《美国芯片基金战略》对我国的启示和借鉴

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王花蕾 互联网天地杂志

摘要：2022年美国《芯片法案》通过并确定对商务部拨款500亿美元。9月，商务部发布《美国芯片基金战略》，对资金使用情况进行分配，明确了四个战略目标和三个主要投资领域，并明确了计划实施管理和组织机构设置情况、对申请相关资金的企业要求等。该战略注重从生态视角发展芯片产业、注重价值链和产业链融合创新、鼓励研究机构和企业参与人才培养等做法均对我国有借鉴意义。
关键词：芯片法案; 芯片战略; 芯片投资
0 引言

虽然总部设在美国的半导体公司在全球半导体设计者中占主导地位，美国半导体收入占全球半导体收入近一半，但对先进制造业的长期投资不足以及私营公司向海外设施的转移，最终阻碍了美国在国内制造半导体的能力。2020年美国制造的芯片仅占全球芯片制造的12%，低于1990年的37%，封装份额更是 降到3%。美国发现自己越来越依赖外国供应链来满足其广泛的微芯片需求，尤其是先进芯片。美国领先科技公司苹果、亚马逊和谷歌产品中约90%的芯片，以及美国军方使用的90%芯片都依赖于台积电提供。美国认为，这不利于其供应链安全和国家安全。为此，2021财年美国国防授权法案授权联邦政府资助半导体制造和研发活动（简称“芯片计划”），2022年《芯片法案》再次对芯片计划授权，并对商务部拨款500亿美元，促进相关技术、生产制造和人才培养，以提高美国的长期竞争力和创新优势。2022年9月6日，美国商务部发布《美国芯片基金战略》（A Strategy for the CHIPSfor America Fund），明确了500亿美元的投资方向。以下介绍战略主要内容，并提出相应启示。

1 战略背景

过去30年，半导体制造业发生了巨大变化。美国不再是世界上最先进的半导体生产国，其芯片产能仅占全球产能的10%，包装、组装和测试产能仅占全球的3%，超过三分之二的最先进产能在中国台湾。导致出现这一局面的主要原因在于：在美国建造和运营制造设施的成本太高，对生产制造的投资相应较少，难以掌握创新工艺，工人缺乏技能，导致制造下一代芯片非常困难，也造成了对少数大型代工厂的依赖。

美国在半导体设计、研发方面虽有很大优势，但也面临脆弱性。芯片需要小批量生产以调试和验证设计，但美国缺乏相关的代工和封装设施。在全球范围内，原型制作和验证设计的成本都在上升。缺乏指导半导体业设备、材料和制造工艺并行开发的路线图。在吸引和留住国内外半导体专家方面面临困难，半导体新设备和新材料的开发成本较高，时间较长等。

随着摩尔定律逐步接近极限，新的硬件突破需要来自先进封装、新架构、新颖的工具和替代材料。成熟工艺芯片对海外代工厂的依赖度需要降低，避免因为供应链中断而导致使用相关芯片的生产线停工。半导体制造成本呈指数级增长，新的前沿晶圆厂现在成本超过100亿美元，先进芯片的设计成本有时超过1亿美元，行业进入门槛提高。半导体供应链较为脆弱，建立更具弹性的国内和全球供应链对于保护美国经济增长和控制企业及消费者的成本非常重要。

芯片计划制定的初衷就是解决上述问题，增加芯片产能，完善成熟芯片供应链，并强化先进技术研发，以提高美国产业竞争力。《美国芯片基金战略》为这一目标的实现规划了投资领域，明确了组织管理要求和对申请机构的大致要求。

2 战略目标和投资领域

2.1 战略目标

根据2021财年国防授权法案和《芯片法案》的要求，美国商务部拟通过《美国芯片基金战略》达成以下四个战略目标，以重振美国半导体产业：其一，投资生产对美国具有战略意义的芯片，尤其是先进技术芯片；其二，在美国构建充足、可持续和安全的半导体供应链，以满足国家安全和关键产业的发展需要；其三，加强美国在研发方面的领导地位，促进下一代半导体技术、应用和行业发展；其四，培养多元化的半导体产业劳动力，促进半导体业繁荣。

《芯片法案》还创建了一项新的举措——先进制造业投资税收抵免(investment tax credit，ITC )，由财政部国内税务局管理。根据ITC，2023年1月1日至2026年12月31日期间开工建设的项目，可抵免半导体先进制造设施和其他有形财产投资金额的25%。显然，美国芯片基金的目标不仅仅是支持建设一些半导体制造设施或“晶圆厂”，而是维持一个充满活力的国内产业，以支持高质量的工作机会、多元化的劳动力和强大的供应商基础，同时振兴半导体制造，加快美国半导体设计、材料和工艺创新，并造福于更广泛的经济。

2.2 投资领域

该战略计划将500亿美元投资到三个领域：先进半导体制程、成熟工艺半导体供应链和半导体研发领域。

2.2.1 先进半导体制程

预计将投资280亿美元在美国建造逻辑芯片和存储芯片的先进生产制程，并以直接拨款、签订合作协议、为企业提供贷款补贴或贷款担保等形式拨付，尤其侧重于资助涉及多条高成本生产线和相关供应商生态系统的项目。芯片补助金仅占半导体行业总投资的一小部分，加上税收减免、私人投资、贷款以及州和地方资金，该行业的总投资将是芯片补助资金的许多倍。

2.2.2 成熟工艺半导体供应链

向成熟工艺半导体供应链投资100亿美元，以满足美国国防、汽车、信息和通信技术以及医疗设备等关键领域的半导体需要。该笔款项可以通过直接拨款、签署合作协议、为企业提供补贴贷款或贷款担保等形式提供，相关项目享有税收减免优惠。

2.2.3 半导体前沿技术研发

投资110亿美元用于加强美国在研发方面的领导地位。这笔资金将用于建设一个国家半导体技术中心、三个新的美国制造研究所，以及设立一个国家先进封装制造计划和一个计量研发计划，为半导体生态系统创建一个更有活力的创新网络。

国家半导体技术中心（NSTC）是一个公私合营的实体，重点从事半导体设计及新的制造工艺、工具和材料研发，制定技术标准和路线图以指导材料、工具、软件和最终应用程序的同步开发，改善从实验室到晶圆厂的生产流程，有望成为该国半导体行业的卓越中心。人才培养也是NSTC需要承担的任务之一。商务部会协调NSTC的人才培养活动，并与国家科学基金会(NSF)以及拜登政府设立的芯片实施指导委员会、根据2021年国防授权法案设立的微电子领导小组委员会就人才培养问题加强协调。2022年《芯片法案》为NSTC提供的资金主要为种子资本，之后将引导企业、大学、投资者和其他政府机构（包括州和地方各级的机构）提供资金。CHIPS研发办公室负责孵化NSTC及其公共资金的使用和管理问题，努力确保NSTC有清晰的愿景、有效的治理结构和可持续的10年期发展计划。

在封装制造方面，将传统封装带回美国在经济上不可行，美国将努力提高先进封装的竞争力。预计到2024年，美国将获得50%的封装收入。标准和技术研究院将制定国家先进封装制造计划，以创建强大的国内先进封装能力，包括基板生产、异构集成以及与各种新材料系统的整合。标准和技术研究院将与参与者合作建立一个试点封装设施，以实现新方法和流程的测试和集成，并与NSTC紧密结合供半导体业者使用，最终形成一个实体的封装测试网络。

美国制造是一个由16个机构组成的全国性制造业创新网络，涉及制造企业、政府和学术组织，负责为成员提供最先进的制造设施和设备，以促进制造技术研究、将新产品推向市场并培训劳动力。标准和技术研究院将新建至多三个专注于半导体技术的美国制造研究所，新研究所将强调运用虚拟化和模拟技术进行晶圆生产，提高制造过程、材料处理和物流自动化，以降低成本，减少创新障碍。

计量（Metrology）研究。在整个制造过程中，计量是实现半导体高产量和高质量制造的重要组成部分，行业的进步对材料纯度、缺陷容限、材料性能和在线工艺都有严格的要求。只有计量能力迅速提高，投资才能产生充分的价值。标准和技术研究院将扩大计量研究计划，以实现下一代半导体制造的计量、标准和工艺能力突破。

3 计划实施管理

为更好地落实“美国芯片基金”战略，商务部特别设立了两个新的机构：芯片项目办公室(CHIPS Program Office，简称CPO)和芯片研发办公室(CHIPS R&Doffice)，CPO是芯片项目的主导单位，旨在实施芯片计划，并为相关方提供政策性支持和指导。CPO与商务部部长办公室和负责标准与技术的副部长密切合作，协调商务部内所有涉及芯片的工作和活动。CPO还将与芯片实施指导委员会(CHIPS Implementation Steering Council)一起参与白宫领导的协调工作，确保美国多个政府部门能够密切配合、切实有效地实施芯片法案。CHIPS研发办公室将与商务部标准和技术研究院合作孵化NSTC，并管理相关的产业咨询委员会以及美国制造项目和先进封装、研发活动。

申请机构提交补助申请后，CPO负责对严格审查申请材料，以确保项目在经济上可行并符合芯片基金总体战略。审查通过者将接受CPO各种绩效报告、审计和监督条件的监督。接受资金补助的私营部门不能将任何公共资金用于股票回购或向股东支付股息。补助金不是一次性支付的，而是随着项目的推进，CPO逐步拨付的。CPO将严格监督资金使用情况，包括项目延误、知识产权交易以及在某些国家的投资情况等。如果受助人滥用补助金，CPO将会追回资金或寻求其他补救措施。

CPO将与相关部门及美国盟友合作，提高美国和盟国半导体供应链的整体弹性。国际合作将侧重于提高市场透明度，包括共享公共投资和供应链中断的信息，减少上游材料和下游行业的地域集中度，促进投资保护和国家安全承诺，限制行业补贴升级。CPO联合美国国际开发署、进出口银行和国际开发金融公司等机构将与管理美国芯片国际技术安全和创新基金（the CHIPS for AmericaInternational Technology Security and Innovation Fund）的美国国务院加强协调，以支持国际半导体供应链建设。

4 申请范围和条件

补贴资金的详细指南将于2023年2月初公布，但有一些原则是明确的，如资金必须用于美国的设施，不能用于在国外建造或运营的设施，国内外企业都有申请资格。该战略还重申了拜登签署芯片法案时提到的“护栏条款”，确保获得补贴者不会向国外转让最新技术，10年内禁止从事涉及“实质性增强中国等关切国家的半导体制造能力”的任何重大交易。在该战略中，商务部进一步提出了企业获得补助的一系列条件，包括：

CPO将鼓励私人投资。芯片计划是一项长期的计划，仅靠390亿美元的联邦资金和税收抵免不足以产生满足国家和经济安全所需的产业能力。商务部鼓励利用其他资金，鼓励半导体公司探索创新性融资结构，降低资金整体成本。

建立半导体生态系统。资助申请者可以是从事半导体或其材料、设备的生产或研发的私营企业、非营利实体。CPO将鼓励企业与投资者、客户、设计师、供应商、国际公司等开展合作，以促进创新，降低风险。

商务部希望优先资助州和地方给予较大支持的项目。这些项目的溢出效应会更大，有助于提高地方竞争力和整体经济效益，促进区域和地方产业集群以及半导体生态系统发展。

建立安全且有弹性的半导体供应链。努力提高半导体供应链的安全性，优先投资解决的供应链风险包括但不限于以下几方面：需求可见性差，采购单一，交通、运输和物流瓶颈，与天气有关的供应链中断，信息伪造和篡改，知识产权盗窃和网络安全漏洞。

满足日益增长的人才需求。芯片不同工种的需求都在增加，如工艺工程师、材料科学家、工业操作专家、工程技术人员、设备操作员和安装人员，以及洁净室建筑师、高纯度焊工和管道安装工等，

必须创新人才培养和培训方式。商务部鼓励雇主、培训机构、工会等相关方加强合作，提供更多的带薪培训和体验式学徒计划。提供包容性发展的机会。商务部力求确保芯片投资为广泛的利益相关者和社区创造利益，包括初创企业和少数族裔、退伍军人和女性创建的企业以及农村地区的企业等。

提供明晰的财务计划。申请机构需要提供项目和企业的详细财务数据，商务部将会详细考察项目的财务因素，包括申请者对项目的贡献、项目的债务和股权比率、贷款偿还条件以及贷款担保、费用和成本等，确保每个项目的财务情况清晰透明。

5 对我国的启示和借鉴

美国芯片基金代表了拜登政府和国会的一项重大承诺，被认为是维护美国国家和经济安全的关键驱动力，也是下一代芯片技术和产业创新的基础，该战略给国内提供了多方面启示和借鉴。

从生态视角发展芯片产业。虽然美国芯片业研发设计优势明显，制造能力不足，但美国没有仅仅投资于制造环节，而是全面投资于材料和工艺研发、封装制造、人才培养各方面，以期促进半导体生态健康发展，维护美国制造业领导地位。

注重价值链和产业链融合创新。美国在打通研发、设计、制造、封装整个 价值链的同时，致力于培育国防、汽车、信息和通信技术以及医疗设备等关键领域的本土化供应链。这些行业对先进芯片需求不高，应用较多的是成熟工艺芯片，建立相关供应链既能保证关键领域供应链安全，又能从应用端促进芯片业加快迭代发展，实现价值链和产业链相互促进、共同发展。
鼓励研究机构和企业参与人才培养。人才培养是该战略的重要目标之一，但从500亿资金的投向看，并没有人才培养方向，这意味着人才培养工作被融入其他三个投资方向中。战略指出，人才培养是国家半导体技术中心需要承担的任务之一，商务部将协调其人才培养工作；同样，对申请企业提出的要求中也包括：商务部鼓励雇主、培训机构、工会等相关方加强合作，提供更多的带薪培训和体验式学徒计划。显然，美国不仅将芯片人才培养作为教育机构的职责，也作为研发机构和企业的一项重要职责，鼓励各方共同参与，有助于培养实践能力强的芯片人才。

原文刊载于《互联网天地》2022年11期，作者单位：国家工业信息安全发展研究中心信息政策所