在半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、制造以及生產(chǎn)設(shè)備方面，美國一直處于世界領(lǐng)先地位。半導(dǎo)體是計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)所有技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。沒有他們，亞馬遜、谷歌、微軟、Meta、蘋果、特斯拉等公司就不會(huì)存在。過去幾十年，美國在半導(dǎo)體行業(yè)的主導(dǎo)地位正在慢慢喪失。近年來，損失的速度一直在加快。如果失去了它，那么現(xiàn)代技術(shù)的基石也就失去了，美國將失去其總體技術(shù)優(yōu)勢。在這篇文章中，我們將討論這個(gè)問題的主要原因，并提供本質(zhì)上應(yīng)該是兩黨合作的解決方案。
在我們進(jìn)入這個(gè)問題之前，讓我們先談?wù)劽绹雽?dǎo)體主導(dǎo)地位的現(xiàn)狀。大多數(shù)最大的半導(dǎo)體設(shè)備、設(shè)計(jì)和軟件公司都位于美國或在美國擁有關(guān)鍵項(xiàng)目。在設(shè)備領(lǐng)域，Lam Research、應(yīng)用材料和 KLA 均位于美國。ASML 是廣為人知的光刻領(lǐng)導(dǎo)者，他們在圣地亞哥的 EUV Source和EUV Collector進(jìn)行了許多關(guān)鍵工程。這些技術(shù)資產(chǎn)和團(tuán)隊(duì)來自對位于圣地亞哥的Cymer公司的收購。ASML向 EUV-LLC 支付專利使用費(fèi)，其成員包括多個(gè)美國國家實(shí)驗(yàn)室。沒有這些工具，就不可能制造芯片。（半導(dǎo)體招聘）
用于設(shè)計(jì)芯片的關(guān)鍵軟件被稱為EDA，它都來自美國。Cadence, Synopsys和Mentor Graphics(現(xiàn)在屬于西門子)等三大EDA廠商都位于美國。沒有這個(gè)軟件，就不可能設(shè)計(jì)出現(xiàn)代芯片。
德州儀器和英特爾等美國公司在制造自己的芯片的同時(shí)，在各自領(lǐng)域擁有領(lǐng)先的市場份額。為外部銷售和使用合同制造商設(shè)計(jì)芯片的 4 大公司也是美國的。他們是高通、博通、英偉達(dá)和 AMD。
但這種主導(dǎo)地位正在轉(zhuǎn)移到構(gòu)成地緣政治風(fēng)險(xiǎn)的國家。美國在芯片制造中的份額處于歷史最低水平。除非立即采取行動(dòng)，否則美國將失去半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。這是一場國家安全危機(jī)。
美國一直是通過創(chuàng)業(yè)、教育和大規(guī)模投資實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的標(biāo)志。這三個(gè)原則正在逐漸消失，部分原因是私人市場的態(tài)度，部分原因是政府的政策激勵(lì)了某些行為。這種轉(zhuǎn)變有利于那些擁有有利的政府政策、監(jiān)管支持、專注于STEM高等教育、以及對半導(dǎo)體制造重要性的普遍文化認(rèn)識(shí)的國家。
半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)精神
創(chuàng)業(yè)精神是創(chuàng)新和半導(dǎo)體的第一要素。自從貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管以來，硅谷的創(chuàng)業(yè)公司創(chuàng)造并定義了現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。不幸的是，半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)業(yè)精神正在消失。
SemiEngineering是半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)先的出版物之一，按公司總部所在地跟蹤每月半導(dǎo)體和半導(dǎo)體鄰近行業(yè)的初創(chuàng)企業(yè)融資情況。下表列出了5月份的數(shù)據(jù)，但其他月份的數(shù)據(jù)看起來非常相似。這一趨勢令美國硬件主導(dǎo)地位的前景堪憂。不僅大部分組裝工作是在中國大陸完成的，而且半導(dǎo)體領(lǐng)域資金最充足的初創(chuàng)公司和半導(dǎo)體領(lǐng)域最多的ipo都在中國大陸進(jìn)行。
雖然初創(chuàng)公司和ipo不一定意味著創(chuàng)新，但它們是創(chuàng)新的基石之一。不是所有的創(chuàng)業(yè)公司都能成功，美國創(chuàng)業(yè)公司嚴(yán)格的融資模式很可能意味著他們更有可能成功，但這種差異是個(gè)大問題。美國不再是創(chuàng)業(yè)之地，盡管它仍在歐洲等世界其他地區(qū)占據(jù)主導(dǎo)地位。現(xiàn)在是中國大陸。
為什么美國的半導(dǎo)體初創(chuàng)公司這么少？
美國的風(fēng)險(xiǎn)投資和天使投資私人市場完全放棄了對基于軟件平臺(tái)的“科技”公司的投資。雖然這種類型的投資很好，但這些風(fēng)險(xiǎn)投資和天使投資人完全忽略了半導(dǎo)體和硬件領(lǐng)域。我們在 SemiAnalysis 已經(jīng)親眼目睹了這一點(diǎn)，因?yàn)槲覀儙椭税雽?dǎo)體行業(yè)的一些公司籌集了資金。說服風(fēng)險(xiǎn)資本家投資初創(chuàng)公司是極其困難的，即使他們擁有有前途的技術(shù)和卓越的業(yè)績記錄。
私人市場對硬件初創(chuàng)公司有著強(qiáng)烈的偏見。一般來說，半導(dǎo)體的啟動(dòng)成本較高，與基于平臺(tái)的科技公司相比，市場潛力有限。總部位于美國的風(fēng)險(xiǎn)投資家和天使投資者往往會(huì)考慮數(shù)百億美元或數(shù)千億美元的潛在市場。他們想要的軟件平臺(tái)，可以有幾十名員工，有潛力擴(kuò)大到數(shù)十億美元的收入。不過Instagram、Uber、Shopify和Airbnb也就這么多。硬件創(chuàng)業(yè)是必要的，即使它不能滿足美國風(fēng)投和天使投資者的瘋狂夢想。SemiAnalysis的朋友Jay Goldberg在他的通訊中寫了關(guān)于這種現(xiàn)象的文章，標(biāo)題是《HARD OR SOFT?》以及《HARD VS. SOFT–WITH MATH》。
半導(dǎo)體投資是一個(gè)悲劇的共同風(fēng)格的情況。沒有一個(gè)私人實(shí)體會(huì)投資基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)闆]有一個(gè)實(shí)體會(huì)獲得所有可能的回報(bào)。半導(dǎo)體制造和設(shè)計(jì)能力是現(xiàn)代技術(shù)和軟件的基礎(chǔ)設(shè)施，類似的要求是，這類基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目需要政府激勵(lì)和監(jiān)管支持才能蓬勃發(fā)展。美國政府必須通過國家科學(xué)基金會(huì)提供孵化器和加速器來幫助半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)行業(yè)。
半導(dǎo)體投資危機(jī)
初創(chuàng)企業(yè)并不是唯一缺乏投資的地方。這個(gè)問題也存在于最大的公司中。因此，美國在半導(dǎo)體研發(fā)中的份額急劇下降，國內(nèi)芯片產(chǎn)量從 40% 下降到 15% 以下。我們的金融市場或政府政策不鼓勵(lì)投資。我們將通過幾個(gè)例子展示美國政策的困境，這些政策鼓勵(lì)回購和股息而不是投資。
首先讓我們討論一下問題的癥結(jié)所在。下圖顯示了按地區(qū)劃分的半導(dǎo)體晶圓制造設(shè)備總支出。這表明中國大陸目前正在建造最多的晶圓廠，這得益于其有利的稅收和監(jiān)管政策以及巨額補(bǔ)貼。美國在全球支出中只占很小的份額。如果保持目前的支出速度，那么十年后，美國制造的半導(dǎo)體將不到全球 10%，而中國大陸將制造近 30%。
美國國家、州和地方政府制定了稅收和監(jiān)管政策，使得投資新的半導(dǎo)體制造能力變得異常困難。甚至要通過許可和批準(zhǔn)成為美國的項(xiàng)目，都需要大量的資金和多年的時(shí)間。此外，雖然這些政策旨在保護(hù)環(huán)境，但實(shí)際上并非如此。他們只是減慢了流程并增加了成本。
與此形成鮮明對比的是，其他國家對投資半導(dǎo)體工具提供稅收抵免和巨額扣除。他們?yōu)橹圃煸O(shè)施的許可和批準(zhǔn)提供了簡化的流程。他們通過對污染企業(yè)采取積極的懲罰措施來保護(hù)環(huán)境。在半導(dǎo)體設(shè)施周圍，公寓、住宅、企業(yè)等可以迅速開發(fā)，因此，工人們不用把工資的很大一部分花在生活費(fèi)用上，從而降低了企業(yè)的成本，提高了整個(gè)社區(qū)的生活水平。
美國必須讓企業(yè)的利益相關(guān)者更有利地大舉投資于新產(chǎn)能，而不是支付股息和股票回購。一種解決方案是提供一個(gè)永久性選項(xiàng)，在購買的第一年內(nèi)100%扣除芯片制造設(shè)備、工具和其他相關(guān)資本支出。其他工業(yè)設(shè)備，如卡車，是這種政策的先例。
需要明確的是，這樣的政策只會(huì)成為旨在與其他國家平等政策的多層面激勵(lì)計(jì)劃的一部分。中國大陸對國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)實(shí)行了長達(dá)10年的免稅政策。盡管這種極端措施在美國是不現(xiàn)實(shí)的，但它應(yīng)該突顯出，在我們最大的地緣政治對手愿意采取這種措施時(shí)，需要進(jìn)行政策改革的重要性。
正是這種政策差距導(dǎo)致美國最大的內(nèi)存制造商美光(Micron)將制造業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到美國以外的地方。美光目前主要在新加坡和中國臺(tái)灣生產(chǎn)存儲(chǔ)芯片，盡管他們的研發(fā)中心和原始生產(chǎn)設(shè)施都設(shè)在美國。世界上最大的兩家存儲(chǔ)器制造商SK海力士和三星的總部都在韓國。雖然在技術(shù)上被認(rèn)為與美光持平或落后，但SK海力士和三星占據(jù)的市場份額更大。這在一定程度上是韓國各種半導(dǎo)體政策的副產(chǎn)品，這些政策鼓勵(lì)加大對制造能力的投資。韓國的“K-Belt”計(jì)劃只是加快了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的激勵(lì)步伐。這一政策是一個(gè)地理上被圍起來的低稅收和支持研發(fā)的地區(qū)，具有工具和研發(fā)稅報(bào)銷。
此外，必須對研發(fā)支出實(shí)行稅收抵免。目前，美國的稅收政策并沒有與許多亞洲國家相匹配。相反，它鼓勵(lì)盡可能減少研發(fā)，以資助股票回購、股息和財(cái)務(wù)工程收購。
博通就是一個(gè)例子，說明美國稅收政策的漏洞激勵(lì)了半導(dǎo)體行業(yè)的錯(cuò)誤行為。盡管博通一直是值得投資的明星股，而且他們在某些技術(shù)領(lǐng)域仍處于領(lǐng)先地位，但他們的創(chuàng)新戰(zhàn)略對整個(gè)行業(yè)來說非常消極。博通通常會(huì)嚴(yán)格控制所有開支，包括研發(fā)支出的增長。與此同時(shí)，它們還提高了幾乎處于壟斷地位的芯片和軟件的價(jià)格。最后，他們利用這些利潤收購更具創(chuàng)新性的領(lǐng)先公司，這些公司擁有他們可以應(yīng)用這一公式的產(chǎn)品和技術(shù)。這一政策被半導(dǎo)體行業(yè)人士和投資者通俗地稱為“Hock Tan Flywheel”，以設(shè)計(jì)這一戰(zhàn)略的首席執(zhí)行官的名字命名。我們甚至不會(huì)提到他們?yōu)榱藘?yōu)化稅收而把總部搬到新加坡好幾年，但這也是美國糟糕政策的結(jié)果。
另一個(gè)糟糕的投資相關(guān)政策的例子是英特爾在前十年的情況。他們在半導(dǎo)體方面是世界頂尖的。他們沒有在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造的新領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新，而是專注于降低資本支出和總支出在銷售額中的比重。他們用利潤回購股票，并支付更多的股息。股東選出的董事會(huì)成員為這種行為喝彩，并特別鼓勵(lì)這種行為。英特爾的衰落當(dāng)然有很多原因，包括技術(shù)失誤和不良的企業(yè)文化，但美國稅收政策和金融市場的缺陷無疑是一個(gè)重要因素。如今，英特爾已經(jīng)意識(shí)到他們的錯(cuò)誤，并將股票回購減少到0。它們在盡其所能地投入每一美元，但與臺(tái)積電(TSMC)和三星(Samsung)等其他國家的晶圓制造巨頭相比，它們根本無法相提并論。
Wolfspeed和紐約州的政策就是一個(gè)很好的有針對性的例子。紐約通過退稅和其他補(bǔ)貼幫助Wolfspeed建立世界上最大的碳化硅半導(dǎo)體制造設(shè)施。紐約因此成為電動(dòng)車中大量使用的一種芯片的世界領(lǐng)導(dǎo)者，創(chuàng)造了數(shù)千個(gè)高薪工作崗位，紐約州立大學(xué)有一個(gè)完整的研究和教育計(jì)劃，為人們在該領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新做好準(zhǔn)備。
半導(dǎo)體教育
即使創(chuàng)業(yè)公司和生產(chǎn)設(shè)施在美國，目前該領(lǐng)域的熟練工人也嚴(yán)重短缺。到2025年，這一缺口預(yù)計(jì)將高達(dá)30萬人。有知識(shí)、有技術(shù)的人才是創(chuàng)新的基石，沒有他們就不能創(chuàng)新。
大多數(shù)追求高等教育的美國人都選擇了non-stem領(lǐng)域。雖然這本身不是一個(gè)負(fù)面消息，但考慮到半導(dǎo)體行業(yè)熟練工人短缺的預(yù)期，這是一個(gè)巨大的擔(dān)憂。在美國，超過500萬人在高等教育機(jī)構(gòu)獲得了學(xué)位/證書，但根據(jù)Statista的以下圖表，甚至不到五分之一的人是STEM專業(yè)的。
美國三分之二的STEM博士生是外國人。他們能夠獲得學(xué)生簽證，因?yàn)樗麄兊慕逃麄冎械脑S多人有一個(gè)非常困難的時(shí)間移民，盡管他們希望這樣做。中國大陸每年有近500萬人獲得STEM學(xué)位，人口規(guī)模的差異使中國大陸和美國之間的差距不可能僅用國內(nèi)人口來填補(bǔ)。
美國必須讓世界各地受過教育的人更容易移民。在美國歷史上的其他時(shí)期，這要容易得多，這是美國在創(chuàng)新方面超過世界其他國家的秘訣之一。人才流失的概念是非常現(xiàn)實(shí)的，必須允許世界上最優(yōu)秀、最合格的人才移居美國。
中國大陸不只是允許半導(dǎo)體工人移民，他們明確地找到他們想要的人，然后去爭取。有多家國有企業(yè)為從中國臺(tái)灣搬來的工程師提供非常具體和有聲望的生活質(zhì)量。它們在半導(dǎo)體中心附近提供寬敞的住宿環(huán)境，并為定向移民提供個(gè)人稅收優(yōu)惠。如果有機(jī)會(huì)，許多來自中國臺(tái)灣的優(yōu)秀工程師會(huì)來美國，即使沒有國家資助的生活方式。
此外，在美國STEM專業(yè)的畢業(yè)生中，專門從事半導(dǎo)體、制造或設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域的畢業(yè)生只占總數(shù)的很小一部分。這些與半導(dǎo)體相關(guān)的STEM項(xiàng)目資金嚴(yán)重不足。聯(lián)邦政府和州政府沒有以任何方式推廣它們。與此同時(shí)，競爭國家對這些項(xiàng)目進(jìn)行了大量補(bǔ)貼。這反過來又增加了他們各自半導(dǎo)體行業(yè)的可用人才總數(shù)，從而允許更多的創(chuàng)新。
美國的高等教育體系對所有學(xué)位和證書的補(bǔ)貼金額大致相同，盡管有些職業(yè)存在技術(shù)工人嚴(yán)重短缺的問題。我們的教育體系在補(bǔ)貼教育成本或推廣某些領(lǐng)域時(shí)，需要考慮到基于勞動(dòng)力需求行業(yè)差距的有效技能配置。
公眾和媒體對這個(gè)領(lǐng)域的看法對這個(gè)問題也沒有幫助。芯片架構(gòu)師、過程集成工程師或電路板設(shè)計(jì)師并不是大多數(shù)孩子和年輕人向往的職業(yè)。這一點(diǎn)都不吸引人。但中國大陸卻在鼓舞半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的人心。
對半導(dǎo)體缺乏興趣的部分原因是修理和修補(bǔ)計(jì)算設(shè)備的文化。半導(dǎo)體行業(yè)的許多人在第一次開發(fā)電腦時(shí)就愛上了這個(gè)行業(yè)。例如，我對半導(dǎo)體行業(yè)的癡迷始于我在圣誕節(jié)得到了一臺(tái)Xbox 360。幾個(gè)月后，由于被稱為“死亡紅環(huán)”的缺陷，它破裂了。在網(wǎng)上做了一些調(diào)查之后，我發(fā)現(xiàn)了一種名為“Penny Trick”的家用維修方法，其中包括打開手機(jī)。這激發(fā)了我對這個(gè)行業(yè)的熱愛。不幸的是，由于各種立法和公司特定的障礙，維修電腦、游戲機(jī)和智能手機(jī)的文化在西方世界正在消亡。
在中國臺(tái)灣和中國大陸，這種文化很繁榮。獲取設(shè)備部件非常容易，無論是顯示器、電池、內(nèi)存，甚至是整個(gè)主板。人們可以去中國臺(tái)灣臺(tái)北市的光華市場、中國大陸深圳的華強(qiáng)北市場，或這些國家的許多其他市場，購買與維修普通消費(fèi)電子設(shè)備有關(guān)的任何組件或工具。
實(shí)施修復(fù)政策的權(quán)利將使美國與這些國家平起平坐，應(yīng)該得到兩黨支持。這對消費(fèi)者來說是好事，因?yàn)樗麄冇懈嗟淖杂蓙砜刂扑麄冑徺I的設(shè)備，并允許他們的設(shè)備使用更長時(shí)間。這對環(huán)境有好處，因?yàn)楫a(chǎn)生的電子垃圾更少。這對半導(dǎo)體行業(yè)來說是件好事，因?yàn)樗尭嗳藢Υ蜷_電腦和了解它們的工作原理感興趣。中國臺(tái)灣和中國大陸大陸可以這樣做，因?yàn)樗鼈兊恼试S修復(fù)運(yùn)動(dòng)蓬勃發(fā)展，如果我們希望我們的年輕人也愛上這個(gè)行業(yè)，美國需要匹配它們。
國會(huì)必須采取行動(dòng)拯救半導(dǎo)體行業(yè)
如果國會(huì)想讓美國半導(dǎo)體行業(yè)重新回到世界前沿，就必須立即通過多項(xiàng)跨黨派立法。
國會(huì)必須立即通過兩年多前首次引入的 CHIPS 法案。他們還應(yīng)該增加限制條款，限制任何 CHIPS 法案資金的接受者接觸在中國大陸擴(kuò)張的公司。與 SemiAnalysis 從中國大陸政府以稅收政策、直接 + 間接贈(zèng)款、當(dāng)?shù)睾腺Y企業(yè)和補(bǔ)貼貸款的形式統(tǒng)計(jì)的超過 $250B 的補(bǔ)貼相比，這里的 $52B 仍然是杯水車薪，但它是一個(gè)開始。
國會(huì)必須立即修改美國稅法，使其與其他公司目前擁有不公平優(yōu)勢的國家相提并論。這可以通過在購買當(dāng)年對芯片制造設(shè)備、制造晶圓制造設(shè)備的工具以及與半導(dǎo)體設(shè)計(jì)或生產(chǎn)相關(guān)的其他相關(guān)資本支出實(shí)施可選的 100% 折舊來實(shí)現(xiàn)。國會(huì)還必須對這些投資群體實(shí)施永久性稅收抵免，以與其他東亞國家相匹配。
國會(huì)必須立即修復(fù)美國的許可和監(jiān)管鎖定，這嚴(yán)重延長了創(chuàng)建半導(dǎo)體制造設(shè)施的時(shí)間并增加了成本。
國會(huì)必須立即通過為與半導(dǎo)體相關(guān)的研發(fā)增加稅收抵免來彌補(bǔ)研發(fā)支出缺口。
國會(huì)必須立即解決創(chuàng)業(yè)危機(jī)，指示國家科學(xué)基金會(huì)創(chuàng)建一個(gè)針對半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)業(yè)孵化器和加速器。
國會(huì)必須立即通過資助半導(dǎo)體和半導(dǎo)體相鄰的中學(xué)后教育計(jì)劃來解決教育差距。
國會(huì)必須立即資助并建立一個(gè)類似于歐洲 IMEC 的美國半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)。
國會(huì)必須立即通過允許熟練的半導(dǎo)體工人移民到美國來解決熟練的半導(dǎo)體工人短缺的問題。
國會(huì)必須立即通過修復(fù)法律的權(quán)利，以增加對硬件行業(yè)的興趣，從而增加消費(fèi)者自由和保護(hù)環(huán)境。
國會(huì)必須立即通過立法，以防止國家資助的企業(yè)間諜活動(dòng)、強(qiáng)制知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓和半導(dǎo)體行業(yè)的黑客攻擊。（芯片人才）
如果采取這些行動(dòng)，我們有信心充分發(fā)揮美國的聰明才智和創(chuàng)新能力，讓美國繼續(xù)走在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的頂峰。如果不采取這些行動(dòng)，我們相信美國將進(jìn)一步削弱其在這個(gè)對國家安全越來越重要的行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位。
