂互操作性。

除了CHIPS计划办公室的这些努力之外，CHIPS研究和开发办公室还负责管理110亿美元的CHIPS资金，以支持研发和基础设施投资，包括NSTC和NAPMP，以及不超过三家专注于半导体制造的新美国制造业研究所。

CHIPS研究和开发办公室将很快发布实施NSTC的战略。《CHIPS法案》还设立了国防部微电子公用事业部，这将使国内实验室能够实现微电子创新的“实验室到工厂”的转移转化。

两项关键任务的衡量

明智的激励措施总是与更大的经济发展战略挂钩。美国官员几乎每一次演讲都以这个提醒开始。明确说明政府为什么使用激励措施，如何有效使用激励措施，如何最终评估激励措施。

该计划将以两项关键任务为衡量标准：

1、这个是否使美国能够建立一个可靠和有弹性的半导体产业，以保护美国未来几十年的技术领先地位。

2、政府是否是纳税人资金的良好管理者，是否具有透明度并对纳税人负责。

根据愿景文件，因为半导体是美国经济中许多行业的关键投入，支撑着关键的基础设施，为几乎所有的军事技术提供动力，并且是有望塑造未来先进技术的基础。获得竞争地位还意味着解决成本和可持续运营问题。

CHIPS计划办公室的一个核心优先事项是帮助美国再次以可持续的方式，以具有竞争力的规模生产最先进的芯片。

下一篇文章中，芯光社特邀专家将为您进行详细解读所谓的2030年美国芯片业四大“成功愿景”，敬请期待明天的：八问八答：2030年美国芯片业四大“成功愿景”，靠谱吗？