《美國芯片基金戰(zhàn)略》對我國的啟示和借鑒

□ 文 王花蕾

0 引言

雖然總部設(shè)在美國的半導(dǎo)體公司在全球半導(dǎo)體設(shè)計者中占主導(dǎo)地位，美國半導(dǎo)體收入占全球半導(dǎo)體收入近一半，但對先進制造業(yè)的長期投資不足以及私營公司向海外設(shè)施的轉(zhuǎn)移，最終阻礙了美國在國內(nèi)制造半導(dǎo)體的能力。2020年美國制造的芯片僅占全球芯片制造的12%，低于1990年的37%，封裝份額更是降到3%。美國發(fā)現(xiàn)自己越來越依賴外國供應(yīng)鏈來滿足其廣泛的微芯片需求，尤其是先進芯片。美國領(lǐng)先科技公司蘋果、亞馬遜和谷歌產(chǎn)品中約90%的芯片，以及美國軍方使用的90%芯片都依賴于臺積電提供。美國認為，這不利于其供應(yīng)鏈安全和國家安全。為此，2021財年美國國防授權(quán)法案授權(quán)聯(lián)邦政府資助半導(dǎo)體制造和研發(fā)活動（簡稱“芯片計劃”），2022年《芯片法案》再次對芯片計劃授權(quán)，并對商務(wù)部撥款500億美元，促進相關(guān)技術(shù)、生產(chǎn)制造和人才培養(yǎng)，以提高美國的長期競爭力和創(chuàng)新優(yōu)勢。2022年9月6日，美國商務(wù)部發(fā)布《美國芯片基金戰(zhàn)略》（A Strategy for the CHIPS for America Fund），明確了500億美元的投資方向。以下介紹戰(zhàn)略主要內(nèi)容，并提出相應(yīng)啟示。

1 戰(zhàn)略背景

過去30年，半導(dǎo)體制造業(yè)發(fā)生了巨大變化。美國不再是世界上最先進的半導(dǎo)體生產(chǎn)國，其芯片產(chǎn)能僅占全球產(chǎn)能的10%，包裝、組裝和測試產(chǎn)能僅占全球的3%，超過三分之二的最先進產(chǎn)能在中國臺灣。導(dǎo)致出現(xiàn)這一局面的主要原因在于：在美國建造和運營制造設(shè)施的成本太高，對生產(chǎn)制造的投資相應(yīng)較少，難以掌握創(chuàng)新工藝，工人缺乏技能，導(dǎo)致制造下一代芯片非常困難，也造成了對少數(shù)大型代工廠的依賴。

美國在半導(dǎo)體設(shè)計、研發(fā)方面雖有很大優(yōu)勢，但也面臨脆弱性。芯片需要小批量生產(chǎn)以調(diào)試和驗證設(shè)計，但美國缺乏相關(guān)的代工和封裝設(shè)施。在全球范圍內(nèi)，原型制作和驗證設(shè)計的成本都在上升。缺乏指導(dǎo)半導(dǎo)體業(yè)設(shè)備、材料和制造工藝并行開發(fā)的路線圖。在吸引和留住國內(nèi)外半導(dǎo)體專家方面面臨困難，半導(dǎo)體新設(shè)備和新材料的開發(fā)成本較高，時間較長等。

隨著摩爾定律逐步接近極限，新的硬件突破需要來自先進封裝、新架構(gòu)、新穎的工具和替代材料。成熟工藝芯片對海外代工廠的依賴度需要降低，避免因為供應(yīng)鏈中斷而導(dǎo)致使用相關(guān)芯片的生產(chǎn)線停工。半導(dǎo)體制造成本呈指數(shù)級增長，新的前沿晶圓廠現(xiàn)在成本超過100億美元，先進芯片的設(shè)計成本有時超過1億美元，行業(yè)進入門檻提高。半導(dǎo)體供應(yīng)鏈較為脆弱，建立更具彈性的國內(nèi)和全球供應(yīng)鏈對于保護美國經(jīng)濟增長和控制企業(yè)及消費者的成本非常重要。

芯片計劃制定的初衷就是解決上述問題，增加芯片產(chǎn)能，完善成熟芯片供應(yīng)鏈，并強化先進技術(shù)研發(fā)，以提高美國產(chǎn)業(yè)競爭力?！睹绹酒饝?zhàn)略》為這一目標的實現(xiàn)規(guī)劃了投資領(lǐng)域，明確了組織管理要求和對申請機構(gòu)的大致要求。

2 戰(zhàn)略目標和投資領(lǐng)域

2.1 戰(zhàn)略目標

根據(jù)2021財年國防授權(quán)法案和《芯片法案》的要求，美國商務(wù)部擬通過《美國芯片基金戰(zhàn)略》達成以下四個戰(zhàn)略目標，以重振美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)：其一，投資生產(chǎn)對美國具有戰(zhàn)略意義的芯片，尤其是先進技術(shù)芯片；其二，在美國構(gòu)建充足、可持續(xù)和安全的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，以滿足國家安全和關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要；其三，加強美國在研發(fā)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，促進下一代半導(dǎo)體技術(shù)、應(yīng)用和行業(yè)發(fā)展；其四，培養(yǎng)多元化的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)勞動力，促進半導(dǎo)體業(yè)繁榮。

《芯片法案》還創(chuàng)建了一項新的舉措——先進制造業(yè)投資稅收抵免(investment tax credit，ITC)，由財政部國內(nèi)稅務(wù)局管理。根據(jù)ITC，2023年1月1日至2026年12月31日期間開工建設(shè)的項目，可抵免半導(dǎo)體先進制造設(shè)施和其他有形財產(chǎn)投資金額的25%。顯然，美國芯片基金的目標不僅僅是支持建設(shè)一些半導(dǎo)體制造設(shè)施或“晶圓廠”，而是維持一個充滿活力的國內(nèi)產(chǎn)業(yè)，以支持高質(zhì)量的工作機會、多元化的勞動力和強大的供應(yīng)商基礎(chǔ)，同時振興半導(dǎo)體制造，加快美國半導(dǎo)體設(shè)計、材料和工藝創(chuàng)新，并造福于更廣泛的經(jīng)濟。

2.2 投資領(lǐng)域

該戰(zhàn)略計劃將500億美元投資到三個領(lǐng)域：先進半導(dǎo)體制程、成熟工藝半導(dǎo)體供應(yīng)鏈和半導(dǎo)體研發(fā)領(lǐng)域。

2.2.1 先進半導(dǎo)體制程

預(yù)計將投資280億美元在美國建造邏輯芯片和存儲芯片的先進生產(chǎn)制程，并以直接撥款、簽訂合作協(xié)議、為企業(yè)提供貸款補貼或貸款擔(dān)保等形式撥付，尤其側(cè)重于資助涉及多條高成本生產(chǎn)線和相關(guān)供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)的項目。芯片補助金僅占半導(dǎo)體行業(yè)總投資的一小部分，加上稅收減免、私人投資、貸款以及州和地方資金，該行業(yè)的總投資將是芯片補助資金的許多倍。

2.2.2 成熟工藝半導(dǎo)體供應(yīng)鏈

向成熟工藝半導(dǎo)體供應(yīng)鏈投資100億美元，以滿足美國國防、汽車、信息和通信技術(shù)以及醫(yī)療設(shè)備等關(guān)鍵領(lǐng)域的半導(dǎo)體需要。該筆款項可以通過直接撥款、簽署合作協(xié)議、為企業(yè)提供補貼貸款或貸款擔(dān)保等形式提供，相關(guān)項目享有稅收減免優(yōu)惠。

2.2.3 半導(dǎo)體前沿技術(shù)研發(fā)

投資110億美元用于加強美國在研發(fā)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。這筆資金將用于建設(shè)一個國家半導(dǎo)體技術(shù)中心、三個新的美國制造研究所，以及設(shè)立一個國家先進封裝制造計劃和一個計量研發(fā)計劃，為半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)建一個更有活力的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）是一個公私合營的實體，重點從事半導(dǎo)體設(shè)計及新的制造工藝、工具和材料研發(fā)，制定技術(shù)標準和路線圖以指導(dǎo)材料、工具、軟件和最終應(yīng)用程序的同步開發(fā)，改善從實驗室到晶圓廠的生產(chǎn)流程，有望成為該國半導(dǎo)體行業(yè)的卓越中心。人才培養(yǎng)也是NSTC需要承擔(dān)的任務(wù)之一。商務(wù)部會協(xié)調(diào)NSTC的人才培養(yǎng)活動，并與國家科學(xué)基金會(NSF)以及拜登政府設(shè)立的芯片實施指導(dǎo)委員會、根據(jù)2021年國防授權(quán)法案設(shè)立的微電子領(lǐng)導(dǎo)小組委員會就人才培養(yǎng)問題加強協(xié)調(diào)。2022年《芯片法案》為NSTC提供的資金主要為種子資本，之后將引導(dǎo)企業(yè)、大學(xué)、投資者和其他政府機構(gòu)（包括州和地方各級的機構(gòu)）提供資金。CHIPS研發(fā)辦公室負責(zé)孵化NSTC及其公共資金的使用和管理問題，努力確保NSTC有清晰的愿景、有效的治理結(jié)構(gòu)和可持續(xù)的10年期發(fā)展計劃。

在封裝制造方面，將傳統(tǒng)封裝帶回美國在經(jīng)濟上不可行，美國將努力提高先進封裝的競爭力。預(yù)計到2024年，美國將獲得50%的封裝收入。標準和技術(shù)研究院將制定國家先進封裝制造計劃，以創(chuàng)建強大的國內(nèi)先進封裝能力，包括基板生產(chǎn)、異構(gòu)集成以及與各種新材料系統(tǒng)的整合。標準和技術(shù)研究院將與參與者合作建立一個試點封裝設(shè)施，以實現(xiàn)新方法和流程的測試和集成，并與NSTC緊密結(jié)合供半導(dǎo)體業(yè)者使用，最終形成一個實體的封裝測試網(wǎng)絡(luò)。

美國制造是一個由16個機構(gòu)組成的全國性制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，涉及制造企業(yè)、政府和學(xué)術(shù)組織，負責(zé)為成員提供最先進的制造設(shè)施和設(shè)備，以促進制造技術(shù)研究、將新產(chǎn)品推向市場并培訓(xùn)勞動力。標準和技術(shù)研究院將新建至多三個專注于半導(dǎo)體技術(shù)的美國制造研究所，新研究所將強調(diào)運用虛擬化和模擬技術(shù)進行晶圓生產(chǎn)，提高制造過程、材料處理和物流自動化，以降低成本，減少創(chuàng)新障礙。

計量（Metrology）研究。在整個制造過程中，計量是實現(xiàn)半導(dǎo)體高產(chǎn)量和高質(zhì)量制造的重要組成部分，行業(yè)的進步對材料純度、缺陷容限、材料性能和在線工藝都有嚴格的要求。只有計量能力迅速提高，投資才能產(chǎn)生充分的價值。標準和技術(shù)研究院將擴大計量研究計劃，以實現(xiàn)下一代半導(dǎo)體制造的計量、標準和工藝能力突破。

3 計劃實施管理

為更好地落實“美國芯片基金”戰(zhàn)略，商務(wù)部特別設(shè)立了兩個新的機構(gòu)：芯片項目辦公室(CHIPS Program Office，簡稱CPO)和芯片研發(fā)辦公室(CHIPS R&D office)，CPO是芯片項目的主導(dǎo)單位，旨在實施芯片計劃，并為相關(guān)方提供政策性支持和指導(dǎo)。CPO與商務(wù)部部長辦公室和負責(zé)標準與技術(shù)的副部長密切合作，協(xié)調(diào)商務(wù)部內(nèi)所有涉及芯片的工作和活動。CPO還將與芯片實施指導(dǎo)委員會(CHIPS Implementation Steering Council)一起參與白宮領(lǐng)導(dǎo)的協(xié)調(diào)工作，確保美國多個政府部門能夠密切配合、切實有效地實施芯片法案。CHIPS研發(fā)辦公室將與商務(wù)部標準和技術(shù)研究院合作孵化NSTC，并管理相關(guān)的產(chǎn)業(yè)咨詢委員會以及美國制造項目和先進封裝、研發(fā)活動。

申請機構(gòu)提交補助申請后，CPO負責(zé)對嚴格審查申請材料，以確保項目在經(jīng)濟上可行并符合芯片基金總體戰(zhàn)略。審查通過者將接受CPO各種績效報告、審計和監(jiān)督條件的監(jiān)督。接受資金補助的私營部門不能將任何公共資金用于股票回購或向股東支付股息。補助金不是一次性支付的，而是隨著項目的推進，CPO逐步撥付的。CPO將嚴格監(jiān)督資金使用情況，包括項目延誤、知識產(chǎn)權(quán)交易以及在某些國家的投資情況等。如果受助人濫用補助金，CPO將會追回資金或?qū)で笃渌a救措施。

CPO將與相關(guān)部門及美國盟友合作，提高美國和盟國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的整體彈性。國際合作將側(cè)重于提高市場透明度，包括共享公共投資和供應(yīng)鏈中斷的信息，減少上游材料和下游行業(yè)的地域集中度，促進投資保護和國家安全承諾，限制行業(yè)補貼升級。CPO聯(lián)合美國國際開發(fā)署、進出口銀行和國際開發(fā)金融公司等機構(gòu)將與管理美國芯片國際技術(shù)安全和創(chuàng)新基金（the CHIPS for America International Technology Security and Innovation Fund）的美國國務(wù)院加強協(xié)調(diào)，以支持國際半導(dǎo)體供應(yīng)鏈建設(shè)。

4 申請范圍和條件

補貼資金的詳細指南將于2023年2月初公布，但有一些原則是明確的，如資金必須用于美國的設(shè)施，不能用于在國外建造或運營的設(shè)施，國內(nèi)外企業(yè)都有申請資格。該戰(zhàn)略還重申了拜登簽署芯片法案時提到的“護欄條款”，確保獲得補貼者不會向國外轉(zhuǎn)讓最新技術(shù)，10年內(nèi)禁止從事涉及“實質(zhì)性增強中國等關(guān)切國家的半導(dǎo)體制造能力”的任何重大交易。在該戰(zhàn)略中，商務(wù)部進一步提出了企業(yè)獲得補助的一系列條件，包括：

CPO將鼓勵私人投資。芯片計劃是一項長期的計劃，僅靠390億美元的聯(lián)邦資金和稅收抵免不足以產(chǎn)生滿足國家和經(jīng)濟安全所需的產(chǎn)業(yè)能力。商務(wù)部鼓勵利用其他資金，鼓勵半導(dǎo)體公司探索創(chuàng)新性融資結(jié)構(gòu)，降低資金整體成本。

建立半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)。資助申請者可以是從事半導(dǎo)體或其材料、設(shè)備的生產(chǎn)或研發(fā)的私營企業(yè)、非營利實體。CPO將鼓勵企業(yè)與投資者、客戶、設(shè)計師、供應(yīng)商、國際公司等開展合作，以促進創(chuàng)新，降低風(fēng)險。

商務(wù)部希望優(yōu)先資助州和地方給予較大支持的項目。這些項目的溢出效應(yīng)會更大，有助于提高地方競爭力和整體經(jīng)濟效益，促進區(qū)域和地方產(chǎn)業(yè)集群以及半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展。

建立安全且有彈性的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。努力提高半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的安全性，優(yōu)先投資解決的供應(yīng)鏈風(fēng)險包括但不限于以下幾方面：需求可見性差，采購單一，交通、運輸和物流瓶頸，與天氣有關(guān)的供應(yīng)鏈中斷，信息偽造和篡改，知識產(chǎn)權(quán)盜竊和網(wǎng)絡(luò)安全漏洞。

滿足日益增長的人才需求。芯片不同工種的需求都在增加，如工藝工程師、材料科學(xué)家、工業(yè)操作專家、工程技術(shù)人員、設(shè)備操作員和安裝人員，以及潔凈室建筑師、高純度焊工和管道安裝工等，必須創(chuàng)新人才培養(yǎng)和培訓(xùn)方式。商務(wù)部鼓勵雇主、培訓(xùn)機構(gòu)、工會等相關(guān)方加強合作，提供更多的帶薪培訓(xùn)和體驗式學(xué)徒計劃。

提供包容性發(fā)展的機會。商務(wù)部力求確保芯片投資為廣泛的利益相關(guān)者和社區(qū)創(chuàng)造利益，包括初創(chuàng)企業(yè)和少數(shù)族裔、退伍軍人和女性創(chuàng)建的企業(yè)以及農(nóng)村地區(qū)的企業(yè)等。

提供明晰的財務(wù)計劃。申請機構(gòu)需要提供項目和企業(yè)的詳細財務(wù)數(shù)據(jù)，商務(wù)部將會詳細考察項目的財務(wù)因素，包括申請者對項目的貢獻、項目的債務(wù)和股權(quán)比率、貸款償還條件以及貸款擔(dān)保、費用和成本等，確保每個項目的財務(wù)情況清晰透明。

5 對我國的啟示和借鑒

美國芯片基金代表了拜登政府和國會的一項重大承諾，被認為是維護美國國家和經(jīng)濟安全的關(guān)鍵驅(qū)動力，也是下一代芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，該戰(zhàn)略給國內(nèi)提供了多方面啟示和借鑒。

從生態(tài)視角發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)。雖然美國芯片業(yè)研發(fā)設(shè)計優(yōu)勢明顯，制造能力不足，但美國沒有僅僅投資于制造環(huán)節(jié)，而是全面投資于材料和工藝研發(fā)、封裝制造、人才培養(yǎng)各方面，以期促進半導(dǎo)體生態(tài)健康發(fā)展，維護美國制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位。

注重價值鏈和產(chǎn)業(yè)鏈融合創(chuàng)新。美國在打通研發(fā)、設(shè)計、制造、封裝整個價值鏈的同時，致力于培育國防、汽車、信息和通信技術(shù)以及醫(yī)療設(shè)備等關(guān)鍵領(lǐng)域的本土化供應(yīng)鏈。這些行業(yè)對先進芯片需求不高，應(yīng)用較多的是成熟工藝芯片，建立相關(guān)供應(yīng)鏈既能保證關(guān)鍵領(lǐng)域供應(yīng)鏈安全，又能從應(yīng)用端促進芯片業(yè)加快迭代發(fā)展，實現(xiàn)價值鏈和產(chǎn)業(yè)鏈相互促進、共同發(fā)展。

鼓勵研究機構(gòu)和企業(yè)參與人才培養(yǎng)。人才培養(yǎng)是該戰(zhàn)略的重要目標之一，但從500億資金的投向看，并沒有人才培養(yǎng)方向，這意味著人才培養(yǎng)工作被融入其他三個投資方向中。戰(zhàn)略指出，人才培養(yǎng)是國家半導(dǎo)體技術(shù)中心需要承擔(dān)的任務(wù)之一，商務(wù)部將協(xié)調(diào)其人才培養(yǎng)工作；同樣，對申請企業(yè)提出的要求中也包括：商務(wù)部鼓勵雇主、培訓(xùn)機構(gòu)、工會等相關(guān)方加強合作，提供更多的帶薪培訓(xùn)和體驗式學(xué)徒計劃。顯然，美國不僅將芯片人才培養(yǎng)作為教育機構(gòu)的職責(zé)，也作為研發(fā)機構(gòu)和企業(yè)的一項重要職責(zé)，鼓勵各方共同參與，有助于培養(yǎng)實踐能力強的芯片人才。