高芯圈 芯片半导体资讯网 不这样做,美国将失去半导体?

不这样做,美国将失去半导体?

作者:匿名    来源:未知   
浏览:723    发布:2022-06-17 11:21:51

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在半导体的设计、制造以及生产设备方面,美国一直处于世界领先地位。半导体是计算机和信息技术所有技术创新的基础。没有他们,亚马逊、谷歌、微软、Meta、苹果、特斯拉等公司就不会存在。过去几十年,美国在半导体行业的主导地位正在慢慢丧失。近年来,损失的速度一直在加快。如果失去了它,那么现代技术的基石也就失去了,美国将失去其总体技术优势。在这篇文章中,我们将讨论这个问题的主要原因,并提供本质上应该是两党合作的解决方案。


在我们进入这个问题之前,让我们先谈谈美国半导体主导地位的现状。大多数最大的半导体设备、设计和软件公司都位于美国或在美国拥有关键项目。在设备领域,Lam Research、应用材料和 KLA 均位于美国。ASML 是广为人知的光刻领导者,他们在圣地亚哥的 EUV Source和EUV Collector进行了许多关键工程。这些技术资产和团队来自对位于圣地亚哥的Cymer公司的收购。ASML向 EUV-LLC 支付专利使用费,其成员包括多个美国国家实验室。没有这些工具,就不可能制造芯片。(半导体招聘


用于设计芯片的关键软件被称为EDA,它都来自美国。Cadence, Synopsys和Mentor Graphics(现在属于西门子)等三大EDA厂商都位于美国。没有这个软件,就不可能设计出现代芯片。


德州仪器和英特尔等美国公司在制造自己的芯片的同时,在各自领域拥有领先的市场份额。为外部销售和使用合同制造商设计芯片的 4 大公司也是美国的。他们是高通、博通、英伟达和 AMD。


但这种主导地位正在转移到构成地缘政治风险的国家。美国在芯片制造中的份额处于历史最低水平。除非立即采取行动,否则美国将失去半导体产业。这是一场国家安全危机。


美国一直是通过创业、教育和大规模投资实现创新的标志。这三个原则正在逐渐消失,部分原因是私人市场的态度,部分原因是政府的政策激励了某些行为。这种转变有利于那些拥有有利的政府政策、监管支持、专注于STEM高等教育、以及对半导体制造重要性的普遍文化认识的国家。


半导体创业精神


创业精神是创新和半导体的第一要素。自从贝尔实验室发明晶体管以来,硅谷的创业公司创造并定义了现代半导体产业。不幸的是,半导体行业的创业精神正在消失。


SemiEngineering是半导体行业领先的出版物之一,按公司总部所在地跟踪每月半导体和半导体邻近行业的初创企业融资情况。下表列出了5月份的数据,但其他月份的数据看起来非常相似。这一趋势令美国硬件主导地位的前景堪忧。不仅大部分组装工作是在中国大陆完成的,而且半导体领域资金最充足的初创公司和半导体领域最多的ipo都在中国大陆进行。


虽然初创公司和ipo不一定意味着创新,但它们是创新的基石之一。不是所有的创业公司都能成功,美国创业公司严格的融资模式很可能意味着他们更有可能成功,但这种差异是个大问题。美国不再是创业之地,尽管它仍在欧洲等世界其他地区占据主导地位。现在是中国大陆。


为什么美国的半导体初创公司这么少?


美国的风险投资和天使投资私人市场完全放弃了对基于软件平台的“科技”公司的投资。虽然这种类型的投资很好,但这些风险投资和天使投资人完全忽略了半导体和硬件领域。我们在 SemiAnalysis 已经亲眼目睹了这一点,因为我们帮助了半导体行业的一些公司筹集了资金。说服风险资本家投资初创公司是极其困难的,即使他们拥有有前途的技术和卓越的业绩记录。


私人市场对硬件初创公司有着强烈的偏见。一般来说,半导体的启动成本较高,与基于平台的科技公司相比,市场潜力有限。总部位于美国的风险投资家和天使投资者往往会考虑数百亿美元或数千亿美元的潜在市场。他们想要的软件平台,可以有几十名员工,有潜力扩大到数十亿美元的收入。不过Instagram、Uber、Shopify和Airbnb也就这么多。硬件创业是必要的,即使它不能满足美国风投和天使投资者的疯狂梦想。SemiAnalysis的朋友Jay Goldberg在他的通讯中写了关于这种现象的文章,标题是《HARD OR SOFT?》以及《HARD VS. SOFT–WITH MATH》。


半导体投资是一个悲剧的共同风格的情况。没有一个私人实体会投资基础设施,因为没有一个实体会获得所有可能的回报。半导体制造和设计能力是现代技术和软件的基础设施,类似的要求是,这类基础设施项目需要政府激励和监管支持才能蓬勃发展。美国政府必须通过国家科学基金会提供孵化器和加速器来帮助半导体创业行业。


半导体投资危机


初创企业并不是唯一缺乏投资的地方。这个问题也存在于最大的公司中。因此,美国在半导体研发中的份额急剧下降,国内芯片产量从 40% 下降到 15% 以下。我们的金融市场或政府政策不鼓励投资。我们将通过几个例子展示美国政策的困境,这些政策鼓励回购和股息而不是投资。


首先让我们讨论一下问题的症结所在。下图显示了按地区划分的半导体晶圆制造设备总支出。这表明中国大陆目前正在建造最多的晶圆厂,这得益于其有利的税收和监管政策以及巨额补贴。美国在全球支出中只占很小的份额。如果保持目前的支出速度,那么十年后,美国制造的半导体将不到全球 10%,而中国大陆将制造近 30%。


美国国家、州和地方政府制定了税收和监管政策,使得投资新的半导体制造能力变得异常困难。甚至要通过许可和批准成为美国的项目,都需要大量的资金和多年的时间。此外,虽然这些政策旨在保护环境,但实际上并非如此。他们只是减慢了流程并增加了成本。


与此形成鲜明对比的是,其他国家对投资半导体工具提供税收抵免和巨额扣除。他们为制造设施的许可和批准提供了简化的流程。他们通过对污染企业采取积极的惩罚措施来保护环境。在半导体设施周围,公寓、住宅、企业等可以迅速开发,因此,工人们不用把工资的很大一部分花在生活费用上,从而降低了企业的成本,提高了整个社区的生活水平。


美国必须让企业的利益相关者更有利地大举投资于新产能,而不是支付股息和股票回购。一种解决方案是提供一个永久性选项,在购买的第一年内100%扣除芯片制造设备、工具和其他相关资本支出。其他工业设备,如卡车,是这种政策的先例。


需要明确的是,这样的政策只会成为旨在与其他国家平等政策的多层面激励计划的一部分。中国大陆对国内半导体企业实行了长达10年的免税政策。尽管这种极端措施在美国是不现实的,但它应该突显出,在我们最大的地缘政治对手愿意采取这种措施时,需要进行政策改革的重要性。


正是这种政策差距导致美国最大的内存制造商美光(Micron)将制造业务转移到美国以外的地方。美光目前主要在新加坡和中国台湾生产存储芯片,尽管他们的研发中心和原始生产设施都设在美国。世界上最大的两家存储器制造商SK海力士和三星的总部都在韩国。虽然在技术上被认为与美光持平或落后,但SK海力士和三星占据的市场份额更大。这在一定程度上是韩国各种半导体政策的副产品,这些政策鼓励加大对制造能力的投资。韩国的“K-Belt”计划只是加快了半导体产业的激励步伐。这一政策是一个地理上被围起来的低税收和支持研发的地区,具有工具和研发税报销。


此外,必须对研发支出实行税收抵免。目前,美国的税收政策并没有与许多亚洲国家相匹配。相反,它鼓励尽可能减少研发,以资助股票回购、股息和财务工程收购。


博通就是一个例子,说明美国税收政策的漏洞激励了半导体行业的错误行为。尽管博通一直是值得投资的明星股,而且他们在某些技术领域仍处于领先地位,但他们的创新战略对整个行业来说非常消极。博通通常会严格控制所有开支,包括研发支出的增长。与此同时,它们还提高了几乎处于垄断地位的芯片和软件的价格。最后,他们利用这些利润收购更具创新性的领先公司,这些公司拥有他们可以应用这一公式的产品和技术。这一政策被半导体行业人士和投资者通俗地称为“Hock Tan Flywheel”,以设计这一战略的首席执行官的名字命名。我们甚至不会提到他们为了优化税收而把总部搬到新加坡好几年,但这也是美国糟糕政策的结果。


另一个糟糕的投资相关政策的例子是英特尔在前十年的情况。他们在半导体方面是世界顶尖的。他们没有在半导体设计和制造的新领域进行创新,而是专注于降低资本支出和总支出在销售额中的比重。他们用利润回购股票,并支付更多的股息。股东选出的董事会成员为这种行为喝彩,并特别鼓励这种行为。英特尔的衰落当然有很多原因,包括技术失误和不良的企业文化,但美国税收政策和金融市场的缺陷无疑是一个重要因素。如今,英特尔已经意识到他们的错误,并将股票回购减少到0。它们在尽其所能地投入每一美元,但与台积电(TSMC)和三星(Samsung)等其他国家的晶圆制造巨头相比,它们根本无法相提并论。


Wolfspeed和纽约州的政策就是一个很好的有针对性的例子。纽约通过退税和其他补贴帮助Wolfspeed建立世界上最大的碳化硅半导体制造设施。纽约因此成为电动车中大量使用的一种芯片的世界领导者,创造了数千个高薪工作岗位,纽约州立大学有一个完整的研究和教育计划,为人们在该领域的持续创新做好准备。


半导体教育


即使创业公司和生产设施在美国,目前该领域的熟练工人也严重短缺。到2025年,这一缺口预计将高达30万人。有知识、有技术的人才是创新的基石,没有他们就不能创新。


大多数追求高等教育的美国人都选择了non-stem领域。虽然这本身不是一个负面消息,但考虑到半导体行业熟练工人短缺的预期,这是一个巨大的担忧。在美国,超过500万人在高等教育机构获得了学位/证书,但根据Statista的以下图表,甚至不到五分之一的人是STEM专业的。


美国三分之二的STEM博士生是外国人。他们能够获得学生签证,因为他们的教育,但他们中的许多人有一个非常困难的时间移民,尽管他们希望这样做。中国大陆每年有近500万人获得STEM学位,人口规模的差异使中国大陆和美国之间的差距不可能仅用国内人口来填补。


美国必须让世界各地受过教育的人更容易移民。在美国历史上的其他时期,这要容易得多,这是美国在创新方面超过世界其他国家的秘诀之一。人才流失的概念是非常现实的,必须允许世界上最优秀、最合格的人才移居美国。


中国大陆不只是允许半导体工人移民,他们明确地找到他们想要的人,然后去争取。有多家国有企业为从中国台湾搬来的工程师提供非常具体和有声望的生活质量。它们在半导体中心附近提供宽敞的住宿环境,并为定向移民提供个人税收优惠。如果有机会,许多来自中国台湾的优秀工程师会来美国,即使没有国家资助的生活方式。


此外,在美国STEM专业的毕业生中,专门从事半导体、制造或设计相关领域的毕业生只占总数的很小一部分。这些与半导体相关的STEM项目资金严重不足。联邦政府和州政府没有以任何方式推广它们。与此同时,竞争国家对这些项目进行了大量补贴。这反过来又增加了他们各自半导体行业的可用人才总数,从而允许更多的创新。


美国的高等教育体系对所有学位和证书的补贴金额大致相同,尽管有些职业存在技术工人严重短缺的问题。我们的教育体系在补贴教育成本或推广某些领域时,需要考虑到基于劳动力需求行业差距的有效技能配置。


公众和媒体对这个领域的看法对这个问题也没有帮助。芯片架构师、过程集成工程师或电路板设计师并不是大多数孩子和年轻人向往的职业。这一点都不吸引人。但中国大陆却在鼓舞半导体产业的人心。


对半导体缺乏兴趣的部分原因是修理和修补计算设备的文化。半导体行业的许多人在第一次开发电脑时就爱上了这个行业。例如,我对半导体行业的痴迷始于我在圣诞节得到了一台Xbox 360。几个月后,由于被称为“死亡红环”的缺陷,它破裂了。在网上做了一些调查之后,我发现了一种名为“Penny Trick”的家用维修方法,其中包括打开手机。这激发了我对这个行业的热爱。不幸的是,由于各种立法和公司特定的障碍,维修电脑、游戏机和智能手机的文化在西方世界正在消亡。


在中国台湾和中国大陆,这种文化很繁荣。获取设备部件非常容易,无论是显示器、电池、内存,甚至是整个主板。人们可以去中国台湾台北市的光华市场、中国大陆深圳的华强北市场,或这些国家的许多其他市场,购买与维修普通消费电子设备有关的任何组件或工具。


实施修复政策的权利将使美国与这些国家平起平坐,应该得到两党支持。这对消费者来说是好事,因为他们有更多的自由来控制他们购买的设备,并允许他们的设备使用更长时间。这对环境有好处,因为产生的电子垃圾更少。这对半导体行业来说是件好事,因为它让更多人对打开电脑和了解它们的工作原理感兴趣。中国台湾和中国大陆大陆可以这样做,因为它们的政府允许修复运动蓬勃发展,如果我们希望我们的年轻人也爱上这个行业,美国需要匹配它们。


国会必须采取行动拯救半导体行业


如果国会想让美国半导体行业重新回到世界前沿,就必须立即通过多项跨党派立法。


国会必须立即通过两年多前首次引入的 CHIPS 法案。他们还应该增加限制条款,限制任何 CHIPS 法案资金的接受者接触在中国大陆扩张的公司。与 SemiAnalysis 从中国大陆政府以税收政策、直接 + 间接赠款、当地合资企业和补贴贷款的形式统计的超过 $250B 的补贴相比,这里的 $52B 仍然是杯水车薪,但它是一个开始。


国会必须立即修改美国税法,使其与其他公司目前拥有不公平优势的国家相提并论。这可以通过在购买当年对芯片制造设备、制造晶圆制造设备的工具以及与半导体设计或生产相关的其他相关资本支出实施可选的 100% 折旧来实现。国会还必须对这些投资群体实施永久性税收抵免,以与其他东亚国家相匹配。


国会必须立即修复美国的许可和监管锁定,这严重延长了创建半导体制造设施的时间并增加了成本。


国会必须立即通过为与半导体相关的研发增加税收抵免来弥补研发支出缺口。


国会必须立即解决创业危机,指示国家科学基金会创建一个针对半导体行业的创业孵化器和加速器。


国会必须立即通过资助半导体和半导体相邻的中学后教育计划来解决教育差距。


国会必须立即资助并建立一个类似于欧洲 IMEC 的美国半导体研究机构。


国会必须立即通过允许熟练的半导体工人移民到美国来解决熟练的半导体工人短缺的问题。


国会必须立即通过修复法律的权利,以增加对硬件行业的兴趣,从而增加消费者自由和保护环境。


国会必须立即通过立法,以防止国家资助的企业间谍活动、强制知识产权转让和半导体行业的黑客攻击。(芯片人才


如果采取这些行动,我们有信心充分发挥美国的聪明才智和创新能力,让美国继续走在半导体产业的顶峰。如果不采取这些行动,我们相信美国将进一步削弱其在这个对国家安全越来越重要的行业中的领导地位。

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