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美国眼里的半导体现状

2023-07-28

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原创 SIA 半导体行业观察 2023-07-28 09:56 发表于安徽

近日,美国半导体行业协会 (SIA) 今天发布了年度行业状况报告。该报告强调了半导体行业当前面临的挑战以及持续增长和创新的机遇。


现在我们将其编译如下,以飨读者。


简介


半导体构成了数字经济的基础,推动创新,让世界变得更智能、更环保、更高效、互联更紧密。单芯片上有多达数百亿个晶体管,生产这些复杂的器件是现代技术的奇迹,这是通过高度先进的研究、设计和制造的同步协同作用而实现的。


到 2023 年,半导体行业对世界的重要性将继续增长,因为芯片在当今的基本技术中发挥着越来越重要的作用,并催生了未来的变革性技术。去年,全球半导体销量总计超过1万亿颗,这一数字如此之高,以至于如果将它们堆叠在一起,它们飞向天空的高度将超过商用飞机的最大巡航高度。


随着芯片需求的增长,世界各国一直在加大政府投资,以吸引半导体生产和创新。2022 年,美国政府加紧应对这一挑战,颁布了具有里程碑意义的《芯片和科学法案》,以提供所需的半导体研究投资和制造激励措施。并加强美国的经济、国家安全和供应链。


自《芯片法案》出台以来,世界各地的企业反应热烈,在美国宣布了数十个新的半导体生态系统项目,私人投资总额远超2000亿美元。这些项目将在半导体生态系统中创造数以万计的直接就业机会,并将支持整个美国经济中数十万个额外就业机会。CHIPS 法案已于 2023 年正式开始实施,SIA 寻求发挥建设性作用,以确保新法律为美国经济、国家安全和供应链弹性带来最大利益。


尽管半导体行业的未来充满希望,但也带来了一系列挑战。例如,美中紧张局势继续影响全球供应链,刺激新的供应链。政府控制向全球最大的半导体市场中国销售芯片。其他重大政策挑战仍然存在,包括需要制定政策来加强美国在半导体设计领域的领导地位,通过改革美国的高技能移民和 STEM 教育来加强美国半导体劳动力队伍体系,促进自由贸易和进入全球市场。此外,虽然全球芯片短缺问题有所缓解,但宏观经济逆风和市场周期性导致销售短期下滑,预计全年将持续下滑。


尽管面临这些挑战,这一基础行业的长期前景仍然强劲。这是因为,展望未来,世界将需要更多、更好的半导体来为从家电和客机到自动驾驶汽车和人工智能的一切提供动力。社会要进步,芯片技术也必须进步。


2023年,在有效的政府政策和行业持续努力和创造力的帮助下,半导体行业将继续发展、创新,为世界建设更加光明的未来。


芯片执行(Chips Impementation)


2022年8月《芯片与科学法案》的颁布,是美国朝着重振半导体生产和创新迈出的历史性一步。今年,新法律的实施已正式开始,美国商务部在此进程中取得了长足进步。CHIPS 计划办公室 (CPO) 在 3 月份发布了第一份资助机会通知 (NOFO),为半导体公司提供提交申请以获得 CHIPS 激励措施所需的信息,以建设或扩大商业制造设施,包括尖端半导体、当前一代的制造设施 以及成熟的节点和后端制造工艺。CPO 于 6 月发布了第二次资助机会,资助金额超过 3 亿美元的项目,涉及半导体制造设备和材料的制造。预计秋季将提供低于 3 亿美元的供应链项目融资机会。涉及研发设施的项目的最终 NOFO 将于秋季发布。


芯片投资和补贴


美国商务部宣布,截至 2023 年 5 月,已收到 400 多份 CHIPS 项目意向书 (SOI),反映出整个供应链对 CHIPS 激励计划的广泛兴趣。自 2020 年推出 CHIPS 法案以来,已有 20 个州宣布了数十个项目,投资额远超 2000 亿美元。这些项目将仅在美国半导体生态系统中创造数以万计的新的高质量就业机会,并为整个美国经济创造数十万个支持性就业机会。随着申请流程的推进,预计公布的项目数量将会增加,从而支持全国的半导体生态系统。


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商务部已开始发布影响该计划的关键指导文件。商务部发布了实施 CHIPS“护栏”的拟议规则,该规则限制半导体制造在相关国家的某些扩张以及与相关实体参与某些联合研究和技术许可工作。商务部还发布了一份环境调查问卷,申请人将向 CPO 提供有关拟议项目的环境影响的信息,这将确定必要的联邦环境审查的级别。申请人还需要向商务部提供财务模型,以证明该项目在整个设施生命周期内的商业可行性。


为了确保实现 CHIPS 法案的目标,申请人正在制定全面的劳动力发展计划,以确保这些新建和扩建的设施拥有成功所需的人才。状态包括大学和社区学院在内的当地合作伙伴正在与申请人合作,支持各自地区的项目。


SIA 支持继续高效、有效和透明地实施 CHIPS 激励计划,并期待与商务部进一步合作,以确保 CHIPS 法案取得成功。


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CHIPS 法案规定了 25% 的先进制造业投资税收抵免,由美国财政部实施,并在《国内税收法》第 48D 条中规定。与 CHIPS 赠款相结合,这些激励措施将缩小在美国投资与在海外投资之间的成本差距,同时为美国经济、国家安全、供应链和技术领先地位带来更大利益。


为实施先进制造业投资税收抵免,美国国税局(IRS)和财政部发布了拟议的规则制定规定了申请信贷的参数,包括如果公司在中国进行重大投资或扩建制造设施则重新获得信贷的规定。该法规预计将于今年晚些时候最终确定。


加强美国半导体的劳动力


美国经济面临技术工人严重短缺,这对美国经济增长、技术领先地位和国家安全构成挑战。这种短缺影响了半导体行业和所有技术依赖型行业,包括未来的关键技术——清洁能源、医疗技术、人工智能、网络安全、下一代通信、航空航天、汽车和先进制造。应对这一熟练劳动力挑战必须成为国家优先事项。半导体行业协会 (SIA) 委托领先的独立经济咨询公司牛津经济研究院 (Oxford Economics) 撰写报告,调查在整个经济挑战的背景下美国半导体行业面临的熟练劳动力挑战。


该报告预计,到 2030 年,美国芯片行业的劳动力将增加近 115,000 个工作岗位,从目前的约 345,000 个工作岗位增加到本十年末的约 460,000 个工作岗位,增长 33%。该报告估计,按照目前的学位完成率,大约有 67,000 个职位面临空缺的风险,即预计新增就业岗位的 58%。这 67,000 个空缺职位也占技术领域(技术人员、工程和计算机科学)项目新增职位的约 80%。在劳动力短缺总数中,我们估计到 2030 年,缺口将达到 26,400 名技术人员、27,300 名工程师和 13,400 名计算机科学家。在工程师中,学士水平为 9,900 人(35%),硕士水平为 12,300 人(47%),拥有博士学位的人为 5,100 。(18%)。


解决整个经济领域,特别是半导体行业训练有素和受过教育的工人短缺问题应该成为国家优先事项。我们持续的经济和技术领先地位、我们的全球竞争力和我们的国家安全都处于危险之中。报告建议:


1. 加强对区域伙伴关系和旨在扩大半导体熟练技术人员渠道的计划的支持

制造业等先进制造业。


2. 扩大国内 STEM 人才梯队,培养对半导体行业和其他行业至关重要的工程师和计算机科学家。这对未来经济至关重要。


3.在美国经济中留住并吸引更多国际工程学生。


具体参考文章《缺人,难住美国芯片》


国家半导体技术中心


《芯片和科学法案》研发投资的核心组成部分是国家半导体技术中心 (NSTC:National Semiconductor Technology Center)。NSTC 在 2021 年国防授权法案 (NDAA) 中获得授权,是由国防部长和商务部长联合成立的公私联盟,旨在进行先进半导体制造、设计和封装研究和原型设计。2023 年 4 月,美国国家标准与技术研究院发布的白皮书对 NSTC 的结构和技术目标进行了进一步澄清。


尽管 NSTC 的全部范围和结构将于 2023 年晚些时候确定,但商务部白皮书阐述了 NSTC 的总体方向。NSTC 财团将由一个新的、独立的非营利实体运营,该实体将由董事会管理,董事会将选择并授权首席执行官。董事会将由独立选举委员会决定。NSTC 还将召集来自工业界、学术界和政府的技术顾问委员会来确定技术议程。将有一个独特的总部,作为整体工作的重要聚集地,并将提供行政领导、政府关系、财务和法律运作的职能,以及连接技术中心的地理分布的研究和工程能力网络。


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这些技术中心将共同提供原型设计和扩展能力的基线。重点关注领域包括:前沿、后沿和传统 CMOS 制造;新型材料的高质量加工;电力电子材料与制造;射频、模拟和混合信号制造;光子材料与制造;微机电系统;生物电子学;和设计工具开发。NSTC 还将寻求提供基于云的设计支持网关,作为无晶圆厂研发需求的焦点。随着 NSTC 领导层的确定和授权,有关结构、地理分布和技术重点的进一步决定将在 2023 年和 2024 年期间确定。


劳动力和制造业工业基础


拥有有竞争力的国内劳动力和制造能力对于美国在半导体领域的领先地位至关重要。此外,强大的国内半导体产业对美国经济至关重要。半导体行业在美国具有相当大的经济影响力。该行业约有 345,000 名员工,在 49 个州从事半导体设计、制造、测试和研发工作。超过 300 个下游经济部门拥有超过 2600 万美国工人,这些部门都是半导体的消费者,因此也受到半导体的支持。


美国半导体行业对美国经济至关重要,为美国几乎所有行业提供投入,刺激就业,并为工人支付收入。到 2022 年,美国半导体行业总共为美国提供了超过 230 万个就业岗位。该行业在研发、设计和制造等活动中直接雇用了超过 345,000 名国内工人。此外,每直接受雇于半导体行业的美国工人,在更广泛的美国经济中就会额外支持 5.7 个工作岗位,无论是在半导体行业的供应链中,还是通过公司本身的供应所雇用的人员的供应链。

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各国政府竞相制定芯片激励措施


供应链弹性仍然是全球半导体行业的首要任务。世界各国政府持续采取积极措施,打造国内芯片生态系统,提高市场竞争力。亚洲、欧洲和美洲各国政府正在继续推进各自版本的《芯片和科学法案》,为半导体研发和制造制定雄心勃勃的补贴和税收优惠方案。为了配合政府的努力,企业在研究和劳动力发展方面进行了大规模投资。


欧盟:2023年4月,欧盟委员会通过了《欧盟芯片法案》,该法案计划通过动员470亿美元的公共和私人投资,到2030年将欧洲大陆在全球芯片生产中的份额翻一番。该计划从最初的先进芯片制造技术目标扩展到包括旧芯片和研发设施在内的整个价值链。


中国大陆:半导体在中国政府发展国内集成电路(IC)产业的议程中发挥着至关重要的作用。作为其努力的一部分,中国政府对先进技术工艺节点实行了新的所得税豁免,对 IC 制造商实行了进口关税豁免,并推动了国家芯片投资基金“大基金”的运营。中国还成立了新国家科学技术委员会,以协调该行业的工作。


日本:2022 年 12 月,日本政府宣布为 Rapidus 提供 5 亿美元初始资金,随后于 2023 年 4 月追加拨款 23 亿美元。Rapidus 是一家与八家国内合作伙伴共同组建的国家合资芯片企业,旨在实现 2nm 的商业化生产 到2027年,日本政府批准对年度预算追加28亿美元,以补贴芯片制造设备、原材料、功率芯片和微控制器的私人投资。


韩国:2023年3月,韩国政府通过《K-Chips法案》,为半导体等国家重点战略产业的大型企业提供15%的税收抵免,为中小企业提供25%的税收抵免。2023 年 4 月,贸易、工业和企业部宣布了产业转型超级项目计划,该项目将把 70% 的研发预算(约 47 亿美元)分配给半导体等核心工业部门。


中国台湾:2023年1月,台湾政府通过了《产业创新法》修正案,被称为“台湾芯片法”。该立法将为研发提供 25% 的减税,为新设备采购提供 5% 的减税。


印度:2022 年 9 月,印度政府修改了 100 亿美元的生产挂钩激励 (PLI) 计划,为建设半导体工厂和显示器工厂的项目成本提供高达 50% 的联合资助。


东南亚:马来西亚、菲律宾、新加坡、越南和泰国政府推出了一揽子激励措施,以吸引外国半导体公司投资。在过去的一年里,SIA 工作人员进行了多次国际旅行,以更多地了解这些计划并讨论深化投资关系。2022年8月,SIA率会员公司高管代表团参加在墨西哥城举行的会议,以促进双边供应链的增长。2023年1月,SIA前往东南亚,访问了新加坡、越南、泰国、菲律宾和马来西亚。SIA在过去一年多次访问印度,鼓励印度在全球半导体价值链中扩大作用,并支持美印关键和新兴技术(iCET)倡议。SIA团队成员还前往欧洲和台湾进行了卓有成效的旅行。


全球激励计划的规模代表了半导体在国家和经济安全叙述中的战略意义。良性竞争可以实现行业创新、供应链多元化,从而增强抵御外部冲击的能力,减少市场脆弱性。然而,世界各国政府应该就加强芯片产业的计划交换信息,以提高效率并避免裁员。


北美半导体走廊


北美半导体走廊(NASC:North American Semiconductor Corridor)是西半球重新平衡和重建半导体供应链重大努力的一部分。其核心是价值 520 亿美元的 CHIPS 法案,该法案已经刺激了超过 2000 亿美元的新投资承诺。然而,美国无法独自做到这一点,我们需要与合作伙伴和盟友密切合作,以增强全球半导体供应链的弹性。NASC 于 2023 年 1 月 10 日在上届北美领导人峰会上启动。北美半导体走廊启动的关键驱动因素之一是 COVID-19 引发的全球半导体短缺,虽然现在有所缓解,但对许多行业造成了很大的打击。通过在北美建立半导体产业,该地区可以通过在该地区价值链中占据更大份额来提高其技术供应链的弹性。


每个国家都为伙伴关系带来优势和优势。NASC 希望协调整个地区的努力,特别是在劳动力培训和发展领域,建立研究中心的联系,协调政府对半导体行业的激励措施,并促进制造所需的关键矿物领域的环境保护半导体。


全球半导体市场和国际合作伙伴


半导体行业是全球一体化程度最高的行业之一,横跨数十个国家,拥有数千家供应商。SIA 及其成员致力于重建美国供应链,进一步促进更多的全球市场准入,并通过与所有主要合作伙伴和国家进行更深入的国际合作,促进全球贸易的增长。SIA目前处于领先地位,并努力通过世界半导体理事会(WSC)和世界贸易组织(WTO)促进全球产业合作,拓展全球市场。


世界半导体理事会(WSC)

世界半导体理事会 (WSC) 成立于 1996 年,是一个由中国大陆、中国台湾、欧盟、日本、韩国和美国的半导体行业组成的论坛,旨在讨论共同的行业和政府举措和政策,以确保我们的行业持续发展健康。很少有行业拥有这样的机构,因此WSC从第一天成立起,就一直是我们行业致力于促进半导体行业公平和开放的国际合作和政策的光辉典范。例如,WSC成功推动了半导体产品贸易的全球免关税环境,包括将多组件、多芯片和多组件封装(MCO和MCP)添加到WTO信息技术协议中。最近,WSC 成员之间的合作对于在新冠疫情强制关闭期间保持半导体业务的正常运行至关重要。通过 WSC 建立的这种牢固的关系和信任对于确保我们的全球行业持续繁荣至关重要。


信息技术协议

SIA 与来自世界各地的 40 多个其他全球协会一起,继续呼吁 WTO 再次扩大信息技术协议 (ITA:Information Technology Agreement)。ITA 最初由 WTO 于 1997 年发起,旨在取消从手机到电脑等多种科技产品的关税。虽然 ITA-2(上一轮产品扩展)在 2015 年获得了令人印象深刻的 1.3 万亿美元的科技贸易额,但在接下来的八年里,尽管科技行业正在蓬勃发展,但该协议中没有添加任何其他产品。对数字技术的需求呈指数级增长。全球工业界必须共同努力推进世贸组织 ITA 的另一个产品扩展。这比以往任何时候都更加重要,因为取消关税将使全球市场更容易获得负担得起的创新产品,包括那些对于应对气候变化、促进远程工作和学习以及拯救和延长生命至关重要。


地缘政治紧张局势和半导体


美国和中国是半导体全球供应链中的关键参与者,推动行业创新和市场扩张。中国是最大的半导体单一市场,占美国公司销售额的36%。中美关系日益紧张,对供应链弹性、市场准入以及最终美国半导体产业基础的竞争力构成短期和长期风险。


近年来,两国都宣布了前所未有的投资和政策,以发展国内半导体生态系统并确保经济和国家安全。半导体在双边紧张局势中发挥了核心作用,鉴于最近的经济和地缘政治挑战,半导体已成为各种限制性政策的对象,这些政策阻碍了美国公司在中国市场公平竞争的能力。


归根结底,强大的半导体行业植根于良性创新循环,依赖于进入能够支持研发投资规模的全球市场。如果无法进入这些全球市场,美国公司就会失去为美国资本扩张和研发提供资金所需的规模。与此同时,业界认识到需要采取针对性强的多边贸易限制措施,以解决离散的国家安全问题和供应链脆弱性,同时确保美国半导体行业的商业竞争力。


全球半导体产业


在过去的三十年里,半导体行业经历了快速增长并产生了巨大的经济影响。芯片性能和成本的改进使得 20 世纪 90 年代从大型机到 PC、2000 年代网络和在线服务以及 2010 年代智能手机革命成为可能。这些基于芯片的创新创造了令人难以置信的经济效益。例如,从 1995 年到 2015 年,全球 GDP 估计有 3 万亿美元直接归因于半导体创新,另外还有 11 万亿美元的间接影响。半导体对我们的现代世界至关重要,这就是为什么半导体的长期市场需求仍然强劲。


继 2021 年 5,559 亿美元的强劲销售额之后,2022 年全球半导体销售额增长 3.2%,达到 5,741 亿美元。继疫情期间的大部分时间出现巨大增长之后,半导体销售在 2022 年上半年表现强劲。但通胀、消费者支出减少以及半导体需求减弱等宏观经济因素导致下半年销售额下降。世界半导体贸易统计 (WSTS) 预计,到 2023 年,全球半导体行业销售额将降至 5150 亿美元,下降 10%。然而,当前的短期低迷并没有改变这一基础技术的长期增长前景仍然非常光明的现实。


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未来十年,半导体技术的进一步创新将催生一系列变革性技术,包括人工智能 (AI)、自动驾驶电动汽车和物联网 (IoT)。事实上,半导体需求的长期增长动力已经牢固存在。但半导体与其所服务的市场之间的关系确实是共生的,因为半导体本身的创新有助于刺激进一步的市场需求并完全开辟新市场。例如,半导体本身的进步使连续几代的蜂窝技术成为可能,最终导致了 5G。然而,2022 年的需求驱动因素经历了一些意想不到的变化,这些变化在很多方面预示着汽车半导体、人工智能创新和 5/6G 技术的未来增长趋势。


2022 年,工业、消费和汽车行业的半导体最终用途销售市场份额发生变化。这些行业历来占销售额的三分之一,然而,市场份额的增长意味着需求趋势的变化,这将在未来十年为芯片行业提供动力。到 2030 年,汽车、工业和消费电子行业的创新确保行业持续增长,销售额可能达到 1 万亿美元。为了满足对芯片日益增长的需求,半导体公司在这十年中投入了数十亿美元的新投资。


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美国半导体市场份额


半导体是美国发明的,

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