2022年，随着半导体对全球经济的重要性不断增长，半导体行业一直在不知疲倦地加快创新步伐，提高产量。事实上，全球半导体行业今年的半导体出货量预计将超过历史上任何一年，这一成就将有助于缓解持续的全球芯片短缺。与此同时，美国半导体公司继续将约五分之一的年收入投资于R&D，以促进芯片的进步，2021年达到创纪录的502亿美元(可获得的最新全年数据)。
今年，一项具有里程碑意义的两党立法《芯片和科学法案》也颁布了，这将在未来几年内大大加强国内半导体生产和创新。芯片法案包括520亿美元的芯片制造激励和研究投资，以及半导体制造和半导体设备制造的投资税收抵免。这些投资将有助于重振美国在芯片技术方面的领先地位，并加强美国的经济、国家安全和供应链。
尽管2022年是历史性的一年，但半导体行业仍面临重大挑战。比如今年下半年全球半导体销量增速大幅放缓，半导体市场以周期性著称。预计2023年下半年之前不会反弹。此外，中美之间的紧张局势继续对全球供应链产生影响，导致政府对向中国出售芯片的控制扩散。中国是世界上最大的半导体市场。其他主要的政策挑战仍然存在，包括需要制定政策以保持美国在半导体设计领域的领先地位，改革美国的高技术移民和STEM教育体系，促进自由贸易和进入全球市场。
总的来说，2022年是半导体行业非常成功和重要的一年，因为半导体将对世界产生比以往任何时候都更大的积极影响。未来几年，在政府和行业的有效合作下，半导体行业可以继续发展和创新，实现基于半导体的更加光明的未来。
芯片和科学法案
2019年冠状病毒疫情，加上其他供应链冲击，破坏了全球半导体供应链，严重影响了严重依赖芯片生产产品的行业。这些中断，加上地缘政治紧张局势，凸显了通过扩大制造产能和加强创新领导力来强化美国芯片产业的必要性。为了应对这些挑战，国会颁布了《芯片与科学法案》，这是一项两党合作的法案。拜登于2022年8月9日将其签署成为法律。这项历史性的立法为半导体制造提供了关键的激励和研究投资，这将加强美国经济、国家安全、供应链灵活性和技术领先地位。
政府和企业领导人的注意力现在已经转向芯片计划，以加强美国半导体工业的力量，提高美国的全球竞争力。《芯片与科学法案》刺激了新的承诺，在整个供应链上建造晶圆厂和其他设施。新法律将通过创造就业机会和经济投资来改变国家的未来。然而，该行业仍然面临着重大挑战，包括培养熟练劳动力，应对全球竞争，在芯片设计方面领先美国，以及保持进入全球市场和供应链的渠道。
芯片激励
制造业激励计划
芯片法案的一个基础是由商务部管理的390亿美元的制造业激励计划，旨在振兴美国芯片制造生态系统，涉及广泛的技术，从大型尖端晶圆厂到成熟和当代的芯片项目，新技术和专业技术，以及制造设备和材料的供应商。
芯片先进制造投资信贷
《芯片与科学法案》还为先进制造业投资设立了25%的税收抵免，由美国财政部实施，作为制造业激励计划的补充。简而言之，这些激励措施将缩小在美国和海外投资的成本差距，同时为美国经济、国家安全、供应链和技术领先地位带来更大的好处。
芯片产生了影响。
自2020年6月芯片法出台以来，半导体企业已经宣布了数十个项目，以提高在美国的产能，扩大国内半导体价值链。一些项目在CHIPS法案预计提供资金时开始，而其他项目在立法通过后继续进行。随着CHIPS法案的全面实施，预计未来几年将会有更多的项目。这些公告的亮点包括:
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这些项目包括在12个州建设15个新的晶圆厂和扩建9个晶圆厂，以及在半导体材料、化学品、气体、原始晶圆等方面的大量投资。
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芯片研发项目
《芯片与科学法案》投资130亿美元用于半导体研发，这将刺激未来几十年的创新，并有助于确保美国保持技术领先地位。这些项目为促进政府、行业、学术界和其他利益攸关方之间的合作和长期创新提供投资。重要的是，这些项目有助于培养促进半导体行业未来创新所需的科学家和工程师。
国家半导体技术中心
为了确保技术能够弥合实验室和工厂之间的差距，国家半导体技术中心(NSTC)将与政府、行业和大学建立公私合作伙伴关系，创新半导体技术的各个方面，提高美国的技术领先地位。
国家先进包装制造计划
国家先进包装制造计划(NAPMP)是一项联邦R&D计划，旨在加强先进组装、测试和包装(ATP)能力。该项目预计将与NSTC和美国制造协会密切协调。
美国制造研究所
芯片法案与政府、工业和学术界合作，建立了多达三个美国制造研究所。研究将集中在几个不同的领域，包括半导体机械的自动化，ATP能力的发展和技能培训的发展和部署。
芯片防御基金
芯片与科学法案(Chip and Science Act)在芯片防御基金(Chip Defense Fund)中投入了20亿美元，该基金将补充国防部国家微电子R&D网络的投资。该基金将支持基于大学的陆上原型、半导体技术从实验室到工厂的过渡(特别是那些具有独特国防应用的技术)以及劳动力培训。
NIST测量研究与发展
随着半导体器件变得越来越小和越来越复杂，测量、监控、预测和确保制造质量的能力变得越来越困难。《芯片和科学法》支持NIST在关键计量研究和发展方面的努力，以实现下一代微电子计量的进步和突破。
美国的半导体研究:创新领先
SIA在2022年10月发布的一份报告确定了半导体R&D生态系统的五个关键领域，这些领域应该通过芯片和科学法案的R&D基金得到加强。
1.转换和缩放路径的研究。
对距离量产还有5-15年的技术进行赛前研究。
2.研究基础设施
或者升级整个生态系统的研究工具、设备或其他必需品的获取。
3.发展基础设施
升级或扩大对现有开发设施、工具、设备或整个生态系统的其他必需品的访问
4.协调发展
召集公司开展全面协同创新，加快关键技术、工具、行业标准和方法的研发。
5.劳动力
计划增加美国半导体R&D劳动力的规模，并支持劳动力准备和技能发展。
加强美国半导体劳动力
半导体行业的领导和创新需要熟练的劳动力。从建筑工人到制造技术人员，再到工艺工程师和芯片设计师——以及这两者之间的每一个职位——人才缺口和工人短缺预计将在美国和海外的整个半导体生态系统中加剧。
为了充分实现芯片和科学法案的承诺和机遇，美国必须拥有强大的半导体劳动力。CHIPS法案包括劳动力发展措施，作为制造业激励和R&D计划的一部分，以及国家科学基金会(NSF)下的2亿美元劳动力和教育基金。这些项目对于确保该行业拥有满足各种短期和长期需求的熟练劳动力至关重要，从拥有高中文凭或技术证书的工人到拥有高级硕士或博士学位的工程师和科学家。
为了加强半导体劳动力管道，美国需要为K-12 STEM教育提供额外的资金，并鼓励美国年轻人选择STEM职业。这项工作需要社会做出巨大努力，政府、行业、教育和其他利益相关者应在课程开发、扩大学徒制、增加职业和社区大学的半导体项目、高等教育研究奖学金资助和招聘计划等领域做出贡献。这些项目必须确保不同的、代表性不足的和经济上处于不利地位的群体，包括少数民族、退伍军人和传统上被排斥地区的人，能够获得服务。
为了与之竞争，美国必须拥有来自世界各地的最优秀、最聪明的人才。美国还应该增加获得国际STEM人才的机会，特别是在美国大学获得学位的STEM领域的外国研究生。在美国大学拥有高级学位的STEM毕业生中，有三分之二是外国人。美国需要能够留住这些人才，而不是迫使他们返回海外。半导体行业一直受益于来自世界各地的人才，但签证限制和“按国家”限制导致外国STEM学生因无法获得绿卡而离开美国。推动国外STEM硕士和博士绿卡的发放，将对半导体行业产生革命性的影响。国会应该采取行动，永久改革和改善我们不完善的移民制度，以招募和留住持续创新和增长所需的国际人才。
半导体设计的领先地位
尽管《芯片与科学法案》为解决中国制造业供应链中的关键差距和漏洞提供了重要的激励措施，但也必须采取直接措施来保持美国在芯片设计方面的领先地位。
芯片设计是制造过程的第一步，芯片设计的创新对未来半导体技术的发展至关重要。芯片设计是一个复杂的过程，需要训练有素的工程师和科学家、先进的技术和知识产权来设计芯片的性能和功能。美国因为在半导体设计方面的领先地位，受益于创新的良性循环，提高了制定技术标准的能力，加强了国家安全，并从信息技术、电信、交通和能源等行业的OEM中获得了溢出效益。美国半导体公司在全球芯片设计行业处于领先地位，美国在全球设计劳动力中的份额最大:2021年，全球约有18.7万名半导体设计工程师，其中9.4万人就职于总部位于美国的半导体公司。
无晶圆厂:47%的设计相关附加值
这些公司专门从事芯片设计，并与第三方商业代工厂合作制造(即制造)他们的芯片。
集成设备制造商(IDMS): 51%的设计相关附加值
IDM设计和制造芯片。在IDM模式下，设计和制造团队合作将新芯片推向市场，通常是在内部制造设施或“晶圆厂”中。
原始设备制造商:2%设计相关附加值
像汽车制造商一样，原始设备制造商使用半导体作为其他产品的投入。一些OEM厂商已经开始设计自己的芯片，主要是针对自己的产品。原始设备制造商在芯片设计领域的存在感更强，越来越多地参与到与无晶圆厂公司或IDM相同的产品和人才市场中。
EDA/IP提供商。
EDA是设计公司和代工厂之间值得信赖的中介，提供设计工具、参考流程和一些服务。第三方IP提供商设计并许可IP构建模块(处理器、库、内存、接口、传感器和安全性)。
美国在半导体设计方面的领先地位为GDP做出了贡献，创造了高技能就业岗位，产生了创新乘数效应，使从电信和汽车到航空航天和能源的整个经济领域受益。例如，现代复杂芯片的开发，如驱动当今智能手机的“片上系统”(SoC)处理器，需要数百名工程师多年的工作，有时还需要使用外部知识产权(ip)和设计支持服务。
美国在设计领域的领先地位以及惠及整个经济领域的创新乘数效应并不确定。除了设计成本上升、熟练人才短缺和进入全球市场的渠道越来越紧之外，全球竞争对手也在寻求挑战美国的领导地位。全球竞争对手认识到芯片设计的战略重要性，并投入巨资建设其国内设计能力。中国、韩国、台湾省、欧盟、日本和印度已承诺在新芯片设计上投资数十亿美元，其中包括高达50%的设计投资税收抵免。同样，美国R&D税收抵免的支持也落后于全球竞争对手。2017年的立法现在要求企业在5年内摊销R&D支出，而不是能够立即扣除费用。如果不采取行动确保美国在设计和R&D方面的竞争力，美国在全球销售收入中的市场份额预计将从2021年的46%降至2030年的36%(见附表)，而同期中国的市场份额预计将从9%飙升至23%。
SIA敦促国会采取全面综合的策略来保持美国设计的领先地位。国会应在以下领域采取行动:
1)为先进半导体设计提供25%的投资税收抵免，相当于芯片包含的制造抵免。
2)改革高技能移民，确保获得顶尖科学和工程人才
3)恢复研发支出全额抵扣。
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半导体——推动不同领域的创新
对半导体生命科学的影响
它对半导体的许多邻近领域的新兴技术有很大的影响。这包括更引人注目的例子，如人工智能、高性能计算、自主系统和机器人，以及一些影响可能不那么直接的领域，如生命科学。
半导体创新可以在许多方面帮助开启新的生命科学和技术。例如，为研究人员提供强大的生物和药物模拟计算资源可以大大降低药物开发的成本和时间表。2019年冠状病毒疾病(新冠肺炎)疫情和基于mRNA的疫苗的开发显示了加速关键生命科学和技术创新时间表的价值。
另一种依赖先进半导体的生命科学技术是现代医疗设备。这些技术包括用于健康监测的可穿戴传感器、医疗机器人、用于高分辨率超声波的先进成像技术、神经接口技术和用于创伤干预的可植入设备。这些技术可能依赖先进的半导体来帮助数据收集和处理，以获得可操作的反馈，或帮助导航身体进行适当的治疗。考虑到与芯片-生物界面相关的挑战，这种装置通常具有一套独特的封装要求。仍然需要对材料和包装进行大量研究，以设计高性能的医疗设备，减少炎症和设备污染。