《美國芯片基金戰略》對我國的啟示和借鑒

□ 文 王花蕾

0 引言

雖然總部設在美國的半導體公司在全球半導體設計者中占主導地位，美國半導體收入占全球半導體收入近一半，但對先進制造業的長期投資不足以及私營公司向海外設施的轉移，最終阻礙了美國在國內制造半導體的能力。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%。美國發現自己越來越依賴外國供應鏈來滿足其廣泛的微芯片需求，尤其是先進芯片。美國領先科技公司蘋果、亞馬遜和谷歌產品中約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，這不利于其供應鏈安全和國家安全。為此，2021財年美國國防授權法案授權聯邦政府資助半導體制造和研發活動（簡稱“芯片計劃”），2022年《芯片法案》再次對芯片計劃授權，并對商務部撥款500億美元，促進相關技術、生產制造和人才培養，以提高美國的長期競爭力和創新優勢。2022年9月6日，美國商務部發布《美國芯片基金戰略》（A Strategy for the CHIPS for America Fund），明確了500億美元的投資方向。以下介紹戰略主要內容，并提出相應啟示。

1 戰略背景

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

美國在半導體設計、研發方面雖有很大優勢，但也面臨脆弱性。芯片需要小批量生產以調試和驗證設計，但美國缺乏相關的代工和封裝設施。在全球范圍內，原型制作和驗證設計的成本都在上升。缺乏指導半導體業設備、材料和制造工藝并行開發的路線圖。在吸引和留住國內外半導體專家方面面臨困難，半導體新設備和新材料的開發成本較高，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、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，避免因為供應鏈中斷而導致使用相關芯片的生產線停工。半導體制造成本呈指數級增長，新的前沿晶圓廠現在成本超過100億美元，先進芯片的設計成本有時超過1億美元，行業進入門檻提高。半導體供應鏈較為脆弱，建立更具彈性的國內和全球供應鏈對于保護美國經濟增長和控制企業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，增加芯片產能，完善成熟芯片供應鏈，并強化先進技術研發，以提高美國產業競爭力。《美國芯片基金戰略》為這一目標的實現規劃了投資領域，明確了組織管理要求和對申請機構的大致要求。

2 戰略目標和投資領域

2.1 戰略目標

根據2021財年國防授權法案和《芯片法案》的要求，美國商務部擬通過《美國芯片基金戰略》達成以下四個戰略目標，以重振美國半導體產業：其一，投資生產對美國具有戰略意義的芯片，尤其是先進技術芯片；其二，在美國構建充足、可持續和安全的半導體供應鏈，以滿足國家安全和關鍵產業的發展需要；其三，加強美國在研發方面的領導地位，促進下一代半導體技術、應用和行業發展；其四，培養多元化的半導體產業勞動力，促進半導體業繁榮。

《芯片法案》還創建了一項新的舉措——先進制造業投資稅收抵免(investment tax credit，ITC)，由財政部國內稅務局管理。根據ITC，2023年1月1日至2026年12月31日期間開工建設的項目，可抵免半導體先進制造設施和其他有形財產投資金額的25%。顯然，美國芯片基金的目標不僅僅是支持建設一些半導體制造設施或“晶圓廠”，而是維持一個充滿活力的國內產業，以支持高質量的工作機會、多元化的勞動力和強大的供應商基礎，同時振興半導體制造，加快美國半導體設計、材料和工藝創新，并造福于更廣泛的經濟。

2.2 投資領域

該戰略計劃將500億美元投資到三個領域：先進半導體制程、成熟工藝半導體供應鏈和半導體研發領域。

2.2.1 先進半導體制程

預計將投資280億美元在美國建造邏輯芯片和存儲芯片的先進生產制程，并以直接撥款、簽訂合作協議、為企業提供貸款補貼或貸款擔保等形式撥付，尤其側重于資助涉及多條高成本生產線和相關供應商生態系統的項目。芯片補助金僅占半導體行業總投資的一小部分，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 成熟工藝半導體供應鏈

向成熟工藝半導體供應鏈投資100億美元，以滿足美國國防、汽車、信息和通信技術以及醫療設備等關鍵領域的半導體需要。該筆款項可以通過直接撥款、簽署合作協議、為企業提供補貼貸款或貸款擔保等形式提供，相關項目享有稅收減免優惠。

2.2.3 半導體前沿技術研發

投資110億美元用于加強美國在研發方面的領導地位。這筆資金將用于建設一個國家半導體技術中心、三個新的美國制造研究所，以及設立一個國家先進封裝制造計劃和一個計量研發計劃，為半導體生態系統創建一個更有活力的創新網絡。

國家半導體技術中心（NSTC）是一個公私合營的實體，重點從事半導體設計及新的制造工藝、工具和材料研發，制定技術標準和路線圖以指導材料、工具、軟件和最終應用程序的同步開發，改善從實驗室到晶圓廠的生產流程，有望成為該國半導體行業的卓越中心。人才培養也是NSTC需要承擔的任務之一。商務部會協調NSTC的人才培養活動，并與國家科學基金會(NSF)以及拜登政府設立的芯片實施指導委員會、根據2021年國防授權法案設立的微電子領導小組委員會就人才培養問題加強協調。2022年《芯片法案》為NSTC提供的資金主要為種子資本，之后將引導企業、大學、投資者和其他政府機構（包括州和地方各級的機構）提供資金。CHIPS研發辦公室負責孵化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、有效的治理結構和可持續的10年期發展計劃。

在封裝制造方面，將傳統封裝帶回美國在經濟上不可行，美國將努力提高先進封裝的競爭力。預計到2024年，美國將獲得50%的封裝收入。標準和技術研究院將制定國家先進封裝制造計劃，以創建強大的國內先進封裝能力，包括基板生產、異構集成以及與各種新材料系統的整合。標準和技術研究院將與參與者合作建立一個試點封裝設施，以實現新方法和流程的測試和集成，并與NSTC緊密結合供半導體業者使用，最終形成一個實體的封裝測試網絡。

美國制造是一個由16個機構組成的全國性制造業創新網絡，涉及制造企業、政府和學術組織，負責為成員提供最先進的制造設施和設備，以促進制造技術研究、將新產品推向市場并培訓勞動力。標準和技術研究院將新建至多三個專注于半導體技術的美國制造研究所，新研究所將強調運用虛擬化和模擬技術進行晶圓生產，提高制造過程、材料處理和物流自動化，以降低成本，減少創新障礙。

計量（Metrology）研究。在整個制造過程中，計量是實現半導體高產量和高質量制造的重要組成部分，行業的進步對材料純度、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，投資才能產生充分的價值。標準和技術研究院將擴大計量研究計劃，以實現下一代半導體制造的計量、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”戰略，商務部特別設立了兩個新的機構：芯片項目辦公室(CHIPS Program Office，簡稱CPO)和芯片研發辦公室(CHIPS R&D office)，CPO是芯片項目的主導單位，旨在實施芯片計劃，并為相關方提供政策性支持和指導。CPO與商務部部長辦公室和負責標準與技術的副部長密切合作，協調商務部內所有涉及芯片的工作和活動。CPO還將與芯片實施指導委員會(CHIPS Implementation Steering Council)一起參與白宮領導的協調工作，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研發辦公室將與商務部標準和技術研究院合作孵化NSTC，并管理相關的產業咨詢委員會以及美國制造項目和先進封裝、研發活動。

申請機構提交補助申請后，CPO負責對嚴格審查申請材料，以確保項目在經濟上可行并符合芯片基金總體戰略。審查通過者將接受CPO各種績效報告、審計和監督條件的監督。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將嚴格監督資金使用情況，包括項目延誤、知識產權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將會追回資金或尋求其他補救措施。

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

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施，不能用于在國外建造或運營的設施，國內外企業都有申請資格。該戰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讓最新技術，10年內禁止從事涉及“實質性增強中國等關切國家的半導體制造能力”的任何重大交易。在該戰略中，商務部進一步提出了企業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390億美元的聯邦資金和稅收抵免不足以產生滿足國家和經濟安全所需的產業能力。商務部鼓勵利用其他資金，鼓勵半導體公司探索創新性融資結構，降低資金整體成本。

建立半導體生態系統。資助申請者可以是從事半導體或其材料、設備的生產或研發的私營企業、非營利實體。CPO將鼓勵企業與投資者、客戶、設計師、供應商、國際公司等開展合作，以促進創新，降低風險。

商務部希望優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會更大，有助于提高地方競爭力和整體經濟效益，促進區域和地方產業集群以及半導體生態系統發展。

建立安全且有彈性的半導體供應鏈。努力提高半導體供應鏈的安全性，優先投資解決的供應鏈風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，與天氣有關的供應鏈中斷，信息偽造和篡改，知識產權盜竊和網絡安全漏洞。

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、材料科學家、工業操作專家、工程技術人員、設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，必須創新人才培養和培訓方式。商務部鼓勵雇主、培訓機構、工會等相關方加強合作，提供更多的帶薪培訓和體驗式學徒計劃。

提供包容性發展的機會。商務部力求確保芯片投資為廣泛的利益相關者和社區創造利益，包括初創企業和少數族裔、退伍軍人和女性創建的企業以及農村地區的企業等。

提供明晰的財務計劃。申請機構需要提供項目和企業的詳細財務數據，商務部將會詳細考察項目的財務因素，包括申請者對項目的貢獻、項目的債務和股權比率、貸款償還條件以及貸款擔保、費用和成本等，確保每個項目的財務情況清晰透明。

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濟安全的關鍵驅動力，也是下一代芯片技術和產業創新的基礎，該戰略給國內提供了多方面啟示和借鑒。

從生態視角發展芯片產業。雖然美國芯片業研發設計優勢明顯，制造能力不足，但美國沒有僅僅投資于制造環節，而是全面投資于材料和工藝研發、封裝制造、人才培養各方面，以期促進半導體生態健康發展，維護美國制造業領導地位。

注重價值鏈和產業鏈融合創新。美國在打通研發、設計、制造、封裝整個價值鏈的同時，致力于培育國防、汽車、信息和通信技術以及醫療設備等關鍵領域的本土化供應鏈。這些行業對先進芯片需求不高，應用較多的是成熟工藝芯片，建立相關供應鏈既能保證關鍵領域供應鏈安全，又能從應用端促進芯片業加快迭代發展，實現價值鏈和產業鏈相互促進、共同發展。

鼓勵研究機構和企業參與人才培養。人才培養是該戰略的重要目標之一，但從500億資金的投向看，并沒有人才培養方向，這意味著人才培養工作被融入其他三個投資方向中。戰略指出，人才培養是國家半導體技術中心需要承擔的任務之一，商務部將協調其人才培養工作；同樣，對申請企業提出的要求中也包括：商務部鼓勵雇主、培訓機構、工會等相關方加強合作，提供更多的帶薪培訓和體驗式學徒計劃。顯然，美國不僅將芯片人才培養作為教育機構的職責，也作為研發機構和企業的一項重要職責，鼓勵各方共同參與，有助于培養實踐能力強的芯片人才。