振兴美国半导体生态系统(英文版)

给总统的报告 振兴美国半导体生态系统 总统办公厅总统顾问委员会 科学与技术2022年9月 关于总统科技顾问委员会 总统科技顾问委员会（PCAST）是由总统任命的联邦咨询委员会，旨在加强白宫内部和联邦机构向他提供的科技建议。PCAST由30位国家思想领袖组成，他们因在学术界，政府和私营部门的杰出服务和成就而被选中。PCAST就涉及科学，技术和创新政策的事项以及涉及科学和技术信息的事项向总统提供建议，这些事项需要为影响经济，工人赋权，教育，能源，环境，公共卫生，国家和国土安全，种族平等和其他主题的政策提供信息。 有关PCAST的更多信息，请参见www.whitehouse.gov/pcast。 总统执行办公室总统科技顾问委员会华盛顿特区20502 总统约瑟夫·R·拜登2022年9月20日白宫尊敬的总统先生： 美国人每天都依赖半导体，甚至没有意识到这一点。它们用于平凡的任务-例如打电话，洗衣服或乘坐公共交通工具-以及不那么平凡的任务-例如为智能武器和自主监视提供“情报”。这些微小的设备已经成为现代生活的方方面面必不可少的，支撑着全球经济和我们的国家安全。半导体是美国第四大S.出口，该行业直接雇佣了近30万美国人，间接占了另外160万个工作岗位。 自20世纪40年代以来，联邦政府通过与工业界和学术界的紧密合作，在半导体产业的发展中发挥了核心作用，使美国成为半导体收入的世界领导者。但领导地位正受到前所未有的挑战。在美国制造的半导体的全球份额已从1990年的37％下降到今天的12％，现在90％的领先半导体制造是在美国以外进行的，主要是在亚洲。 你已经清楚，保持我们在半导体领域的全球领导地位是确保经济繁荣和国家安全的国家优先事项。我们同意。如果不采取行动，美国将遭受失业、技术增长受阻、供应链风险巨大以及经济机会减少的困扰。 CHIPS和科学法案提供了千载难逢的机会，以果断地加强 U.S.面对日益激烈的全球竞争，半导体生态系统。通过将该法案签署为法律，您证明了国家对维持和发展我们的国内半导体生态系统的承诺，并为美国人民带来了好处，包括高质量的工作，技术创新和科学发现。联邦政府和私营部门准备加快美国的半导体制造业，许多新项目即将破土动工。 因此，我们的报告重点是对研发（R＆D），创业公司，教育和劳动力发展的变革性投资，这些投资对美国的长期健康和竞争力至关重要S.半导体生态系统。我们建议采取行动，最大限度地利用CHIPS和科学法案中用于半导体研发的110亿美元的历史性承诺： 建立广泛的联盟：我们为拟议的国家半导体技术中心的结构提供了一个框架，以分享美国各地良好工作和教育机会的好处。 专注于教育和未来的劳动力：我们建议一部分资金用于建立国家微电子培训网络。 促进创新：我们建议将一部分资金用于为初创公司和学术研究人员提供财政支持，并获得最先进的原型制作工具和设施。 制定国家研究议程：我们建议将国家“重大挑战”设置为确保美国在半导体创新方面处于世界领先地位。 我们对CHIPS和科学法案在经济潜力和国家安全方面为美国人民提供的可能性感到兴奋。Sincerely, 贵国总统科技顾问委员会 总统科技顾问委员会 共同主席 弗朗西斯·H·阿诺德 莱纳斯·鲍林化学工程，生物工程和生 物化学教授加州理工学院 弗朗西斯·S·柯林斯 白宫总统的代理科学顾问 玛丽亚·T·祖伯 研究和副总裁 E.A.Griswold麻省理工学院地球物理教授 成员 DanE.Arvizu 财政大臣 新墨西哥州立大学系统 丹尼斯·阿桑尼斯 总裁 特拉华大学 JohnBanovetz 执行副总裁、首席技术官和环境责任 3M公司 阿什顿·卡特 Belfer科学与国际事务中心主任，Belfer技术与全 球事务教授哈佛大学 弗朗西丝·科隆 美国进步国际气候中心高级主任 LisaA.Cooper Bloomberg杰出的健康与医疗保健公平教授和健康公平中心主任 约翰·霍普金斯大学 JohnO.Dabiri 百年航空与机械工程教授加州理工学院 威廉·达利 首席科学家兼研究高级副总裁 NVIDIA 苏珊·德斯蒙德-赫尔曼 前CEO 比尔和梅林达·盖茨基金会 InezFung 加州大学伯克利分校大气科学教授 安德里亚·戈德史密斯 工程与应用科学学院院长兼电气与计算机工程 ArthurLeGrandDoty教授普林斯顿大学 劳拉·H·格林 国家强磁场实验室首席科学家 佛罗里达州立大学，佛罗里达大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室 佛罗里达州立大学物理学教授MarieKrafft PaulaHammond 研究所教授，化学工程系主任，成员科赫综合癌症研究所 麻省理工学院 埃里克·霍维茨 微软首席科学官 JoeKiani董事长兼首席执行官Masimo 乔纳森·莱文 PhilipH.Knight教授兼商学院研究生院院长 斯坦福大学 斯蒂芬·帕卡拉 FrederickD.Petrie生态学与进化生物学 系教授 普林斯顿大学 SaulPerlmutter FranklinW.和KarenWeberDabby物理学教授，伯克利数据科学研究所所长 加州大学伯克利分校高级科学家劳伦斯伯克利国家实验室 威廉出版社 LeslieSurginer计算机科学和综合生物学教 授 德克萨斯大学奥斯汀分校 PennyPritzker主席PSP合作伙伴 JenniferRicheson PhilipR.Allen心理学教授兼社会感知与沟通实验室主任 耶鲁大学 VickiSato 哈佛商学院管理实践教授（退休） LisaSu 主席兼首席执行官高级微设备(AMD) 凯瑟琳·D·沙利文前NOAA管理员前NASA宇航员 陶特伦斯 教授&詹姆斯和卡罗尔柯林斯主席在文学与 科学学院 加州大学洛杉矶分校 PhilipVenables GoogleCloud首席信息安全官 凯瑟琳·沃特基 生物复杂性研究所特聘教授 弗吉尼亚大学 食品科学与人类营养学教授爱荷华州立大学 PCAST工作人员 劳拉·坎贝尔 执行董事 莎拉·多姆尼茨 首席副执行主任 RebaBandyopadhyay 副执行主任 凯文·约翰斯顿 研究分析师 Anne-MarieMazza 前执行董事 QuinnAnex-Ries 实习生 半导体工作组 工作组成员参与了本报告的编写。PCAST的全体成员审查并批准了该报告。 共同领导 威廉·达利* 首席科学家兼研究高级副总裁 NVIDIA LisaSu* 主席兼首席执行官高级微设备(AMD) 成员 艾哈迈德·巴海 TexasInstruments首席技术 官 AnanthaChandrakasan 工程学院院长和VannevarBush电气工程和计算机科学教授 麻省理工学院 斯科特·J·德布尔 技术和产品执行副总裁 微米技术 DarioGil IBM高级副总裁 安德里亚·戈德史密斯* 工程与应用科学学院院长兼电气与计算机工程 ArthurLeGrandDoty教授普林斯顿大学 *表示PCAST成员 安·凯莱赫 执行副总裁兼技术开发总经理 英特尔 Tsu-JaeKingLiu DeanandRoyW.CarlsonProfessorofEngineering,CollegeofEngineeringandDistinguishedProfessorofEngineeringandComputerSciences 加州大学伯克利分校 PriyankaRaina 斯坦福大学电气工程助理教授 皮特·罗德里格斯 CEO 硅催化剂 执行摘要 半导体是当今信息时代的基础，是全球经济的基础。他们对美国至关重要S.提供数据中心、通信、汽车、航空航天和国防、个人计算设备、工业、娱乐、医疗保健和许多其他市场背后的“智能”。要从经济和技术角度保持全球领导地位，半导体领域的领导地位至关重要。 目前，美国是半导体收入的全球领导者，但这种领导力正受到前所未有的全球竞争对手的挑战。例如，美国制造的半导体的全球份额从1990年的37％下降到今天的12％。1与此同时，亚洲国家，特别是中国，一直在半导体制造和研发(R&D)领域投入巨资，以增强本国能力，并增强其在全球市场的影响力。 为了使美国保持半导体行业的世界领先地位，该行业的大部分增加值必须在美国发生。PCAST热情支持通过两党 CHIPS和科学法案，其中包括为千载难逢的机会提供大量资金，以决定性地加强美国S.面对日益激烈的全球竞争 ，半导体生态系统。2这项投资表明了我们国家对维持和发展国内半导体生态系统的承诺，并为美国人民带来好处，包括高质量的工作，技术创新和科学发现。 行业和政府支持和加速半导体制造的努力正在进行中：作为拜登政府在美国扩大半导体制造的努力的一部分，许多新项目已经计划并准备破土动工。3然而，研发计划—这对强大健康的美国半导体生态系统同样重要—没有得到那么多的关注。为了填补这个空白，本报告为拜登政府如何最大限度地利用CHIPS和科学法案中的半导体 研发资金，为美国的长期健康和竞争力实现最大利益提供了建议。S.通过创建强大的半导体研发基础设施，教育 和培训下一代半导体员工队伍，并推动我们的国家研究和创新议程。 CHIPS和科学法案为商务部提供资金，在5年内投资110亿美元用于半导体研发，包括国家半导体技术中心（NSTC） 1半导体行业协会。（2022年）。2022年事实手册。https://www.salectors.org/wp-content/uploads/2022/05/SIA-2022-Factbook_May-2020.pdf 2公法117-167（通常称为“CHIPS和科学法”）的A部分（“2022年CHIPS法案”）为标题XCIX（“为美国生产半导体 （CHIPS）创造有益的激励措施”）授权的活动拨款(Mac)2021财年索恩伯里国防授权法案(酒吧。L.116-283)(本文称为“美国芯片法案”)。 3白宫（2022年8月9日）。CHIPS和科学法案将降低成本，创造就业机会，加强供应链，并对抗中国[概况]。https://www.whitehouse.gov/简报室/声明-releases/2022/08/09/fact-sheet-chip-and-science-act-will-更低的成本-创造-就业-加强-供应链-反制中国 和国家先进包装制造计划（NAPMP），4除了390亿美元外，该立法还拨款用于国内半导体制造的财政援助。这是对半导体研发的历史性重大投资，可以决定性地加强美国S.半导体生态系统。为此，NSTC和NAPMP必须激发公共和私营部门之间的广泛合作，在美国发展和壮大半导体人才，并推动雄心勃勃的研究和创新议程。 执行本报告中概述的10项建议将为振兴美国奠定坚实的基础S.半导体生态系统。这些措施中的每一项都可以由拜登政府发起，采用全面的公私伙伴关系方法，这将维持和发展我们的国内半导体生态系统。我们相信，这些举措的实施可以改变我们目前的发展轨迹，重建我们在半导体领域的全球领导地位。 Recommendations 1.商务部部长应在2023年底之前将NSTC建立为公私合作伙伴关系的独立法律实体。商务部部长应选择一个董事会，该董事会应监督NSTC和NAPMP，以确保投资的协同作用和一致性。董事会成员应包括来自政府、行业和学术界的广泛代表。 2.商务部长应确保NSTC创始章程包括在地理上分布的模型中建立原型能力，该模型包括多达六个卓越联盟（COE），这些联盟围绕主要技术重点，例如高级逻辑；高级内存；模拟和混合信号；生命科学应用；设计和方法；和包装。包装COE应包括NAPMP计划的预算和目标。 3.商务部部长应与国家科学基金会（NSF）主任协调，在2023年底之前支持建立国家微电子教育和培训网络，并在未来5年内分配10亿美元的资金用于升级教育实验室设施。支持课程开发，并促进聘用教师进入这一领域。 4.商务部长应确保NSTC资助的研究（从建议8，下面）在整个教育范围内每年支持2500奖学金和研究助学金