半導(dǎo)體是美國經(jīng)濟和國家安全不可或缺的一部分，為我們的消費電子產(chǎn)品、汽車、數(shù)據(jù)中心、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和幾乎所有軍事系統(tǒng)提供動力。

　　然而，盡管美國在半導(dǎo)體設(shè)計和研發(fā) (R&D) 方面仍然處于全球領(lǐng)先地位，但它在制造方面已經(jīng)落后，目前僅占全球商業(yè)生產(chǎn)的 10% 左右。

　　今天，最先進的邏輯和存儲芯片——為個人電腦、智能手機和超級計算機提供動力的芯片——都不是在美國進行商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的。

　　此外，半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的許多要素在地理位置上都比較集中，這使它們?nèi)菀资艿狡茐牟⑽＜叭蚪?jīng)濟和美國國家安全。

　　此外，由于對制造技術(shù)和相關(guān)研發(fā)的持續(xù)投資提高了技術(shù)知識并促進了創(chuàng)新的良性循環(huán)，美國的生產(chǎn)能力不足也危及其技術(shù)領(lǐng)先地位和長期的全球領(lǐng)先能力。

　　在此背景下，美國商務(wù)部CHIPS項目辦公室發(fā)布了首個融資機會，尋求尖端技術(shù)前后端、當(dāng)前一代和成熟節(jié)點的半導(dǎo)體制造商業(yè)設(shè)施的建設(shè)、擴建或現(xiàn)代化項目申請，并發(fā)布了對這些項目的愿景，當(dāng)中涵蓋了前沿邏輯、先進封裝、前沿內(nèi)存和成熟節(jié)點四個方面。

　　CHIPS計劃辦公室表示，部門只負責(zé)管理的資金只占實現(xiàn)這一成功愿景所需投資的一小部分。同時，權(quán)衡是必要的，并非每個申請者都會獲得資金，許多項目不會獲得申請者要求的那么多支持。

　　此外，盡管 CHIPS 計劃辦公室是在行業(yè)周期性低迷時期推出其首個融資機會，但 CHIPS 資金不會被用作幫助企業(yè)忍受暫時低迷的拐杖。相反，CHIPS 計劃辦公室將專注于推進美國經(jīng)濟和國家安全目標。

　　CHIPS 計劃辦公室對其面臨的挑戰(zhàn)的規(guī)模一清二楚。美國要重建一個幾十年來一直沒落的高度復(fù)雜的制造業(yè)絕非易事。

　　成功需要長期的雄心壯志：建立國內(nèi)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，振興美國制造業(yè)，培養(yǎng)下一代科學(xué)家、工程師和技術(shù)人員。

　　為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，CHIPS 項目辦公室確定了九個交叉主題，以指導(dǎo)其實施工作，當(dāng)中包括：

　　1. 促進民間投資;

　　2. 鼓勵客戶需求;

　　3. 與美國伙伴和盟友接觸;

　　4. 建設(shè)一支技能嫻熟且多元化的員工隊伍;

　　5. 縮短構(gòu)建時間;

　　6. 通過創(chuàng)新降低成本;

　　7. 促進 CHIPS 資助設(shè)施的運營安全、供應(yīng)鏈安全和網(wǎng)絡(luò)安全;

　　8. 促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和包容性經(jīng)濟增長;

　　9. 加強護欄;

　　這些主題的成功將有助于確保 CHIPS 資助促進美國在芯片制造領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，增強半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性，并促進美國經(jīng)濟和國家安全。

　　前沿邏輯

　　美國的經(jīng)濟和國家安全取決于我們設(shè)計和生產(chǎn)尖端邏輯芯片的能力。這些先進的芯片為我們的計算機、智能手機、服務(wù)器和超級計算機提供動力。

　　它們越來越成為美國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和軍事現(xiàn)代化努力的基礎(chǔ)。它們對從人工智能到生物技術(shù)再到清潔能源的未來技術(shù)至關(guān)重要。

　　今天，所有領(lǐng)先邏輯芯片的商業(yè)生產(chǎn)都發(fā)生在東亞，但這是最近的發(fā)展。

　　東亞芯片制造商在工藝技術(shù)(允許工程師將更多晶體管和其他電子元件安裝到單個芯片上的制造方法)和規(guī)模方面都超過了美國，吸引了支持他們持續(xù)擴張和創(chuàng)新的廣泛客戶群。

　　這在一定程度上是由于東亞公司開創(chuàng)的“純代工”商業(yè)模式導(dǎo)致的。與設(shè)計和制造自己的芯片的集成設(shè)備制造商不同，純晶圓代工廠在合同的基礎(chǔ)上制造來自各種客戶的芯片設(shè)計。

　　因此，許多美國公司已經(jīng)成為“無晶圓廠”，在半導(dǎo)體設(shè)計領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，同時將制造外包給東亞代工廠。

　　美國在芯片設(shè)計方面的實力是一項關(guān)鍵的商業(yè)和戰(zhàn)略資產(chǎn)，但美國制造業(yè)的衰退——以及隨后的地理集中——造成了供應(yīng)鏈的脆弱性。

　　它還削弱了美國的技術(shù)領(lǐng)先地位：沒有晶圓廠，就很難建立有助于刺激工藝技術(shù)創(chuàng)新和芯片設(shè)計相關(guān)進步的國內(nèi)制造技術(shù)。

　　CHIPS 計劃辦公室的一個核心優(yōu)先事項是幫助美國在可持續(xù)的基礎(chǔ)上再次以具有競爭力的規(guī)模生產(chǎn)最先進的芯片，無論是通過純晶圓代工模式還是允許公司大規(guī)模制造芯片的替代模式。據(jù)此 , CHIPS 計劃辦公室設(shè)定了以下目標：

　　到本世紀末，美國將至少擁有兩個新的大型前沿邏輯工廠集群。

　　為此，CHIPS 計劃辦公室將集群定義為一個地理上緊湊的區(qū)域，其中有多個由一家或多家公司擁有和運營的商業(yè)規(guī)模晶圓廠;龐大、多樣化和熟練的勞動力;鄰近的半導(dǎo)體行業(yè)供應(yīng)商、研發(fā)設(shè)施、公共服務(wù) 以及專門的基礎(chǔ)設(shè)施，例如化學(xué)加工和水處理設(shè)施。

　　鑒于美國持續(xù)保持邏輯芯片生產(chǎn)能力的重要性以及先進邏輯芯片生產(chǎn)競爭格局的快速變化，依賴單一集群存在嚴重風(fēng)險。

　　因此，CHIPS 計劃辦公室希望將其領(lǐng)先的邏輯投資集中在至少兩個公司在美國制造高度先進芯片的集群上。

　　每個前沿集群都將擁有規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施和其他競爭優(yōu)勢，以確保芯片制造商將在美國的持續(xù)擴張視為具有經(jīng)濟吸引力和商業(yè)模式的核心，即使未來沒有來自 CHIPS 計劃辦公室的資助。

　　CHIPS 計劃辦公室將根據(jù)申請人對美國正在進行的私人投資做出可信商業(yè)承諾的程度來評估申請。

　　CHIPS 計劃辦公室還將致力于確保每個美國集群都有足夠的規(guī)模來降低未來產(chǎn)能擴張的成本，并強烈鼓勵申請人探索其他長期降低成本的創(chuàng)新方法。

　　此外，CHIPS計劃辦公室將鼓勵無晶圓廠公司和原始設(shè)備制造商通過增加對國產(chǎn)芯片的需求來優(yōu)先考慮供應(yīng)鏈安全。

　　美國的工人將開發(fā)和擴展作為未來幾代邏輯芯片基礎(chǔ)的工藝技術(shù)。

　　申請人將被要求提交他們在美國半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)再投資戰(zhàn)略，CHIPS 計劃辦公室將優(yōu)先考慮那些有信心承諾在美國投資研發(fā)的申請人，例如通過建設(shè)國內(nèi)研發(fā)晶圓廠或其他國內(nèi)研發(fā)設(shè)施。

　　在美國境內(nèi)進行研發(fā)將促進新的前沿工藝技術(shù)向大批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)移，并表明芯片制造商有意在美國長期投資。

　　每個 CHIPS法案資助的晶圓廠都將得到一個由致力于在美國運營和創(chuàng)新的可靠供應(yīng)商組成的生態(tài)系統(tǒng)的支持。

　　CHIPS 計劃辦公室鼓勵申請人采取措施吸引相關(guān)供應(yīng)商，例如通過確定主要供應(yīng)商落戶同一地區(qū)的計劃、確定可以使申請人以及材料或制造設(shè)備受益的基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商，或?qū)⑦@些供應(yīng)商納入申請人的勞動力發(fā)展或研發(fā)承諾。

　　CHIPS 計劃辦公室還將在 2023 年春末為材料和制造設(shè)備設(shè)施發(fā)布單獨的資助機會。

　　美國國防部和國家安全部門將能夠在美國的商業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中獲得安全的前沿邏輯芯片制造。美國軍方目前無法從本土設(shè)施采購尖端芯片，導(dǎo)致關(guān)鍵軍事系統(tǒng)容易受到供應(yīng)中斷的影響。因此，在美國生產(chǎn)安全芯片是一項戰(zhàn)略重點。

　　先進封裝

　　組裝、測試和封裝 (ATP) 是半導(dǎo)體生產(chǎn)的最后步驟。這些步驟通常在專門的設(shè)施中執(zhí)行，并且歷來是勞動密集型的。

　　如今，大多數(shù)封裝能力位于東亞和東南亞，那里的 ATP 設(shè)施可以位于執(zhí)行電子組裝的公司附近。

　　美國目前僅有有限的 ATP 容量，這種短缺代表了一個戰(zhàn)略漏洞，因為在不投資封裝的情況下增強前端制造能力將限制供應(yīng)鏈的彈性。

　　該行業(yè)將封裝分為兩類：傳統(tǒng)封裝和先進封裝。盡管出于國家安全目的，美國必須將一些常規(guī)封裝在岸，但通常很難在美國建立具有經(jīng)濟競爭力的常規(guī)封裝設(shè)施。

　　對于傳統(tǒng)封裝，CHIPS 計劃辦公室將與其他部門和機構(gòu)協(xié)調(diào)，支持與盟國和合作伙伴的持續(xù)工作，包括美洲國家和參與印度洋-太平洋經(jīng)濟繁榮框架的國家和地區(qū)，以確保全球的充分性能力和保證供應(yīng)。

　　與此同時，CHIPS 計劃辦公室將投資于支持美國在先進封裝領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的項目——封裝技術(shù)的一個子集，使用新技術(shù)和材料來提高集成電路的性能、功率、模塊化和/或耐用性。

　　芯片制造商越來越多地將先進封裝的進步視為保持邏輯和存儲芯片生產(chǎn)領(lǐng)先優(yōu)勢的關(guān)鍵。

　　事實上，先進封裝有望在人工智能、云計算和醫(yī)療應(yīng)用以及許多其他下一代技術(shù)的芯片開發(fā)中發(fā)揮重要作用。

　　因此，CHIPS 計劃辦公室為先進封裝設(shè)定了以下目標：

　　到本世紀末，美國將擁有多個大批量先進封裝設(shè)施。 鑒于先進封裝對前沿邏輯和存儲器制造的重要性，CHIPS 計劃辦公室鼓勵申請者在晶圓制造之外投資先進封裝。

　　CHIPS 計劃辦公室歡迎來自外包組裝和測試公司的申請，以及來自集成設(shè)備制造商和具有內(nèi)部先進封裝能力的代工廠的申請。

　　美國將成為邏輯和存儲芯片商業(yè)規(guī)模先進封裝的全球技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。

　　CHIPS研發(fā)辦公室成立了國家先進封裝制造計劃，該計劃將利用其部分資金在未來十年內(nèi)推動先進封裝的快速發(fā)展，加速人工智能、云計算和下一代等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的進步。

　　CHIPS 計劃辦公室旨在通過確保最新的先進封裝技術(shù)在美國實現(xiàn)商業(yè)規(guī)模來鞏固這一進展。

　　由 CHIPS 資助的晶圓廠生產(chǎn)的半導(dǎo)體將有多種封裝服務(wù)選擇，包括來自美國的設(shè)施和位于相關(guān)國家以外不同地點的其他設(shè)施。

　　此外，美國及其盟友和伙伴將大大減少了傳統(tǒng)封裝對受關(guān)注國家的依賴。

　　與州政府一起，商務(wù)部將與美國的盟友和合作伙伴合作，幫助他們吸引對傳統(tǒng)包裝設(shè)施的投資。

　　對于為前端制造設(shè)施尋求資金的申請人，CHIPS 計劃辦公室將考慮制造過程中任何上游和下游步驟的位置對國家安全的風(fēng)險。

　　前沿內(nèi)存

　　存儲芯片是從超級計算機到智能手機等所有計算系統(tǒng)的重要組成部分，占全球半導(dǎo)體市場的很大一部分。雖然美國曾經(jīng)是內(nèi)存生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)者，但成本競爭和市場整合導(dǎo)致大多數(shù)美國公司在1980年代和1990年代退出內(nèi)存業(yè)務(wù)。

　　大多數(shù)制造——即使是美國公司經(jīng)營的晶圓廠——現(xiàn)在都在東亞進行。

　　因此，對美國領(lǐng)先內(nèi)存生產(chǎn)的投資將提升美國的技術(shù)領(lǐng)先地位和地理優(yōu)勢多元化全球供應(yīng)。

　　與邏輯芯片不同，內(nèi)存產(chǎn)品是標準化的并且通?？梢曰ゲ僮鳎阂患夜镜膬?nèi)存芯片通?？梢蕴娲硪患夜镜膬?nèi)存芯片。這些特性通常會增加內(nèi)存市場的彈性，因為內(nèi)存客戶愿意為主流市場支付費用價格通?？梢詮氖袌錾系娜魏蝺?nèi)存生產(chǎn)商處采購他們的產(chǎn)品。

　　因此，與邏輯芯片制造商相比，內(nèi)存芯片制造商必須主要在價格上展開競爭，并以較低的利潤率運營。因此，美國內(nèi)存生產(chǎn)商需要達到足夠的規(guī)模才能從東亞較大集群所享有的規(guī)模經(jīng)濟中受益。

　　CHIPS 計劃辦公室為存儲芯片設(shè)定了以下目標：

　　到本世紀末，美國的晶圓廠將以經(jīng)濟上有競爭力的條件生產(chǎn)大批量領(lǐng)先的動態(tài)隨機存取存儲器 (DRAM) 芯片。 CHIPS 計劃辦公室歡迎內(nèi)存公司申請在美國建立先進的內(nèi)存容量，尤其是那些確定降低美國生產(chǎn)成本的創(chuàng)新方法的申請。

　　資金申請者應(yīng)證明其美國存儲設(shè)施在 CHIPS 激勵計劃結(jié)束后通過持續(xù)升級在經(jīng)濟上具有競爭力并得以維持，CHIPS 計劃辦公室鼓勵申請者探索長期降低成本的創(chuàng)新方法。

　　對超級計算和其他應(yīng)用至關(guān)重要的下一代內(nèi)存技術(shù)的研發(fā)將在美國進行。

　　DRAM 將成為超級計算和其他先進技術(shù)的關(guān)鍵。

　　此外，隨著先進封裝技術(shù)的創(chuàng)新，內(nèi)存和邏輯技術(shù)將協(xié)同工作以實現(xiàn)高級計算，最終邏輯和內(nèi)存功能將更深入地集成在單個或共同封裝的芯片上。

　　當(dāng)前一代和成熟節(jié)點半導(dǎo)體

　　當(dāng)前一代和成熟節(jié)點芯片的彈性供應(yīng)對美國經(jīng)濟和國家安全至關(guān)重要。這些芯片廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代技術(shù)，包括汽車、航空航天和國防系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

　　但在過去幾年中，COVID-19 大流行和相關(guān)的經(jīng)濟影響暴露了這些供應(yīng)鏈潛在的脆弱性。

　　2020 年至 2021 年間，與計算、通信以及消費品和工業(yè)品相關(guān)的半導(dǎo)體需求猛增。當(dāng)該行業(yè)努力增加供應(yīng)時，由此產(chǎn)生的短缺加劇了持續(xù)的供需失衡，并導(dǎo)致包括汽車和醫(yī)療設(shè)備在內(nèi)的一系列商品生產(chǎn)延遲。

　　雖然 COVID-19 是前所未有的，但它揭示了半導(dǎo)體供應(yīng)鏈管理的結(jié)構(gòu)性問題，除非積極解決，否則這些問題將持續(xù)存在。

　　芯片制造商的上游和下游公司通常對其供應(yīng)鏈的了解有限，通常只了解其直接客戶和供應(yīng)商。

　　采購?fù)ǔＩ婕笆褂玫谌椒咒N商和短期采購合同。這些特征使公司難以評估供應(yīng)鏈風(fēng)險并在出現(xiàn)短缺時進行診斷和解決。

　　此外，當(dāng)前一代和成熟節(jié)點生產(chǎn)在地理上非常集中，東亞占全球遺留空間容量的大部分，中國政府積極補貼對成熟節(jié)點生產(chǎn)的額外投資。

　　由不同供應(yīng)商制造或按不同規(guī)格制造的芯片的互操作性有限，進一步加劇了這些挑戰(zhàn)。

　　如果一家芯片制造商出現(xiàn)意外短缺，其他芯片制造商就會努力填補空白。這些問題對于國防工業(yè)基地中使用的成熟制程芯片的長尾尤為明顯。

　　考慮到這些挑戰(zhàn)，CHIPS 計劃辦公室將根據(jù)以下目標投資于當(dāng)前一代和成熟的生產(chǎn)：

　　到本世紀末，美國將增加對美國經(jīng)濟和國家安全最重要的當(dāng)前一代和成熟節(jié)點芯片的產(chǎn)量。

　　例如，這包括用于汽車、航空航天和國防、醫(yī)療設(shè)備或其他美國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施部門的某些半導(dǎo)體。

　　CHIPS 計劃辦公室認為，在當(dāng)前一代和成熟節(jié)點的范圍內(nèi)開發(fā)新容量可以促進美國經(jīng)濟和國家安全，并且將要求在特定節(jié)點尋求項目資金的申請人說明他們提出的方法將如何推進這個目標。

　　此外，CHIPS 計劃辦公室鼓勵申請人探索長期降低成本的創(chuàng)新方法。

　　它還計劃與包括無晶圓廠公司和原始設(shè)備制造商在內(nèi)的半導(dǎo)體客戶接洽，以增加對美國原產(chǎn)芯片的需求并提高其自身供應(yīng)的彈性。

　　美國將增加化合物半導(dǎo)體和其他特種芯片的產(chǎn)量并保持技術(shù)領(lǐng)先地位。半導(dǎo)體制造的創(chuàng)新并不局限于縮小邏輯和存儲芯片上的特征尺寸。

　　例如，由碳化硅或氮化鎵等復(fù)合材料制成的半導(dǎo)體將越來越成為國防應(yīng)用、電動汽車和下一代通信基礎(chǔ)設(shè)施的核心。

　　全耗盡絕緣體上硅等專業(yè)工藝技術(shù)對于國防應(yīng)用也至關(guān)重要，專業(yè)芯片將成為量子信息系統(tǒng)等新興技術(shù)的關(guān)鍵投入。

　　CHIPS 計劃辦公室并不尋求取代已經(jīng)投資于這些技術(shù)的私人資本，而是鼓勵在適當(dāng)?shù)那闆r下申請 CHIPS 資金。

　　美國將與盟友和合作伙伴協(xié)調(diào)，以確保彈性生產(chǎn)和獲取當(dāng)前一代和成熟節(jié)點芯片。

　　美國不尋求在芯片制造方面實現(xiàn)自給自足，并期望美國的盟友和合作伙伴也將增加芯片生產(chǎn)，以降低當(dāng)前一代和成熟節(jié)點芯片的全球集中度。

　　國際協(xié)調(diào)將有助于減輕生產(chǎn)過剩的風(fēng)險，并填補盟國和合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)中已知的空白。

　　芯片制造商將能夠更靈活地應(yīng)對供需沖擊。如果某家芯片制造商無法滿足客戶需求，則其他芯片制造商應(yīng)及時填補缺口，避免拖延數(shù)月或數(shù)年。

　　在評估當(dāng)前一代和成熟節(jié)點設(shè)施的提案時，CHIPS 計劃辦公室將考慮在中斷時期可以在多大程度上輕松轉(zhuǎn)換擬議的制造工藝以生產(chǎn)不同類型的半導(dǎo)體。

　　在CHIPS 計劃辦公室看來，他們正在著手對美國工業(yè)進行千載難逢的投資。

　　本文件提出了成功投資前沿、當(dāng)前一代和成熟節(jié)點半導(dǎo)體的前端和后端制造的愿景。

　　它將指導(dǎo)商務(wù)部如何實施，著眼于推進美國經(jīng)濟和國家安全，增強全球供應(yīng)鏈的彈性，并鞏固美國在設(shè)計和構(gòu)建將定義我們未來的技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。