在過去的幾十年里,美國在半導體行業的主導地位似乎在慢慢下降。
美國在半導體設計、制造和生產工具方面一直處于世界領先地位。半導體是計算和信息技術中所有技術創新的基礎。沒有他們,亞馬遜、谷歌、微軟、Meta、蘋果和特斯拉等公司就不會存在。但是在過去的幾十年里,美國已經慢慢失去了在半導體行業的主導地位。近年來,它的優勢在不斷減弱。如果這樣的狀態持續下去,那么美國很有可能失去現代技術的基礎基石,失去其在半導體行業上的優勢。(芯片招聘)
首先,讓我們談談美國半導體主導地位的現狀。大多數最大的半導體設備、設計和軟件公司都位于美國,或者在美國擁有關鍵工程。在設備領域,泛林集團、應用材料公司和KLA都位于美國以外的地方。ASML是廣為人知的光刻領域的領導者,為圣地亞哥的EUV Source和EUV Collector進行了大量關鍵工程。這些技術資產和團隊來自對圣地亞哥Cymer的收購。ASML向EUV-LLC支付特許權使用費,其成員包括多個美國國家實驗室。沒有這些工具,就不可能制造芯片。
設計芯片所需的關鍵軟件稱為EDA,它們都來自美國。Cadence,Synopsys和Mentor Graphics(現在由西門子擁有)位于美國。沒有這個軟件,就不可能設計出現代芯片。
德州儀器(Texas Instruments)和英特爾(Intel)等美國公司在各自領域擁有領先的市場份額,同時制造自己的芯片。為外部銷售和使用合同制造商設計芯片的4家最大公司也是美國人。他們是高通,博通,英偉達和AMD。
但這種主導地位正在向外轉移。 美國芯片制造業的份額處于歷史最低點。 除非立即采取行動,否則美國將失去半導體產業。這是一場國家安全危機。
美國一直是通過創業、教育和進行大量投資進行創新的標志。這三個原則都在受到侵蝕,部分原因是私人市場的態度,部分原因是政府的政策激勵了某些行為。這種轉變正在朝著那些擁有有利的政府政策、監管支持、專注于STEM(即科學Science,技術Technology,工程Engineering,數學Mathematics)高等教育以及對半導體制造重要性的普遍文化認識的國家發展。
半導體企業家精神
企業家精神是創新和半導體的首要因素。自從貝爾實驗室發明晶體管以來,硅谷的初創公司創造并定義了現代半導體行業。不幸的是,半導體行業的企業家精神正在消退。
SemiEngineering是半導體行業的領先出版物之一,按公司總部所在地跟蹤半導體和半導體相鄰行業創業公司每月的籌款情況。它們表示現在的趨勢對于美國硬件主導地位的前景來說是可怕的。不僅大部分組裝都是在中國完成的,而且半導體領域資金最雄厚的初創公司和半導體領域最多的IPO都在那里發生得很好。
雖然初創公司和IPO并不一定意味著創新,但它們是創新的基石之一。并非所有的創業公司都會成功,美國創業公司更嚴格的融資模式很可能意味著他們更有可能成功,但這種差異是一個大問題。美國不再是創業的國度,盡管繼續主導著世界其他地區,如歐洲。這是中國。
為什么美國的半導體創業公司如此之少?
美國風險投資和天使投資的私人市場完全投入了對基于軟件平臺的“科技”公司的投資。雖然這種類型的投資很好,但這些風險投資和天使投資人完全忽視了半導體和硬件領域。我們在SemiAnalysis親眼目睹了這一點,因為我們幫助半導體行業的一些公司籌集資金。說服風險資本家投資創業公司是極其困難的,即使他們擁有有前途的技術和卓越的業績記錄。
私募市場對硬件創業公司有強烈的偏見。一般來說,半導體的啟動成本較高,與基于平臺的科技公司相比,市場潛力有限。需要它們的美國風險投資人和天使投資人傾向于考慮數百或數千億美元的投資市場。他們想要能夠擁有幾十名員工的軟件平臺,并有可能擴展到數十億美元的收入。不過,Instagram,Uber,Shopify和Airbnb只能有這么多。硬件創業是必要的,即使它不符合美國風險投資人和天使投資人所擁有的瘋狂夢想。
對半導體行業投資肯定是不太令人感興趣的,因為任何私人都不會投資這種公共基礎設施,原因是這種投資給他們帶來的回報太少了。但是半導體制造和設計能力恰恰靠的就是技術和軟件的基礎設施建設,所以這些基礎設施項目需要政府的激勵措施和監管支持才能蓬勃發展。美國政府必須通過美國國家科學基金會(National Science Foundation)提供孵化器和加速器,來協助半導體初創企業。
半導體投資危機
創業公司并不是唯一缺乏投資的地方。這個問題在大的公司也存在。因此,美國半導體研發的份額急劇下降,美國芯片產量從40%降至15%以下。美國的金融市場或政府政策不鼓勵投資。我們將通過幾個例子來展示美國政策的困境,這些政策激勵回購和股息超過投資。
首先,讓我們討論一下問題的癥結所在。下圖顯示了按地區劃分的半導體晶圓制造設備總支出。這表明,到目前為止,中國正在建設最多的晶圓廠,這是由他們有利的稅收和監管政策以及巨額補貼推動的。美國在全球支出中所占的份額很小。如果目前的支出率保持不變,那么在十年內,美國將制造不到10%的全球半導體,而中國將制造近30%的半導體。
美國國家、州和地方政府制定了稅收和監管政策,這使得投資半導體的新制造能力變得異常困難。這需要大量的資金和許多年的時間才能通過許可和批準的過程才能成為美國的一個項目。此外,雖然這些政策旨在保護環境,但實際上并非如此。它們只會減慢流程并增加成本。
這與其他國家形成鮮明對比,其他國家為半導體工具的投資提供稅收抵免和大幅扣除。它們為制造設施的許可和批準提供了簡化的流程。他們通過對污染公司采取積極的懲罰措施來保護環境。它們允許新公寓,房屋和企業的整個開發在半導體設施周圍迅速出現,因此工人不必將大部分薪水用于生活費用,這反過來又降低了公司的成本,提高了整個社區的生活水平。
美國必須使公司的利益相關者更有利于在新產能上進行大量投資,而不是支付股息和進行股票回購。一種解決方案是提供永久選項,在購買的第一年內100%扣除芯片制造設備,工具和其他相關資本支出。卡車等其他工業設備是此類政策的先例。
需要明確的是,這種政策只會旨在使政策與其他國家平等的多方面一攬子激勵措施的一部分。中國甚至提供長達10年的免稅期。這種激烈的措施在美國是不現實的。
這種政策差距是導致美國最大的內存制造商美光(Micron)將制造業離岸化的原因。美光現在在新加坡和臺灣地區生產大部分存儲芯片,盡管他們的研發中心和原始制造設施位于美國。全球最大的兩家內存制造商SK海力士和三星的總部位于韓國。雖然它們在技術上通常被認為與美光有差距,但SK海力士和三星擁有更大的市場份額。這些公司就是韓國各種半導體政策下的產物,這些政策激勵了韓國國內半導體的發展。韓國還提出了專注于地理區域而命名為“K-Belt 半導體戰略”,該計劃包括高達 50% 的研發稅收和 44% 的制造業稅收抵免、8.86 億美元的長期貸款、13 億美元的聯邦研發投資、放寬監管和升級基礎設施。
此外,稅收抵免必須應用于研發支出。目前,美國的稅收政策沒有與許多亞洲國家相匹配的政策。相反,它激勵盡可能多地減少研發,為股票回購,股息和財務工程收購提供資金。
博通就是是美國稅收政策失敗的一個例子,它引發了半導體行業的錯誤趨勢。盡管博通一直是值得投資的明星股票,并且在某些技術領域仍然處于領先地位,但他們的創新戰略對整個行業來說非常不利。博通通常對所有費用(包括研發增長)都保持非常嚴格的控制。與此同時,他們提高了芯片和軟件的價格,在那里他們享有近乎壟斷的地位。最后,他們利用自己產生的這些利潤來收購更具創新性的領先公司,這些公司擁有可以應用此公司的產品和技術。該政策被半導體行業人士和投資者俗稱為“Hock Tan Flywheel”,以設計這一戰略的首席執行官的名字命名。我們甚至不會進入他們將總部遷往新加坡多年的時間,但這也是美國政策不佳的結果。
另一個與投資相關的政策不佳的例子是英特爾在過去十年中的政策。他們在半導體方面處于世界之巔。他們沒有在半導體設計和制造的新領域進行創新,而是專注于降低資本支出和總支出占收入的百分比。他們用利潤回購股票并支付更大的股息。股東選出的董事會成員歡呼并特別鼓勵這種行為。英特爾垮臺的故事當然還有很多,包括技術失誤和有毒的企業文化,但美國稅收政策和金融市場的缺陷無疑是一個很大的貢獻者。如今,英特爾已經意識到了他們的錯誤,并將股票回購率降至0。他們正在盡其所能地投資每一美元,但他們根本無法承受花費臺積電和三星等其他國家英雄的絕對規模。
良好的針對性政策的一個例子是Wolfspeed和紐約州。紐約通過退稅和其他補貼協助Wolfspeed,以建造世界上最大的碳化硅半導體制造設施。因此,紐約是電動汽車中大量使用的芯片的世界領導者,創造了數千個高薪工作,紐約州立大學有一個成熟的研究和教育計劃,為人們在這個領域的持續創新做好準備。
半導體教育
即使初創公司和生產設施在美國,現在該領域的技術工人嚴重短缺。到2025年,預計這一短缺將高達30萬工人。受過良好教育和熟練的人才是創新的基石,沒有他們,工作就無法完成。
大多數追求高等教育的美國人都是在非STEM(即科學Science,技術Technology,工程Engineering,數學Mathematics)領域接受高等教育的。雖然這本身并不是一個負面因素,但考慮到半導體行業技術工人的預期短缺,這是一個巨大的問題。根據Statista的下圖,超過500萬人在美國的高等教育機構獲得了學位/證書,但在STEM領域的甚至不到1/5。
美國2/3的STEM博士生是外國人。他們能夠獲得學生簽證接受教育,但他們中的許多人盡管希望這樣做,但在接受教育后移民非常困難。中國每年有近500萬人獲得STEM學位,人口規模的差異使得中美之間的差距無法僅靠國內人口來填補。
美國必須使世界各地受過教育的人更容易移民。這在美國歷史上的其他時間點要容易得多,這是美國在創新方面超越世界其他地區的秘訣之一。人才流失的情況是非常真實的,必須允許世界上最優秀和最有資格的人搬到美國。
中國不僅允許半導體工人移民,他們明確地找到他們想要的人并去追求它。有多家國有企業為從臺灣地區移居的工程師提供優質的生活。他們在半導體中心附近提供寬敞的住宿,并提供個人稅收優惠以及有針對性的移民。如果有好的機會,許多來自臺灣地區的優秀工程師會來美國,即使沒有國家贊助的生活方式。
此外,在美國STEM領域的畢業生中,從事涉及半導體,制造或設計相關領域的人數僅占總數的一小部分。這些與半導體相關的STEM項目資金嚴重不足有關系。聯邦和州政府沒有采取任何措施促進畢業生在半導體領域就業。與此同時,其他很多國家已經在很大程度上補貼了半導體項目和鼓勵就業,這反過來就增加了其他國家致力于各自半導體行業的人才,從而這些國家有著更多的創新。
美國高等教育系統對所有學位和證書的補貼金額大致相同,盡管有些職業嚴重缺乏技術工人。我們的教育系統在補貼教育成本或推廣某些領域時,需要考慮基于行業勞動力需求差距的有效技能分配。
公眾和媒體對該領域的看法也無助于此事。成為芯片架構師、工藝集成工程師或電路板設計師并不是大多數兒童和年輕人渴望擁有的職業。與此同時,中國崇拜半導體行業,甚至創造了一個美化的電視節目。
對半導體缺乏興趣的部分原因是由于維修和修補計算設備的文化。半導體行業的許多人在第一次打開計算機時就愛上了這個行業。不幸的是,由于各種立法和公司特定的障礙,維修電腦,游戲機和智能手機的文化在西方世界正在消亡。
在中國臺灣和中國大陸,這種文化蓬勃發展。獲得設備的部件非常容易,無論是顯示器,電池,內存,甚至是整個主板。人們可以去臺灣臺北市的光華市場,中國深圳的華強北或這些國家的許多其他市場,購買與維修普通消費電子設備相關的任何組件或工具。
實施維修權政策將使美國與這些國家相提并論,并應得到兩黨的支持。這對消費者來說是件好事,因為他們對自己購買的設備有更多的控制自由,并允許他們的設備使用更長時間。它對環境有益,因為產生的電子廢物更少。這對半導體行業有好處,因為它使更多的人對打開計算機感興趣,并對它們的工作方式感興趣。臺灣和中國可以這樣做,因為他們的政府允許電子維修蓬勃發展,如果我們希望年輕人也愛上這個行業,美國需要與他們相匹配。
國會必須采取的行動來拯救半導體行業
國會必須立即通過多項兩黨立法努力,才能將美國半導體行業帶回世界最前沿。
國會必須立即修改美國稅法,使其與公司目前擁有不公平優勢的其他國家相提并論。這可以通過對芯片制造設備,制造晶圓制造設備的工具以及與購買當年半導體設計或生產相關的其他相關資本支出實施可選的100%獎金折舊來實現。國會還必須為這些投資集團實施永久性稅收抵免,以匹配其他東亞國家。
國會必須立即修復美國的許可和監管鎖定,這嚴重延長了時間并增加了創建半導體制造設施的成本。
國會必須立即通過增加與半導體相關的研發稅收抵免來彌補研發支出缺口。國會必須立即解決創業危機,指示美國國家科學基金會創建一個針對半導體行業的創業孵化器和加速器。國會必須通過資助半導體和半導體相鄰的高等教育項目來立即解決教育差距。國會必須立即資助并建立一個類似于歐洲IMEC的美國半導體研究機構。
國會必須立即通過允許熟練的半導體工人移民到美國來解決熟練的半導體工人短缺問題。(半導體招聘)
國會必須立即通過維修權法律,以增加對硬件行業的興趣,從而提高消費者自由并保護環境。如果采取這些行動,我們相信美國的獨創性和創新可以釋放出來,美國可以保持在半導體行業的頂峰。如果不采取這些行動,我們相信,美國將進一步削弱其在一個對國家安全越來越重要的行業中的領導地位。