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美国智库CSET关于支持强大的美国半导体产业的建议——给美国商务部政策

时间:2022-04-01

为了在美国本土打造强大的半导体产业,美国商务部要求相关机构从“如何资助半导体制造设施和相关生态系统”、“如何提供共享的基础设施以加速半导体的研发和原型设计”以及“如何支持与先进封装和量测相关的研究以确保强大的美国半导体产业”三个方面提供政策建议,以便为相关项目的规划和设计提供思路。美国知名智库——乔治城大学下属CSET【1】在2022年3月15日以17页长文的形式进行了公开回复和解读,我们摘录了其中的要点信息,仅供参阅.


一、关于半导体资助计划方面的建议

(一)建议资助先进逻辑芯片【2】、动态随机存取存储器(DRAM) 和传统逻辑芯片【3】制造设施以及ATP【4】相关设施。美国在先进逻辑芯片、DRAM芯片和传统逻辑芯片制造能力以及ATP能力供应方面,过度依赖东亚【5】,威胁美国的经济和国家安全。为增强美国本土在这些方面的制造能力,具体建议有以下四点:一是芯片制造业资助优先级顺序遵循先进逻辑芯片(第一优先级)、DRAM(第二优先级)和传统逻辑芯片(第三优先级);二是增强美国本土先进的封装设施能力;三是增加先进封装设备和原材料的供应;四是定向支持与先进封装创新相关的研发工作。

(二)建议建设“国家设施”、“制造沙盒”、专用的先进封装工厂三种设施。为了确保半导体初创企业和中小企业能够获得商业的制造、组装、测试和封装设施以及专业技术,建议建设以下三类设施。一是建设“国家设施”,比如像国家半导体中心、“实验室到工厂”【6】的设施或者“硬件”沙盒等【7】。在对国家安全至关重要的领域建立“国家设施”,用于创新半导体工具和研发制造下一代微电子产品。二是建设“制造沙盒”。该类设施可以为初创公司提供商业设备和工具、早期设计验证和有价值的测试数据,以便其与潜在投资者分享,而政府则可以提前获得创新技术,并为未来的任务规划和采购需求提供信息。三是建设专用的先进封装工厂。这类设施可以用来测试美国芯片设计如何使用先进封装工艺,并加速实验室技术的转化,推动美国公司在先进封装领域的领导地位。

二、关于先进封装制造计划的建议

(一)建议重点资助芯粒(chiplet)和异质集成、设备自动化以及晶圆级封装相关的先进封装创新研发。先进封装(包括材料、设备和服务)的创新对未来美国半导体的领导地位至关重要。美国政府应该优先考虑与芯粒和异质集成、设备自动化和晶圆级封装相关的先进封装创新,主要有两点原因:一是这些创新能够降低功耗和成本,以及提高半导体的性能,二是这些创新还易于商业化,同时具有灵活性和可扩展性的特点。 

(二)建议一些资金用于鼓励建设生产IC基板的合资企业。IC基板对于先进封装和美国公司的存在和发展至关重要,然而美国本土IC基板产能非常有限。在先进封装的供应链中,IC基板供应短缺严重,尤其是味之素堆积膜【8】。虽然全球基板供应商正在扩大产能,但是据估计到2025年,新增的产能也仅能满足IC基板需求的78%。鉴于基板的重要性日益增加,建议一些资金用于鼓励在“OSAT【9】 和基板供应商”、“代工厂/IDM和基板供应商”或者“基板和PCB供应商”之间成立一个或多个合资企业,以增加美国本土IC基板的生产能力。

三、关于半导体劳动力方面的建议

《芯片法案》的激励措施将会创造数十万的新就业岗位,未来十年,工程师和软件开发岗位就业率将增长19%,低技能技术岗位就业率将增长11%。为了解决可能的劳动力短缺问题,建议:

(一)资助培养半导体相关研究生的项目,增加美国半导体相关专业的学生数量。具体包括投资K-12 STEM 教育、资助半导体相关领域4+1(本科+硕士)项目以及在职培训项目(帮助毕业生获得许多半导体制造相关职业所需的工程技术)。

(二)为外国高技能工人移民提供便利,特别是拥有半导体工程经验的人。《芯片法案》激励措施创造的很多新就业岗位将需要移民来填补,尤其需要经验丰富的高技能外国人才。基于此,有两点具体建议:一是为有经验的晶圆厂工人建立一个加速移民通道,尤其是台湾或韩国工人。二是对半导体行业的工人,甚至可以宽泛到与国家安全相关行业的拥有硕士或博士学位的工人,取消基于就业的绿卡限制。

(作者:集成电路产业研究中心 孟祥翠 冯锡平)



注脚:

【1】 CSET简介:CSET是美国乔治敦大学(Georgetown University)沃尔什外交学院 (Walsh School of Foreign Service)下属的安全与新兴技术中心(Center for Security and Emerging Technology, 简称CSET),乔治城大学拥有“政客乐园”的称誉,乔治城大学沃尔什外交学院与哈佛大学肯尼迪政治学院、约翰·霍普金斯大学保罗·尼采高级国际研究学院、哥伦比亚大学国际与公共事务学院齐名,为美国及世界各国政府机构输送了大量杰出的领导人。

【2】5nm节点及以下的逻辑芯片。

【3】16nm节点以上的传统逻辑芯片。

【4】ATP(Assembly, Test, and Packaging),芯片组装、测试和封装,晶圆制造后的半导体制造过程的最后一步。

【5】先进逻辑芯片制造能力约85%位于中国台湾,传统逻辑芯片制造能力约65%位于中国大陆和中国台湾;中国台湾地区在未来十年面临地震、海啸等自然灾害和政治混乱的重大风险,可能会导致逻辑芯片供应中断的发生。全球DRAM芯片的产能50%集中在韩国,其余约43%位于中国大陆和中国台湾;由于韩国紧邻朝鲜,DRAM芯片制造也存在供应中断的风险。

【6】报告中英文原文为“Lab-to-Fab facility”,也可以翻译为“实验室到晶圆厂”。

【7】“沙盒”(sandbox),也可以翻译为“沙箱”,是软件开发过程中常用的一种技术。在本报告中,“硬件沙箱”这类设施可以为研究人员提供直接接触生产线的机会,这些生产线反映了商业生产线的特点,并可用于探索新的加工能力、材料、组件和工艺。

【8】英特尔、AMD、英伟达等主要芯片制造商的高端CPU、GPU、5G网络芯片的封装过程都要用到味之素堆积膜。

【9】OSAT,全称为Outsourced Semiconductor Assembly and Testing,就是外包半导体(产品)封装和测试,是为一些Foundry公司做IC产品封装和测试的产业链环节。


附件:美国CSET智库给美国商务部政策和战略规划办公室的回复英文原文

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