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美國芯片法案的背後

生活 更新时间:2024-11-27 23:34:07

【編者按】本文由作者授權,轉載自公衆号“學術plus”。

2022年9月6日,美商務部發布《美國資助芯片戰略》(A Strategy for the Chips for America Fund)。該戰略報告共20頁,概述了美國總統拜登上個月簽署的500億美元《CHIPS芯片法案》的具體實施方案、戰略目标及指導原則。美國商務部稱,為美國CHIPS計劃提供具體申請指導的資金文件将于2023年2月初發布。

《美國資助芯片戰略》主要分為四個部分:指導原則、美國半導體工業背景、實施CHIPS計劃的組織,與申請芯片資助的條件。本文主要梳理報告中的戰略原則、項目與措施、涉及的組織機構職責等内容,僅供參考。

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1.目标與原則

1.1 《美國資助芯片戰略》戰略目标

美國美商務部為“美國資助芯片戰略”确定了四個戰略目标:

  • 投資在美國生産具有重要戰略意義、尤其是采用先進技術的半導體芯片
  • 确保為關鍵制造業提供充足、可持續和安全的芯片
  • 加強美國半導體研發領導地位,促進和抓住下一批關鍵技術、應用和産業
  • 培養多樣化的半導體勞動力,建立強大的社區,共創半導體行業繁榮

1.2 《美國資助芯片戰略》戰略指導原則

美國商務部以平衡美國半導體行業的迫切需求和國家長期戰略為目标,鼓勵芯片行業參與者與公共部門之間建立持續且連貫的合作。為此,美國商務部此次發布的《美國資助芯片戰略》遵循拜登總統在第14080号行政命令《2022年芯片法案的實施》中提出既定的實施原則:

(1)保護納稅人的錢。CHIPS計劃将包括對申請的嚴格審查,以及嚴格合規的問責要求,以确保納稅人資金的合理使用

(2)滿足經濟和國家安全需求。CHIPS計劃必須通過建設國内能力來應對國家和經濟安全風險,減少美國對國外生産的微電子産品過度依賴,并提高美國生産率和競争力。

(3)确保美國在該領域的長期領導地位。CHIPS将為半導體研究和創新建立一個動态的合作網絡,以确保美國在未來産業中的長期領導地位;該計劃将在産品和工藝開發的多個階段支持多種多樣的技術和應用。

(4)加強和擴大區域制造業和創新集群。長期的競争力需要有大規模經濟的支撐和對整個供應鍊的投資,包含制造工廠、供應商、基礎和轉化研究、勞動力計劃以及支持性基礎設施的區域集群,這些将成為競争性行業的基礎。CHIPS計劃将促進半導體制造和創新集群的擴張、創造和協調,使許多公司受益。

(5)促進私營部門投資。成功的CHIPS計劃将響應市場信号,填補市場空白,降低投資風險,吸引大量私人資本。政府在CHIPS計劃中的作用是将财政激勵轉移到大規模的私人生産投資、突破性技術和勞動力上。CHIPS計劃将鼓勵新的降低風險的生态系統協作,建立在美國優勢的基礎上,并促進此類投資。

(6)為廣泛的利益相關者和社區創造利益。成功的CHIPS計劃除了支持半導體公司之外,還将為初創企業、工人、小企業、退伍軍人或婦女創辦的企業、農村企業、大學和學院以及州和地方經濟帶來好處;鼓勵與欠發達地區和人口的聯系,以吸引新的參與者加入半導體生态系統。

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2.項目與舉措

國防部的CHIPS計劃将由三個不同的項目組成,每項舉措都解決一系列戰略挑戰,有着不同的時間節點和實施進度

2.1 對尖端邏輯芯片和内存芯片制造集群的大規模投資

CHIPS計劃旨在建立國内領先邏輯和存儲芯片的生産,這些芯片需要當今最複雜的工藝。美商務部将尋求建造或擴建制造工廠的建議,以制造、封裝、裝配和測試這些關鍵部件,特别關注涉及多條高成本生産線和相關供應商生态系統的項目。

美商務部的目标是在2022年芯片法案頒布後的六個月内開始征集申請。CHIPS計劃辦公室(CPO)的流程将包括初步申請階段,這将使申請人能夠在提交完整的申請之前獲得CPO的反饋。

2.2 擴大已成熟和新興一代芯片以及行業供應商的生産制造能力

CHIPS計劃将增加國内一系列節點的半導體産量,包括用于國防和關鍵商業領域的芯片,如汽車、信息和通信技術以及醫療設備。這項倡議廣泛而靈活,鼓勵行業參與者提出有創意的提案。

隻有在經過嚴格的優點審查後,才能提供資金,資金可能包括各種方式,例如贈款、貸款和貸款擔保。根據每個項目的具體情況,财政援助額度可能會有較大差異。

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2.3 加強和推進美國在研發領域領導地位的倡議

研發計劃包括NSTC、NAPMP(先進封裝制造計劃)、美國制造協會和NIST計量投資公司,根據2022年芯片法案,它們總共獲得了110億美元的資金。

這一系列計劃旨在為美國的半導體生态系統創建一個動态的、新的創新網絡。這一願景将需要多年的持續投資,并需要與從事半導體研究的其他利益相關方合作。長期回報将是商務部新成立芯片計劃辦公室(CPO)和芯片研發辦公室的重點任務,使其成為美國國内經濟的創新引擎。

3.組織機構

組織機構設置、監督與協調

3.1 組織機構的創新與合作

為實施CHIPS計劃,國防部準備在NIST建立兩個新的辦公室,即CHIPS計劃辦公室(CPO)和CHIPS研發(R&D)辦公室。

  • CHIPS計劃辦公室(CPO)是一項重要的體制創新:

美國商務部部門内協調。CPO将與部長辦公室和負責标準和技術的美商務部副部長密切合作,确保協調部門内所有與芯片相關的活動。

美國國防與政府主要機構的協調。CPO還将積極參與白宮領導的協調工作,包括芯片實施指導委員會,以确保整個政府的芯片實施緊密相連,如國防部、能源部和國土安全部、國家情報總監辦公室、國家科學基金會和美國貿易代表辦公室。CPO将利用這些機構的技術專長。

第9902條的問責、報告和監督。CPO将嚴格監督資金的使用,包括強制執行CHIPS法案中的許多重要護欄,涵蓋政府資金、項目延期、引發國家安全問題的知識産權交易,以及在相關國家的投資。CPO可以根據需要并在符合法律的情況下開發其他護欄,以最大限度地實現聯邦投資的公共目的,并防止接受者尋求規避法定要求。如果接受者濫用納稅人的錢,CPO将收回資金或尋求其他補救措施。

國際合作與協調:CPO将與相關政府部門和其他機構合作,與為半導體生産提供資金或開發關鍵研發、勞動力和供應鍊能力的盟友合作。這一合作将提高美國及其盟國半導體供應鍊的整體彈性。國際合作将側重于提高市場條件的透明度,包括分享關于公共投資和供應鍊中斷的信息,旨在減輕供應過剩的風險,并确保美國在制造業和研發投資的戰略性。協調措施将包括努力減少上遊材料和下遊産業的區域集中。CPO、商務部和其他相關機構将與盟友和夥伴合作,促進投資護欄的制定和對國家安全承諾。最後,協調将尋求限制行業補貼的升級,促進政府必要和适當的資助。

國内外金融支持與合作。CPO和相關政府部門将與國務院協調,為美國國際技術安全和創新基金實施CHIPS。CPO和相關部門局将與美國國際開發署、進出口銀行和美國國際開發金融公司合作,努力支持國際半導體供應鍊活動和項目。

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3.2 國家半導體技術中心(NSTC)

美商務部将NSTC定位為美國半導體行業的卓越中心,作為一個公私合營的實體,囊括工業界、大學、國防部、能源部和國家科學基金會等多方力量,旨在提供原型能力、建立投資基金,并擴大勞動力發展計劃。NSTC的孵化工作将由CHIPS研發辦公室負責,以确保公共資金使用的問責制和管理。NSTC作用具體包括:

NSTC以《2022年芯片法案》提供的資金作為其種子資本,來推動半導體和微電子創新的重要力量,并得到企業、大學、投資者和其他政府機構的财政和項目支持

NSTC将負責建立行業計劃,以确保NSTC在滿足國家安全和計劃商業目标的同時,響應長期市場需求,并建立一個長期财務可持續性計劃

NSTC将吸引全球合作者和研究夥伴,共享未來技術發展機遇

NSTC将促進勞動力發展,需要全國範圍的合作和資金支持,以建立擴大半導體産業所需的勞動力渠道

3.3 國家先進封裝制造計劃(NAPMP)

半導體封裝屬于勞動密集型産業,主要集中在亞洲地區。目前,包括國防設備在内的許多舊設備和應用依賴于傳統封裝。雖然将傳統封裝回流美國在經濟上極具挑戰性,但美國可以聚焦發力于先進封裝領域競争,預計到2024年,美國本土先進封裝将産生50%的封裝收入。

為了擴大美國在先進封裝領域的能力,NIST将建立國家先進封裝制造計劃(NAPMP)。美商務部設想通過該計劃構建一個實體網絡,在美國國内創造強大的先進封裝能力,包括基闆生産,異構集成,并有能力與不同的新材料兼容。

3.4 美國制造協會

美國制造業(Manufacturing USA)是一個由16家涉及制造業、政府和學術組織的機構組成的國家網絡,為成員單位提供訪問最先進的設施和設備,以促進研究,推動新産品上市,并培訓勞動力。

美國制造協會預計将強調虛拟化和自動化,并通過更廣泛地采用虛拟化和模拟晶圓生産,以及提高制造工藝和材料處理及物流的自動化程度,顯著提高生産率并節約成本。

3.5 美國家标準技術研究院(NIST)

計量學研究。在整個制造過程中測量半導體的能力是實現高産量和高質量制造的重要部分。對材料純度、缺陷容限、材料性能,和在線過程等方面的測量能力必須迅速提高,芯片投資才能産生全部價值。為此,NIST将擴大正在進行的計量研究計劃,以實現下一代半導體制造的測量、标準和工藝能力的突破。

行業孵化。“芯片研發辦公室”将聯合NIST實驗室和NIST先進制造辦公室與,共同孵化組建國家半導體技術中心(NSTC),并負責管理工業咨詢委員會、先進封裝、美國制造和研發活動。選擇NIST為這些新機構的辦公所在地,是因為其深厚的技術專長、領域重點、公私夥伴關系經驗以及強大的行政職能。

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4.申請資助條件

芯片企業申請資助的條件

4.1 擴大規模,吸引民間資本

CHIPS計劃旨在通過增加美國工廠以及相關組裝、封裝和測試設施的數量和規模來提高美國的制造能力。美國晶圓廠的平均規模隻有亞洲晶圓廠的一半左右。芯片計劃辦公室(CPO)将鼓勵吸引相關供應商和勞動力的大規模投資,從而促進未來晶圓廠的升級和擴張。

4.2 利用合作構建半導體生态系統

芯片計劃辦公室(CPO)将鼓勵行業利益相關者、投資者、客戶、設計師和供應商之間的合作;鼓勵吸引投資者,促進創新,降低風險,增加透明度,并确保投資符合未來的市場需求。這種合作可以包括但不限于:

發起購買信用承諾和其他提高需求透明度的倡議:美商務部鼓勵購買信用承諾和整個供應鍊的合作,以明确未來的需求,提高透明度和信任度,并減輕未來芯片短缺或供應過剩的風險

扶持無晶圓廠設計公司:雖然CHIPS計劃的大部分重點是建設晶圓廠,但商務部也鼓勵那些無晶圓廠設計項目;鼓勵提供更好的設計工具和知識産權訪問、更靈活的訪問晶圓廠資源以及晶圓廠之間更好的設計可移植性的項目

生産商和供應商之間的合作:商務部鼓勵半導體制造商及其上遊供應商(如基闆或特殊化學品供應商)、設備供應商和下遊合作夥伴(如組裝、測試和封裝合作夥伴)之間的合作

4.3 确保财政支持,建立區域和地方産業集群

2021年的國防授權法案(NDAA)要求申請人證明他們已經獲得了州或地方政府的獎勵。這些州或地方可以采取多種措施,如與勞動力相關的激勵措施、不動産優惠措施、對研發的資助等。商務部預計将優先支持包含州和地方一攬子激勵措施的項目。

4.4 建立安全、具有韌性的半導體供應鍊

除了提供直接财政援助,美商務部還尋求提高商用半導體供應鍊的安全性。美商務部希望優先考慮遵守信息安全、數據跟蹤和驗證标準和準則的項目,并在發展和采用這些标準方面進行合作。

4.5 擴大勞動力渠道,以滿足不斷增長的國内勞動力需求

美商務部希望鼓勵包含勞動力發展解決方案的項目,以滿足需求的規模。申請人需要填補各種各樣的角色,包括工藝工程師、材料科學家、工業專家、工程技術人員、設備操作員和安裝人員,以及專業建築工人,如潔淨室建築師、高純度焊工和管道裝配工。實現這些目标需要招聘和培訓上的創新,項目提案還可嘗試将擴展成熟模型的投資作為試點項目。

4.6 為企業創造包容性和廣泛共享的機會

美商務部力求确保CHIPS計劃投資為小型企業帶來可衡量的利益,包括少數民族企業、退伍軍人企業、婦女創辦的企業,以及農村地區的企業。同時優先考慮積極性較強的項目,以确保此類業務被納入建築合同、生産供應鍊、研發以及由CHIPS計劃産生的投資機會。

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5.評析

《美國芯片資助法案》代表了拜登政府和國會的一項實質性承諾,旨在擴大美國在半導體生态系統中的領導地位。半導體生态系統是國家和經濟安全的關鍵驅動力,也是建立下一代創新和産業發展的基礎嘗試。美商務部制定的一系列計劃,反映了國會和政府為解決行業面臨的挑戰而制定的目标,并為共同建設一個更強大、更安全的未來提供機會。

美商務部發布的《美國資助芯片戰略》是繼8月9日拜登簽署《2022年芯片和科學法案》的進一步舉措,其目标在于一是要限制芯片等相關技術的出口,二是花大力氣扶持自己的芯片産業,要将全球芯片中心重新遷移回美國本土,從而遏制住其他國家高科技發展的道路。

該戰略提出國防部拟在美國家标準技術研究院(NIST)布局成立CHIPS計劃辦公室(CPO)和CHIPS研發辦公室,是在近幾年推動芯片制造業回流美國政策在芯片行業的具體行動。無疑将會進一步加劇大國競争博弈,并帶來不可預知的變數,值得高度關注。

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