2022年美国半导体行业现状

目录 2INTRODUCTION3芯片和科学法案9半导体设计领导力12供应链再平衡14全球芯片短缺与行业应对16全球半导体行业18半导体需求驱动因素20美国工业市场份额22美国技术竞争力24劳动力和半导体领导28美国半导体创新政策 INTRODUCTION 半导体-为现代电子提供动力的微小芯片-在几乎所有的社会领域都实现了呼吸创新，从根本上改变了可能与不可能之间的界限。今天的半导体是如此先进，它们可以在一片硅上包含超过100亿个晶体管-如此之多，以至于一个人需要超过1000年的时间才能计算出每个人。 尽管2022年是历史性的一年，但半导体行业仍然面临着重大挑战。例如，下半年全球半导体销售增长大幅放缓，以周期性著称的市场预计要到下半年才会反弹2023年。此外，中美紧张局势继续对全球供应链产生影响，导致政府对向全球最大的半导体市场中国销售芯片的控制激增。其他重大政策挑战仍然存在，包括需要颁布政策，以保持美国在半导体设计方面的领导地位，改革美国的高技能移民和STEM教育体系，并促进自由贸易和进入全球市场。 In 2022, with the importance of semiconductors加快创新步伐和提高产量。事实上，今年全球半导体行业的出货量将超过历史上任何一年，这一成就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年收入的大约五分之一投资于研发-相当于2021年达到创纪录的502亿美元，这是可用数据的最后一整年-涡轮增压芯片的进步。 今年还颁布了具有里程碑意义的两党立法《CHIPS和科学法案》，该法案将在未来几年内大大加强国内半导体的生产和创新。CHIPS法案包括520亿美元的芯片制造激励措施和研究投资，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导地位，并加强美国的经济、国家安全和供应链。 总体而言，2022年是该行业非常成功和重要的一年，因为半导体将比以往任何时候都对世界产生更大的积极影响。在未来几年中，通过有效的政府与行业合作，该行业可以继续发展，创新并实现基于半导体的更光明的未来。 2|半导体行业协会 芯片和科学法案 COVID - 19大流行，加上其他供应链冲击，是一场完美的破坏风暴 政府和商界领袖的注意力现在已经转向实施CHIPS计划，以加强美国半导体行业，并促进我们国家的全球竞争力。《芯片与科学法案》已经激发了在整个供应链中建造晶圆厂和其他设施的新承诺，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，该行业仍然面临着巨大的挑战，包括培养熟练的劳动力，应对美国在芯片设计领域的领导地位的全球竞争，以及保持进入全球市场和供应链的机会。 全球半导体供应链，并严重影响了严重依赖芯片制造产品的行业。这些中断以及地缘政治紧张局势凸显了通过扩大制造能力和加强创新领导力来加强国内芯片行业的必要性。为了应对这些挑战，国会制定了两党的《芯片和科学法案》，拜登总统于2022年8月9日签署成为法律。这项历史性的立法提供了关键的半导体制造激励措施和研究投资，这将加强美国S.经济、国家安全、供应链弹性和技术领先地位。 芯片激励 制造业激励计划 CHIPS法案的基石是由商务部管理的390亿美元的制造业激励计划，以振兴 美国芯片制造生态系统涉及广泛的技术，从大型领先晶圆厂到成熟和当前一代芯片的项目，新技术和专业技术以及制造设备和材料供应商。 CHIPS先进制造业投资信贷 《芯片与科学法案》还规定了25%的先进制造业投资税收抵免，由美国S.财政部，作为制造业激励计划的补充。总之，这些激励措施将降低在美国投资的成本差距S.和海外投资，同时为美国带来更大的利益S.经济、国家安全、供应链和技术领先。 4|半导体行业协会 芯片和科学法案 CHIPSACT-已经产生影响 自2020年6月《CHIPS法案》最初出台以来，半导体公司已经宣布了数十个项目，以提高美国的制造能力，并扩大国内半导 体价值链。一些项目是在预期CHIPS法案资金的情况下开始的，而另一些项目是在立法颁布后推进的。随着CHIPS法案的全面实施，预计未来几年还会有更多项目。这些公告的重点包括: 这些项目包括建设15个新晶圆厂，以及在12个州扩建9个晶圆厂，此外还对半导体材料、化学品、气体、原晶圆等进行了大量投资。 芯片和科学法案 芯片研发计划 《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S.保持技术领先地位。这些项目提供投资，以促进政府、行业、学术界和其他利益相关者之间的合作和长期创新。重要的是，这些计划有助于开发必要的科学家和工程师管道，以推动半导体行业的未来创新。 国家半导体技术中心 几个不同的领域，包括半导体机械的自动化，ATP的发展能力，以及技能培训的开发和部署。 为了确保技术弥合从“实验室到晶圆厂”的差距，国家半导体技术中心（NSTC）将作为一个公私联盟，与政府、行业和大学合作，创新半导体技术的各个方面，提高美国的技术领先地位。 芯片防御基金 CHIPS和科学法案向CHIPS国防基金投入了20亿美元，该基金将补充对国防部国家微电子研发网络的投资。该基金将支持陆上，基于大学的原型设计，半导体技术的实验室到晶圆厂的过渡（尤其是那些具有国防独特应用的技术）以及劳动力培训。 国家先进包装制造计划 国家先进包装制造计划（NAPMP）是一项联邦研发计划，旨在加强先进的组装，测试和包装（ATP）能力。预计该计划将与NSTC和美国制造协会紧密协调。 NIST计量研发 美国制造学院 随着半导体器件变得越来越小和越来越复杂，测量、监控、预测的能力 The CHIPS Act establishes up to three Manufacturing USAInstitutes in partnership with government, industry, andacademy. The research will focus on 并确保制造质量变得更加困难。CHIPS和科学法案支持NIST进行关键计量研发的努力，以实现下一代微电子计量的进步和突破。 芯片和科学法案 美国半导体研究：通过创新引领潮流 SIA于2022年10月发布的报告确定了半导体研发生态系统的五个关键领域，应通过CHIPS和科学法案的研发资金予以加强。 过渡和缩放寻路研究支持对距离批量生产5 - 15年的技术进行竞争前研究 2 研究基础设施升级或扩大对整个生态系统的研究工具、设备或其他必需品的访问 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 召集公司进行全栈和协作创新，以加快关键技术、工具、行业标准和方法的开发 5 促进增加美国半导体研发劳动力规模的计划，支持劳动力准备和技能发展 2022年美国半导体行业|7 芯片和科学法案 加强美国半导体工作 增加职业和社区学院半导体项目、高等教育研究奖学金资助和招聘项目。 半导体行业的领导和创新需要熟练的劳动力。从建筑工人和制造技术人员到工艺工程师和芯片设计师-以及在美国和国外的整个半导体生态系统中，人才缺口和工人短缺之间的每一个位置都预计会增加。 这些计划必须确保获得多样化，代表性不足和经济弱势群体的机会，包括少数民族，退伍军人和传统上被排斥的地区。 为了充分实现《芯片与科学法案》的承诺和机遇，美国势在必行。S.拥有强大的半导体劳动力管道。CHIPS法案包括劳动力发展措施，作为制造业激励和研发计划的一部分，以及国家科学基金会（NSF）下的2亿美元劳动力和教育基金。这些计划对于确保行业拥有熟练的劳动力以满足短期和长期的广泛需求至关重要。 为了竞争，美国S.必须能够接触到来自世界各地最优秀和最聪明的人。The U.S.还应增加获得国际STEM人才的机会，特别是在STEM领域获得美国学位的外国研究生S.学院和大学。三分之二的STEM毕业生在美国获得高级学位S.大学是外国人，而美国S.需要能够留住这些人才，而不是强迫它返回海外。半导体行业一直受益于来自世界各地的人才，但对签证可用性和“每个国家”上限的限制导致外国STEM学生离开美国，因为他们无法获得绿卡。促进为外国STEM硕士和博士颁发绿卡将对半导体行业产生变革性影响。国会应该采取行动，永久改革和改善我们破碎的移民制度，以招募和留住持续创新和增长所需的国际人才。 从具有高中文凭或技术认证的工人到具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，美国需要提供额外的K - 12STEM教育经费，并鼓励年轻的美国人选择STEM的职业。一项重大的社会努力，来自政府，行业，教育界和其他利益相关者在课程开发，扩大学徒制领域的贡献， 半导体设计领导力 虽然《芯片和科学法案》为解决我们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，但采取直接措施保持美国在芯片设计方面的领导地位也至关重要。 芯片设计是制造过程的第一步，芯片设计的创新对于半导体技术的未来发展至关重要。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创建芯片性能和功能的设计。由于其在半导体设计方面的领导地位，美国S. 无能的公司。~47% 从创新的良性循环中受益，提高了其塑造技术标准，增强国家安全的能力，并为从信息技术和电信到运输和能源等行业的原始设备制造商（OEM）获得了溢出收益。美国半导体公司引领全球行业 集成设备制造商(IDM)。~51% 与设计相关的增值IDM设计和制造芯片。在IDM中，设计和制造团队通常在内部制造设施或“晶圆厂”共同努力，将新芯片推向市场。 在芯片设计方面，美国占全球设计劳动力的最大份额：2021年，全球约有187, 000名半导体设计工程师，为总部位于美国的半导体公司提供94, 000名工作。 原始设备制造商。<2% 与设计相关的增值与汽车制造商一样， OEM也将半导体用作其他产品的输入。一些OEM已经开始设计自己的芯片，主要是为自己的产品。OEM在芯片设计领域的影响力越来越大，并且越来越多地参与与无晶圆厂公司或IDM相同的产品和人才市场。 EDA / IP提供商。 EDA公司是设计公司和代工厂之间的可信中介，提供设计工具、参考流程和一些服务。第三方IP提供商设计和许可IP构建块（处理器、库、存储器、接口、传感器和安全性）。 2022年美国半导体行业|9 半导体设计领导力 税收抵免高达50%。同样，美国研发税收抵免的支持也落后于全球竞争对手，2017年的立法现在要求公司在五年内摊销其研发支出，而不是能够立即扣除费用。没有采取行动确保 美国在半导体设计方面的领导地位为GDP做出了贡献，创造了高技能的工作，并提供了创新乘数效应，使整个经济行业受益，从电信和汽车到航空航天和能源。例如，现代复杂芯片的开发，例如 美国在设计和研发方面的竞争力，预计到2030年，美国在全球销售收入中的市场份额将从2021年的46%下降到36% (见图表)，而中国的份额预计将从同期的9%上升到23%。 作为当今智能手机的“片上系统”（SoC）处理器，需要数百名工程师多年的工作，有时还需要利用外部知识产权（IP）和设计支持服务。 Cotied U.S.设计领导力— —以及有利于整个经济行业的创新乘数效应— —是不确定的。除了不断上涨的设计成本、缺乏熟练的人才以及进入全球市场的压力越来越大之外，全球竞争对手也在寻求挑战美国。S.领导力。全球竞争对手认识到芯片设计的战略重要性，并正在大力投资以建立其国内设计能力。中国、韩国、台湾、欧盟、日本和印度已承诺进行新的数十亿美元的芯片设计投资，包括制定设计投资。 SIA敦促国会采取整体，综合的战略来维持美国的设计领导地位。除其他外，国会应在以下方面采取行动： 先进半导体设计的25%投资税收抵免，与CHIPS中包含的制造抵免相当高技能移民改革，以确保获得顶尖的科学和工程人