PCAST《振兴美国半导体生态系统》报告(英)

向总统报告振兴美国半导体的生态系统总统的行政办公室总统的顾问委员会2022年9月科技 1关于总统科学技术顾问委员会总统科学技术顾问委员会（PCAST）是由总统任命的联邦咨询委员会，旨在增加白宫内部和联邦机构向他提供的科学和技术建议。PCAST由30位全国思想领袖组成，他们因其在学术界，政府和私营部门的杰出服务和成就而被选中。PCAST就涉及科学，技术和创新政策的事项以及涉及科学和技术信息的事项向总统提供建议，这些事项为影响经济，工人赋权，教育，能源，环境，公共卫生，国家和国土安全，种族平等和其他主题的政策提供信息。有关 PCAST 的详细信息，请参阅 www.whitehouse.gov/pcast。 2总统的行政办公室总统科学技术顾问委员会20502年华盛顿特区。小约瑟夫·拜登总统 2022年9月20日 白宫华盛顿特区亲爱的总统先生:美国人每天都在依赖半导体，甚至没有意识到这一点。它们用于平凡的任务 - 例如打电话，洗衣服或乘坐公共交通工具 - 以及不太平凡的任务 - 例如为智能武器和自主监视提供“情报”。这些微型设备已成为现代生活各个方面必不可少的，支撑着全球经济和我们的国家安全。半导体是美国第四大出口产品，该行业直接雇用了近30万美国人，并间接提供了另外160万个工作岗位。自 1940 年代以来，联邦政府通过与工业界和学术界的强大伙伴关系，在半导体行业的发展中发挥了核心作用，使美国成为半导体收入的世界领导者。但这一领导地位正受到前所未有的挑战。美国制造的半导体的全球份额从1990年的37%下降到今天的12%，90%的尖端半导体制造现在在美国以外完成，主要在亚洲。你们已经明确表示，保持我们在半导体领域的全球领导地位是确保经济繁荣和国家安全的国家优先事项。我们同意。如果不采取行动，美国将遭受失业、技术增长受阻、供应链风险巨大和经济机会减少的损失。CHIPS和科学法案提供了一个千载难逢的机会，以果断地加强面对日益激烈的全球竞争，美国半导体生态系统。通过将这项法案签署为法律，你们表明了国家对维持和发展我们国内半导体生态系统并为美国人民带来利益的承诺，包括高质量的就业机会、技术创新和科学发现。联邦政府和私营部门准备加速美国的半导体制造，一些新项目准备破土动工。因此，我们将报告重点放在研发（R&D）、初创企业、教育和劳动力发展方面的变革性投资上，这些投资对美国半导体生态系统的长期健康和竞争力至关重要。我们建议采取行动，最大限度地利用《芯片与科学法案》中为半导体研发拨出的历史性110亿美元承诺： 建立一个广泛的联盟我们提供了一个框架，说明拟议的国家半导体技术中心应该如何构建，以分享美国各地好工作和教育机会的好处。 3 专注于教育和未来的劳动力我们建议将部分资金用于创建国家微电子培训网络。 培养创新我们建议将部分资金用于为初创公司和学术研究人员提供财政支持，并提供必要的最先进的原型工具和设施。 设置一个国家研究议程：我们建议将国家“重大挑战”设置为确保美国在半导体创新方面处于世界领先地位。我们对CHIPS和科学法案在经济潜力和国家安全方面为美国人民提供的可能性感到兴奋。真诚地,贵国总统的科学技术顾问委员会 4总统科学技术顾问委员会联合主席弗朗西丝·h·阿诺德莱纳斯·鲍林化学工程、生物工程和生物化学教授加州理工学院的弗朗西斯•s•科林斯总统代理科学顾问 白宫玛丽亚·t·Zuber为研究和副总统E. A. Griswold 麻省理工学院地球物理学教授成员丹·e·Arvizu总理新墨西哥州立大学系统丹尼斯Assanis总统特拉华大学约翰Banovetz执行副总裁、首席技术官兼环境责任3 m公司阿什顿卡特贝尔弗科学与国际事务中心主任、贝尔弗技术与全球事务教授哈佛大学弗朗西斯结肠美国进步国际气候中心高级主任丽莎·a·库珀彭博健康与医疗保健公平杰出教授兼健康公平中心主任约翰霍普金斯大学约翰o .达比利航空与机械工程百年教授加州理工学院的威廉玩弄首席科学家兼研究高级副总裁英伟达苏珊Desmond-Hellmann前首席执行官比尔和梅林达•盖茨基金会伊内兹冯加州大学伯克利分校大气科学教授安德里亚•戈德史密斯工程与应用科学学院院长和Arthur LeGrand Doty电气与计算机工程教授普林斯顿大学 5劳拉·h·格林国家高磁场实验室首席科学家佛罗里达州立大学、佛罗里达大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室Marie Krafft 物理学教授 佛罗里达州立大学葆拉·哈蒙德研究所教授，化学工程系主任，成员科赫研究所综合癌症研究麻省理工学院的Eric Horvitz微软首席科学官乔Kiani董事长兼首席执行官Masimo乔纳森莱文菲利普·H·奈特（Philip H. Knight）教授兼商学院院长斯坦福大学Stephen Pacala所谓生态学与进化生物学系弗雷德里克·D·皮特里教授普林斯顿大学扫罗波尔马特Franklin W. 和 Karen Weber Dabby 物理学教授兼伯克利数据科学研究所所长加州大学伯克利分校高级科学家劳伦斯伯克利国家实验室威廉的新闻Leslie Surginer计算机科学和综合生物学教授德克萨斯大学奥斯汀分校彭妮普利兹克主席PSP伙伴詹妮弗Richeson菲利普·艾伦（Philip R. Allen）心理学教授，社会感知与沟通实验室主任耶鲁大学维姬佐藤哈佛商学院管理实践教授（已退休）丽莎苏主席和首席执行官高级微设备公司(AMD)凯瑟琳·d·沙利文前美国国家海洋和大气管理局管理员前NASA宇航员特伦斯道文学与科学学院詹姆斯和卡罗尔·柯林斯主席加州大学洛杉矶分校菲利普·维纳布尔斯谷歌云首席信息安全官凯瑟琳Woteki生物复杂性研究所客座杰出研究所教授维吉尼亚大学食品科学与人类营养教授爱荷华州立大学 6委员会工作人员劳拉·坎贝尔执行董事莎拉Domnitz主副执行主任Reba Bandyopadhyay副执行主任凯文Johnstun研究分析师anne - marie马扎前执行董事奎因Anex-Ries实习生 7工作组半导体工作组成员参加了本报告的编写。PCAST的全体成员审查并批准了该报告。位联席威廉玩弄*首席科学家兼研究高级副总裁英伟达丽莎苏*主席和首席执行官高级微设备公司(AMD)成员艾哈迈德·巴哈教徒德州仪器公司的首席技术官ananthachandrakasan工程学院院长和Vannevar Bush电气工程和计算机科学教授麻省理工学院的斯科特·j·DeBoer执行副总裁、技术和产品美光科技达里奥吉尔IBM高级副总裁安德里亚•戈德史密斯*工程与应用科学学院院长和Arthur LeGrand Doty电气与计算机工程教授普林斯顿大学*代表委员会成员安·凯莱赫执行副总裁兼技术开发总经理英特尔刘Tsu-Jae王工程学院院长和罗伊·卡尔森工程学教授和工程与计算机科学杰出教授加州大学伯克利分校卡莱斯坦福大学电气工程助理教授皮特·罗德里格斯首席执行官硅催化剂 8执行概要半导体是当今信息时代的基础，是全球经济的基础。它们对美国经济和国家安全至关重要，并提供数据中心、通信、汽车、航空航天和国防、个人计算设备、工业、娱乐、医疗保健和许多其他市场背后的“情报”。为了从经济和技术角度保持全球领先地位，半导体领域的领导地位至关重要。目前，美国是半导体收入的全球领导者，但这种领导地位正受到全球竞争对手前所未有的挑战。例如，美国制造的半导体的全球份额从1990年的37%下降到今天的12%。1与此同时，亚洲国家，特别是中国，一直在大力投资半导体制造和研发（R&D），以增强其本土能力并加强其在全球市场的地位。为了使美国保持半导体行业的世界领先地位，该行业的大部分附加值必须发生在美国。PCAST热情支持两党通过CHIPS和科学法案，其中包括为一代人一次的机会提供大量资金，以在面对日益激烈的全球竞争时果断地加强美国半导体生态系统。2这项投资表明，我们国家致力于维持和发展我们的国内半导体生态系统，并为美国人民带来好处，包括高质量的就业机会、技术创新和科学发现。行业和政府支持和加速半导体制造的努力正在进行中：作为拜登政府扩大美国半导体制造努力的一部分，许多新项目正在计划中并准备破土动工。3然而,研发计划—这对强大而健康的美国半导体生态系统同样重要—没有得到那么多的关注。为了填补这一空白，本报告就拜登政府如何最大限度地利用《芯片和科学法案》中的半导体研发资金，通过创建强大的半导体研发基础设施、教育和培训下一代半导体劳动力以及推动我们的国家研究和创新议程，为美国半导体生态系统的长期健康和竞争力实现最大利益提供了建议。CHIPS和科学法案为商务部提供资金，在5年内投资110亿美元用于半导体研发，包括国家半导体技术中心（NSTC）。1 半导体行业协会。（2022）. 2022年概况.https:// www.semiconductors.org/wp- 内容/上传/2022/05/SIA-2022-Factbook_May-2022.pdf2 公法 117-167（通常称为“CHIPS 和科学法案”）的 A 部分（“2022 年 CHIPS 法案”）拨款用于 2021 财年威廉 M. （Mac） 索恩伯里国防授权法案（Pub. L. 116-283）（本文称为“美国芯片法案”）第 XCIX 标题（“为美国生产半导体 （CHIPS）”）中授权的活动。3白宫（2022年8月9日）。CHIPS和科学法案将降低成本，创造就业机会，加强供应链，并对抗中国[情况说明书]。https:// www.whitehouse.gov/briefing-room/statements- 发布/2022/08/09/概况介绍-芯片与科学-行动-将降低成本-创造-就业-加强-供应链-与反-中国- 9以及国家先进封装制造计划（NAPMP），4除了390亿美元外，该立法还拨款用于国内半导体制造业的财政援助。这是对半导体研发的历史性重大投资，可以决定性地加强美国半导体生态系统。为此，NSTC和NAPMP必须激发公共和私营部门之间的广泛合作，在美国发展和培养半导体人才，并推动雄心勃勃的研究和创新议程。本报告中概述的10项建议的实施将为振兴美国半导体生态系统奠定坚实的基础。这些措施中的每一项都可以由拜登政府启动，采用全面的公私合作方式，以维持和发展我们的国内半导体生态系统。我们相信，这些举措的实施可以改变我们目前的发展轨迹，并重建我们在半导体领域的全球领导地位。建议1. 商务部长应在2023年底前将NSTC建立为公私伙伴关系的独立法人实体。商务部长应选择一个董事会，董事会应监督NSTC和NAPMP，以确保投资的协同作用和一致性。董事会成员应包括来自政府、行业和学术界的广泛代表。2. 商务部长应确保NSTC创始章程包括在地理分布模型中建立原型设计能力，该模型包括多达六个卓越联盟（COE），围绕高级逻辑等主要技术推动力保持一致;高级内存;模拟和混合信号;生命科学应用;设计和方法;和包装。特遣队备队列队的包装应包括国家行动计划倡议的预算和目标。3. 商务部长应与美国国家科学基金会（NSF）主任协调，支持在2023年底前建立国家微电子教育和培训网络，并在未来5年内分配约10亿美元的资金，用于升级教育实验室设施，支持课程开发，并促进该领域的教师招聘。4. 商务部长应确保NSTC资助的研究（来自下文建议8）每年在整个教育领域提供2，500个奖学金和研究助学金。5. 国土安全部应实施现有的法定和监管机构，为新提交的移民申请提供加急处理，这些移民申请是基于就业的第二优先高级学位移民寻求国家利益豁免以从事微电子事业。6. 商务部长应确保到2023年底，NSTC创建一个约5亿美元的投资基金，为半导体初创公司提供财政支持和实物原型和工具。4 CHIPS和科学法第102条中的拨款;美国芯片法案§ 9906（c）中的授权适用于NSTC，§ 9906（d）适用于NAPMP。 107. 商务部长应确保NSTC创建或资助创建“小芯片”平台5到 2025 年底提供完整的软件堆栈，以便初创公司和学术机构可以将其定制小芯片与 NS