美国的半导体战略（英）布鲁金斯学会

2022年10月 美国半导体战略 克里斯托弗·a·托马斯。 执行概要 半导体是数字经济的命脉。半导体行业已经走到了美国和其他国家政治话语的前台。来自美国经济竞争对手的推动和国内产业面临的挑战，加上供应链短缺，促使人们呼吁美国政府“做点什么”来支持该行业。最明显的回应是CHIPS法案，该法案为国内半导体制造设施分配了390亿美元的政府资金，并为半导体研发（R&D）和劳动力计划分配了数十亿美元的资金。1 许多人认为美国在半导体制造中所占份额的下降是采取这些措施的理由，其他国家的“不公平”补贴是根本原因。大部分辩论都集中在评估其他国家正在做什么并匹配他们的计划。 当然，基准测试不是一种策略。自愿退出全球市场不是一种策略。解决短期产品短缺（以行业无法解决的方式 ）不是一种策略。事实上，在撰写本文时，该行业需要资金来解决短缺的论点听起来很空洞，因为对个人电脑和智能手机的半导体制造商的需求下降。2这种“下行周期”不仅有利于这些产品的消费者，而且还将政策辩论转移到一个更合适的问题上：美国如何建立一个可持续的 、以市场为中心的半导体政策。 利用美国金融、工业和学术环境的优势共同加速该行业的发展——不仅仅是几年，而是未来十年？美国如何确保半导体领域的全球竞争 不是围绕转移制造能力进行“零和”谈判，而是竞争带来了美国最好的一面：它利用世界上最好的科学家和 企业家解决棘手的技术问题，围绕这些解决方案建立业务，并将这些解决方案扩展到世界？ 简而言之，美国如何建立一个开放、全球性、长期、坚定、耐心和成功的政府战略？ 为此，政策必须认识到竞争优势并非来自效仿他人的做法（为此 美国的能力不是合适的），而是来自深化美国地位的现有优势。美国的这些优势是深远而广泛的，不容小觑。 我建议政府的政策不仅要注重提高美国的制造能力，还要全面加强整个半导体产业，使其能够承受供应冲击，推动技术转型，并赢得未来的产业控制点。 基础研究和研发突破的商业化是未来成功的要素，并将决定全球半导体制造足迹，就像补贴一样。 我建议使用CHIPS法案的资金作为政府基金的股权资本，该基金可以通过行业和华尔街共同投资扩展到超过3000亿美元，并且可以 通过利用美联储资产负债表降低行业资本成本。该基金将是自我补充的，因为它将利用美国的创新来资助具有市场水平回报率并为政府带来可观回报的项目。然后，这些回报将再投资于美国在3年、4年、5年和10年后面临的下一组挑战。 而不是复制将所有希望寄托在单一国家冠军身上的政策，通常使他们背负着可能或 股权基金可能无法实现，它将拥有多层金融和工业合作伙伴 -能够向小型和大型公司提供资金-并将在价值链的各个层面和整个生态系统中运作。 我敦促这个美国政府基金不要与其他国家的激励措施竞争 ，而是鼓励它与那些愿意透明地共同投资于不断发展的、全球性的、多样化的、去风险的、以市场为导向的半导体行业的人合作。由此产生的强大的全球供应链，在欧洲和亚洲拥有更多的集群和第二个供应来源，只会对美国有所帮助。 在创建该基金的同时，美国可以解决成功的其他障碍 。该国根本没有足够的工程师来建造和增加计划中的生产设施-有针对性的加速移民必须立即开始。在美国建造和增加制造工厂（fabs）比在亚洲需要长达一年的时间。这种自我造成的缓慢步伐如果不加以解决，将使那些在美国建立的公司失去数十亿美元的机会和技术领先地位，从而抵消政府资助的数十亿美元的任何好处。该基金将有一个政策部门 与联邦和州政府合作，积极简化许可要求 并缩小时间差距。很少有企业家、教授和风险投资家在未来的半导体技术和应用上冒险——政府资金可以成为扭转这一趋势的催化剂，而不会赋予基金挑选赢家的权力。 最后，为了有效地执行长期、坚定和耐心的投资计划，美国需要一个新的混合政府团队，能够评估、构建和监测半导体和金融交叉领域的投资。政府需要迅速从半导体、金融和政策领域招募这个团队，并（通过立法行动 ）使团队免受短期政治考虑的影响，同时保持民选领导人的监督能力。作为执行美国半导体战略的主要联络点 ，该团队将确保其作为决策机构角色的速度、一致性和清晰度。它将通过不同的政府、通过行业周期、通过新一代技术以及通过地缘政治优先事项的变化来运作;通过这样做，它可以继续与全球行业合作，以实现一个有弹性、获胜、全球化和市场驱动的美国半导体行业。 政策建议的导言和摘要 半导体是一种具有特定电性能的物质，是计算机、服务器、移动电话和所有其他电子设备的基础。它通常是一种固体化学元素或化合物，在某些条件下导电，但在其他条件下不导电。导体是可以导电的物质，二极管是不能导电的物质。 半导体具有位于导体和绝缘体之间的特性。二极管、晶体管和集成电路（IC）均由半导体制成。3 全球半导体产业对所有发达经济体都至关重要。美国半导体行业对全球领导地位和经济福祉也至关重要 美国。该行业直接提供了近30万个美国工作岗位，并间接支持了整个供应链和发展生态系统中的100多万个工作岗位。4它代表了该国领先的出口行业之一，年价值约为500亿美元。它每年在研发上投资近400亿美元。半导体行业还有助于巩固美国的国家安全，巩固美国在网络安全和国防领域的领导地位，因为 半导体的前沿推动了国家安全工具的进步。通过确保美国能够引领全球技术创新的步伐，半导体行业在外交和经济政策方面具有巨大的战略优势。5 然而，如下所述，美国在半导体领域的领导地位面临严峻挑战，并且 美国供应链,创建地缘政治风险。 总部位于美国的公司约占全球半导体销售额的47%，但美国本身的装机容量仅为10%。 过去几年，在增加对美国工业的投资方面取得了切实进展。英特尔提议投资 200亿美元在俄亥俄州的半导体工厂（即新开发的地点）。6全球最大的半导体制造商台湾积体电路制造公司（TSMC）正在亚利桑那州建造一座制造工厂。7另外两家大型制造商德州仪器（TexasInstruments）和格芯（GlobalFoundries）已宣布计划在德州仪器（TexasInstruments）和格芯（GlobalFoundries）建立新的产能。 德克萨斯州。8但这只是一个新的起点美国政府的策略,而不是结局。 美国政府的努力需要加快这一势头并使其可持续——不仅是为了应对当前的行业问题，而且是为了应对未来几十年。 问题陈述 简而言之,美国半导体行业面临的五个问题: •在其他国家建立规模的前端半导体制造更容易、更快、更便宜;二十多年来，全球和美国公司越来越多地将投资转移到亚洲。 •上游（例如制造过程的投入）和下游（例如电路板和其他集成半导体的系统）行业提供支持 半导体制造主要位于美国境外，增加了净交付成本和上市时间 对于美国的端到端供应链与亚洲的端到端供应链 。9 •美国风险资本市场在半导体新公司上花费的资金微不足道（<1%） 行业，从未真正成为尖端芯片开发业务的主要贡献者 。10更多的半导体初创公司（尽管质量差异很大）在中国建立的比在美国建立的。 •美国在材料、物理、化学和电子科学的探路研发方面的压倒性支出优势已经减弱。虽然联邦对研究的资助“仅”从1990年代占国内生产总值（GDP）的1%下降到2020年的约0.7%，但非国防通用科学 （最适用于半导体的类别）的实际资金在过去10年中仅增加了5亿美元或5%，在此期间，该行业的规模翻了一番，美国GDP增长了50%。11 •美国半导体劳动力虽然质量非常高，但正在老龄化 ，增长速度太慢，无法确保美国在未来的领导地位 。 地缘政治对手有一本建立本国半导体产业的剧本，并一直在努力执行。美国是否应该简单地对这些努力进行基准测试并与之相匹配，以补贴换补贴，以减税换减税？这意味着什么？这可能包括建立一个自上而下的技术自力更生任务，呼吁该行业在美国建立整个供应链，压制工资，迫使全球公司投资 美国或失去市场准入，使政府成为无利可图或有政治关系的半导体企业的（事实上）最大股东，迫使政府补贴的公司在美国境内进行所有研发或制造，迫使客户“购买美国”，并允许 通过空白支票补贴补贴公司维持负利润率或负资本回报率。 这是行不通的。在一个拥有复杂、集成、高效的全球供应链的行业中，同时为美国芯片行业提供食物并购买其产品，任何对自力更生和本地化的拟议要求都将缩小美国在该行业的份额。在一个成功需要不断创新、速度和获得最优秀人才的行业中，仅靠金钱是不够的。在一个以资本效率为最高目标的经济中，仅仅作为赠款和补贴提供的资金永远不够。 此外，跨行政部门和不断变化的国会任期维持补贴的政治意愿肯定会失效。它总是过去。这种持续的不确定性本身会破坏补贴的任何积极的持久影响，因为公司将不得不不断计划停止政府在该部门的施舍。 这就是为什么美国需要一个战略性而非政治上方便的国家半导体政策。战略是关于你与竞争对手的不同之处;它需要建立在核心竞争力的基础上，而不是希望你有其他能力。我们需要一个其他国家，无论是盟友还是竞争对手，根本无法效仿的政策路线图。我提出的半导体战略建立在美国的优势之上，其中包括以下内容： •庞大而成熟的资本提供者，在各个发展阶段都具有跨技术专业知识; •华尔街无与伦比的金融工程能力，可以利用其他国家梦寐以求的资本效率; •风险投资行业将新技术转化为有利可图和可扩展的全球商业模式的独特能力; •一系列法律和案例，提供世界上最好的投资者保护和披露要求; •最有经验和创新的工程师库，以及对全球顶尖人才有吸引力的文化; •直接接触全球最大的半导体采购商和最大的半导体产品终端市场; •接触具有一流全球销售和采购能力的半导体公司领导团队; •一套深厚而有成就的世界级研究型大学，在建立突破性商业化途径方面拥有丰富的经验;和 •最重要的是，与其他国家和地区建立信任关系 ，这些国家和地区也拥有半导体领导地位和巨大的终端市场需求。 一种加速这些优势并利用它们通过市场驱动的投资来弥补劣势的战略——例如，通过资助晶圆厂自动化突破减少劳动力需求—成功的机会要大得多。提供不止一次性行业利益的战略将有助于设计一个重新增长、创新和在岸制造业领导地位的长远未来。 基于芯片的行为:一个新的国家美国的半导体政策和基金 我们提案的核心是分配CHIPS法案半导体的一部分 作为国内政府基金（以下简称美国半导体基金或基金）的股本提供资金。12通过大量行业和华尔街的共同投资 ，这种股权将推动3000亿美元或更多的行业投资总额。投资将变得自我补充，利用 美国的创新，以开发具有市场水平回报率的项目，为政府创造可观的回报和辅助税收收入，并加强全球半导体供应 连锁店需要在工程和制造方面拥有大量的美国存在。换句话说，我认为CHIPS法案中的制造激励措施以及部分研发资金是永久性资本，由经验丰富的专业人士在以下基础上进行投资。 战略和财务原则，而不是作为公司通过政府游说竞标的补贴和赠款的集合。 该基金将通过低风险、高回报的投资增长，为国家和半导体行业支付更高的股息，从而随着时间的推移增加影响力。 共同投资是基金的首要目标。最近批准的520亿美元并不是一个每年在研发和资本支出上花费近3000亿美元的行业的游戏规则改变者（仅台积电就承诺在未来三年内投资超过1000亿美元，而三星将在10年内投资超过1500亿美元用于领先的逻辑制造能力）。13实现美国在供应链的单一部分（例如前沿逻辑前端制造）的目标，也意味着在未来10年内增加五个或更多的晶圆厂-每个晶圆厂可能需要200亿美元的启动投资，然后需要数十亿美元用于持续升级。仅价值链的这一部分就需要远远超过目前拟议的资金，而其他部分也需要大量投资。如果各细分市场之间没有平衡，所有行业参与者都会从第一天起质疑以美国为中心的全球制造中心的可持续性。因此 ，任何国家半导体政策的规模都需要与行业投资需求的规模相匹配。这一努力显然不能只落在政府的肩上，但如果没有吸引第三方资本来扩大基金组织的综合解决办法，这一努力就会落在政府的肩上。 连续性和一致性是第二个目标。半导体是终极的长期游戏。很少有项目在不到五年的时间内收回成本;攀登领导地位是艰难而艰巨的;一旦