截至目前,美国的新建晶圆厂项目频繁推迟,许多项目的进展不确定,未来是否会出现烂尾的情况也难以预料。而人才短缺所暴露出的问题则更大。
诚然,近几年来,美国《芯片法案》为振兴美国本土半导体产业注入了强心剂,吸引了众多国际巨头争相前来投资建厂。然而,在这片欣欣向荣的背后,美国半导体制造业也陆续暴露出诸多的问题。
根据安全与新兴技术中心(CSET)的报告,美国的芯片厂建设速度是全球最慢的地区之一。CSET调查了1990年至2020年间的晶圆厂建设情况,发现美国从开始建设到投产的平均时间为736天,远高于全球平均水平(682天),仅次于东南亚(781天)。相比之下,中国台湾为654天,韩国为620天,而日本则仅为584天。
截至目前,美国的新建晶圆厂项目频繁推迟,许多项目的进展不确定,未来是否会出现烂尾的情况也难以预料。而人才短缺所暴露出的问题则更大。
推迟!推迟!再推迟!
台积电美国亚利桑那州晶圆厂推迟
自2020年5月首次宣布赴美设厂以来,台积电已陆续规划在美国亚利桑那州建3座工厂,但4年过去了,台积电的第一座晶圆厂还未生产出任何一款芯片。
回顾台积电在美的建厂计划:
2020年5月15日,台积电宣布,在美国联邦政府和亚利桑那州的相互理解和支持下,计划在美国亚利桑那州建设和运营一座先进的半导体工厂。台积电在2021年至2029年期间对该项目的总支出(包括资本支出)约为120亿美元。当时宣布的消息是,工厂计划于2021年开始建设,预计于2024年开始生产。但是,在2024年4月8日,台积电最新消息称,台积电亚利桑那州的第一座晶圆厂有望于2025年上半年开始利用 4nm 技术进行生产,延迟了一年之久。
2020年12月6日,台积电宣布在亚利桑那州建设第二座晶圆厂,最初预计是在2026年生产3纳米芯片。但是这座晶圆厂也已经宣布延期了,台积电表示,第二座晶圆厂除了之前宣布的 3nm 技术外,还将采用下一代纳米片晶体管生产世界上最先进的 2nm 工艺技术,并将于2028年开始生产。
2024年2月,台积电位于美国亚利桑那州第二座晶圆厂“封顶”2024年4月8日,台积电宣布,将根据《芯片与科学法案》直接提供高达 66 亿美元的资金,计划在台积电亚利桑那州建造第三座晶圆厂。随着第三座晶圆厂的建成,也将使得台积电在美国的累计投资高达650亿美元,成为美国史上最大的外国直接投资。第三座晶圆厂将采用2nm或更先进的工艺生产芯片,并将于2030年底开始生产。
当时建厂的时候有多么满腔热血,现在的文化冲突就多么让人头痛。据《纽约时报》的报道,包括高管在内的12名台积电员工表示,台湾管理人员与美国工人之间的文化冲突导致双方都感到沮丧。台积电以其严格的工作条件而闻名,人们在半夜因紧急情况被叫去工作并不罕见。但在凤凰城,一些美国员工在对期望的分歧爆发后辞职。除此之外,美国的员工还抱怨不必要的会议,对此,台积电减少了会议的频率和参加人数,试图缓解紧张的局势。目前在凤凰城的台积电2,200名工人中,约有一半是从台湾引进的。
英特尔俄亥俄州工厂推迟两年投产
英特尔则在美国多地建厂,包括在亚利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和俄勒冈州新建晶圆厂和扩建工厂,未来五年的投资金额预计超过1000亿美元。在亚利桑那州,英特尔正在新建两家尖端半导体工厂,预计每家工厂将耗资 150 亿至 200 亿美元;在新墨西哥州,英特尔将在其新墨西哥州的工厂投资 35 亿美元,用于生产其先进的半导体封装技术,包括英特尔突破性的 3D 封装技术 Foveros;在俄亥俄州,英特尔将投资超过200亿美元建造两座新的尖端工厂,这是该州历史上最大的一笔私营部门投资;在俄勒冈州,英特尔计划耗资数十亿美元扩建和现代化俄勒冈州的工厂。
由于市场挑战以及政府拨款缓慢等原因,在今年3月1日英特尔提交给俄亥俄州政府官员的一份报告中显示,他们在俄亥俄州的两座晶圆厂生产将比原计划至少晚两年。报告中显示,两座位于哥伦布的半导体芯片工厂都要到 2026 年或 2027 年才能完工,要到 2027 年或 2028 年才能投入运营。
来源:英特尔俄亥俄州境内投资激励2023年度报告在 2022年9月的奠基仪式上,英特尔表示,这两座工厂将于 2025 年投入运营。英特尔俄亥俄州项目总投资200亿美元,但报告中显示,英特尔已经投资了15亿美元,加上合同承诺的30亿美元,总投资额为45亿美元,占总投资额的四分之一。
2022年9月9日,美国哥伦布众议员乔伊斯·比蒂、英特尔首席执行官帕特·基辛格、总统乔·拜登、俄亥俄州第一夫三星泰勒工厂推迟两年
2021年,三星宣布在美国德克萨斯州泰勒市建设一个半导体集群,包括两座先进逻辑晶圆厂和一座先进封装设施,投资至少170亿美元,这也是三星在美国有史以来最大的一笔投资。自1978年开始在美国运营以来,三星在美国的总投资额超过470亿美元。当时预计泰勒工厂将在 2024 年下半年开始量产 4nm。
但在今年4月30日,在三星季度业绩发布会上,三星表示,已将泰勒工厂项目的投产时间从 2024 年下半年推迟到“可能2026年”。
2024年4月15日,美国商务部与三星电子(Samsung)签署了一份不具约束力的初步条款备忘录(PMT),为三星提供64亿美元的芯片补贴。这将推动三星在该地区再投资 400 亿美元。
三星也进一步阐明了泰勒生态系统将包括两座专注于大规模生产4nm和2nm工艺技术的前沿逻辑代工厂、一座致力于开发和研究领先目前生产节点技术的研发工厂,以及一座生产 3D 高带宽存储器和 2.5D 封装的先进封装工厂。
上游供应商的工厂也搁置了
建设晶圆厂,其中必然需要很多化学品、设备等材料。在台积电和英特尔宣布在美国建厂计划后,有不少化学和材料制造商供应链也跟着一起来建设生产厂,包括化学和材料制造商长荣化学(LCY Chemical)、索尔维(Solvay)、长春集团(Chang Chun Group)、KPPC Advanced Chemicals (Kanto-PPC)和Topco Scientific,他们还在离英特尔和台积电晶圆厂不远处的凤凰城东南部的卡萨格兰德镇,购买了建设设施的土地。
日经亚洲在今年年初报道,这些对构建完整的芯片供应链至关重要的设施的建设已被搁置或大幅缩减,表明重建美国芯片供应链的挑战比预期的要大。
大多数受影响的公司将项目推迟归咎于建筑材料和劳动力成本的飙升,以及建筑工人的短缺。
有材料供应商表示,在亚利桑那州建厂的成本比在亚洲建厂成本高出四到五倍,化学品供应商的利润率比芯片制造商要低,因此对成本上涨更为敏感。而且再加上英特尔和台积电的扩张进度也慢于预期,本地需求还不需要那么多本地供应。对于化工行业来说,要有经济规模才能有经济效益。
相比复杂的晶圆厂,材料生产厂建厂的速度要更快一些,这意味着他们可以在客户准备就绪时再建厂也不迟。材料厂虽然也在美国芯片法案补贴的行列之内,但根据美国商务部的程序,只有在这些芯片制造商的补贴决定后,才会向材料和化学品供应商提供财政支持。所以他们选择先搁置建厂计划,通过物流运输向美国运送化学品来满足当地的需求。
应用材料是全球半导体设备龙头,也是美国最大的半导体设备供应商。8月份,据彭博社信息,全球半导体设备龙头厂商应用材料期待已久的研发中心申请芯片补贴被拒。这也显示出材料和设备公司很难拿到补贴。
谁拿到了最多的芯片补贴?
在当前获得芯片补贴的厂商中,英特尔无疑是最大的受益者。
2022年8月颁布的《芯片法案》计划拨款超过527亿美元,以支持美国的半导体研发、制造和劳动力发展。其中,390亿美元用于直接补贴半导体生产厂商。
3月20日,美国商务部与英特尔签署了非约束性的初步条款备忘录,计划通过《芯片和科学法案》向英特尔提供85亿美元的直接资金补贴和110亿美元的联邦贷款担保,以推动其在亚利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和俄勒冈州的半导体项目。
2023年2月19日,美国政府宣布将向Global Foundries(格芯)提供15亿美元资金,用于在纽约州马尔他兴建新半导体工厂,并扩大当地与佛蒙特州伯灵顿的生产规模。同时,还提供16亿美元的贷款。
2024年4月8日,美国商务部宣布将向台积电发放66亿美元的直接资金补贴,并提供50亿美元的低息政府贷款,用于支持台积电在亚利桑那州建设三座新型芯片厂。
4月15日,美国商务部还宣布将向三星提供64亿美元的直接补贴,以支持其在得克萨斯州建设计算机芯片制造和研发产业集群。
4月25日,美光科技宣布将获得61.4亿美元的直接资金,用于在纽约建设两座DRAM晶圆厂,并在爱达荷州新建一家DRAM晶圆厂。
7月26,外包半导体封装和测试供应商安靠科技(Amkor Technology)宣布,获得了4亿美元的直接资金支持和2亿美元贷款,安靠科技于2023年11月宣布计划在亚利桑那州皮奥里亚建设首个美国国内OSAT设施。安靠科技预计投资约20亿美元,并在新设施中雇佣约2000名员工。建成后,这将成为美国最大的外包先进封装和测试设施。值得一提的是,美国在封装领域计划拨款总额为16亿美元。
此外,美国微芯科技(Microchip Technology)获得了1.62亿美元的政府拨款,以将美国两家工厂的成熟节点半导体芯片和MCU的产量提高两倍。
芯片补贴难以撼动美国缓慢的建厂速度,建设晶圆厂需要土地、水、电、人才等多方面资源的长期保障,况且这些补贴还不知道何时能到位。
美国晶圆厂建设面临的最大挑战
在美国建设晶圆厂最大的挑战是缺人。这包括两类人才:一类是建筑人才;另一类是运营晶圆厂所需的技术人员。
据麦肯锡的报告分析,二十多年来,美国从未大规模建设过晶圆厂,而且国内很少有建筑商具备完成这些专业项目所需的经验、能力和专业知识。除此之外,半导体公司还必须与多个行业的公司(包括住宅)竞争各类建筑工人(从土方专家到熟练电工),而美国的劳动力市场本身已经十分紧张。
一旦晶圆厂建设完成,就要面临着晶圆厂员工的短缺问题。无论是本地的厂商还是国外的晶圆厂,他们的晶圆厂建设所在地相对集中,例如,台积电和英特尔都在美国亚利桑那州建厂,亚利桑那州和德克萨斯州之所以吸引投资,是因为它们已经拥有晶圆厂生态系统,而且当地政府历来都提供激励措施并帮助协调这一进程。除了巨大的激励措施外,俄亥俄州正成为一个理想的地点,例如三星在哥伦布晶圆厂投资超过200亿美元,纽约州也提供激励措施鼓励晶圆厂建设。其他吸引投资的州包括印第安纳州、新墨西哥州、俄勒冈州、犹他州和弗吉尼亚州。晶圆厂的聚集性,也使得人才竞争愈发激烈。
来源:麦肯锡据麦肯锡的一份新研究发现,就目前美国所宣布的投资而言,远远超过了目前可用的人才供应。到2032年,为迅速扩张美国半导体产业,公共和私人投资总额将超过 2500 亿美元。这项投资将带来超过 16 万个工程和技术支持岗位的新职位空缺,以及相关建筑工艺岗位的额外空缺。
来源:麦肯锡麦肯锡还指出,虽然近年来在芯片法案的促进下,每年大约有1500名工程师加入半导体行业,只占52%的工程专业毕业生进入工程岗位的3%。与此形成对比的是,到2029年,预计对半导体工程师的需求将达到88,000人,潜在的人才缺口由此可见一斑。
如果没有足够的技术人员和工程师,工厂就无法满负荷运转。反过来,制造商的生产力也会下降,这可能会提高芯片的售卖价格。
对此,美国也开展了一些年轻人才培养计划,例如:
普渡大学牵头开展由国防部资助的学术项目SCALE ,旨在培训 22 所大学的学生成为微电子工程师、硬件设计师和制造专家。
三星奥斯汀半导体公司与泰勒独立学区合作,为未来的职业发展培养宝贵技能,并为学生提供实习机会。
美光科技正在与11所大学(美国 6 所、日本 5 所)合作,耗资6,000万美元,计划每年为5,000名学生提供洁净室体验式学习和与记忆相关的研究。
密歇根经济发展公司 (MEDC) 投资360万美元用于促进半导体培训和教育,分给底特律大都会区的四所高等教育机构:奥克兰大学、密歇根大学、沃什特瑙社区学院和韦恩州立大学。另外,MEDC 还向密歇根州上半岛的密歇根理工大学提供了 838,000 美元,以通过微证书课程扩大其半导体培训和教育。
此外,还有一些短期的技术人员培训计划,如:
亚利桑那州马里科帕县社区学院区通过与英特尔和台湾半导体制造公司的合作,计划培训4,000至6,000名技术人员。这两家公司在半导体制造厂进行了大规模投资。
俄勒冈州和华盛顿县也在支持与英特尔合作的波特兰社区学院,对半导体技术员提供为期十天的带薪培训课程。
密歇根州向 SEMI 基金会提供了150万美元,用于支持求职者并通过注册学徒计划吸引半导体人才。
GlobalFoundries与哈德逊谷社区学院和纽约州立大学合作,在纽约州马耳他的制造基地提供约18个月的全职带薪学徒计划,学徒将接受在职培训并参加由纽约州立大学资助的课程。
虽然这些速成班能够解一时的燃眉之急,但是芯片工厂仍然还需要大量的高技术人才。这些高精尖的人才更为关键。
事实上,麦肯锡预估,考虑到目前的增长率和预测需求,到2029年,半导体行业的潜在人才缺口可能在工程师和技术人员劳动力队伍中达到约59,000至146,000名工人。预测范围的下限代表了 CHIPS 项目办公室对其支持项目的估计完全实现的情况,而上限较高的数字反映的是当项目或资金水平达不到预期时可能出现的情况。
写在最后
如此大动干戈,美国的半导体制造水平会怎样呢?据SIA表示,预计到2032年,美国在全球半导体产量中的份额将由目前的10%增至14%,这离30年前的37%还差很远。美国的半导体制造目标,路还很长。
编辑/ping
截至目前,美國的新建晶圓廠項目頻繁推遲,許多項目的進展不確定,未來是否會出現爛尾的情況也難以預料。而人才短缺所暴露出的問題則更大。
誠然,近幾年來,美國《芯片法案》爲振興美國本土半導體產業注入了強心劑,吸引了衆多國際巨頭爭相前來投資建廠。然而,在這片欣欣向榮的背後,美國半導體制造業也陸續暴露出諸多的問題。
根據安全與新興技術中心(CSET)的報告,美國的芯片廠建設速度是全球最慢的地區之一。CSET調查了1990年至2020年間的晶圓廠建設情況,發現美國從開始建設到投產的平均時間爲736天,遠高於全球平均水平(682天),僅次於東南亞(781天)。相比之下,中國臺灣爲654天,韓國爲620天,而日本則僅爲584天。
截至目前,美國的新建晶圓廠項目頻繁推遲,許多項目的進展不確定,未來是否會出現爛尾的情況也難以預料。而人才短缺所暴露出的問題則更大。
推遲!推遲!再推遲!
台積電美國亞利桑那州晶圓廠推遲
自2020年5月首次宣佈赴美設廠以來,台積電已陸續規劃在美國亞利桑那州建3座工廠,但4年過去了,台積電的第一座晶圓廠還未生產出任何一款芯片。
回顧台積電在美的建廠計劃:
2020年5月15日,台積電宣佈,在美國聯邦政府和亞利桑那州的相互理解和支持下,計劃在美國亞利桑那州建設和運營一座先進的半導體工廠。台積電在2021年至2029年期間對該項目的總支出(包括資本支出)約爲120億美元。當時宣佈的消息是,工廠計劃於2021年開始建設,預計於2024年開始生產。但是,在2024年4月8日,台積電最新消息稱,台積電亞利桑那州的第一座晶圓廠有望於2025年上半年開始利用 4nm 技術進行生產,延遲了一年之久。
2020年12月6日,台積電宣佈在亞利桑那州建設第二座晶圓廠,最初預計是在2026年生產3納米芯片。但是這座晶圓廠也已經宣佈延期了,台積電表示,第二座晶圓廠除了之前宣佈的 3nm 技術外,還將採用下一代納米片晶體管生產世界上最先進的 2nm 工藝技術,並將於2028年開始生產。
2024年2月,台積電位於美國亞利桑那州第二座晶圓廠「封頂」2024年4月8日,台積電宣佈,將根據《芯片與科學法案》直接提供高達 66 億美元的資金,計劃在臺積電亞利桑那州建造第三座晶圓廠。隨着第三座晶圓廠的建成,也將使得台積電在美國的累計投資高達650億美元,成爲美國史上最大的外國直接投資。第三座晶圓廠將採用2nm或更先進的工藝生產芯片,並將於2030年底開始生產。
當時建廠的時候有多麼滿腔熱血,現在的文化衝突就多麼讓人頭痛。據《紐約時報》的報道,包括高管在內的12名台積電員工表示,臺灣管理人員與美國工人之間的文化衝突導致雙方都感到沮喪。台積電以其嚴格的工作條件而聞名,人們在半夜因緊急情況被叫去工作並不罕見。但在鳳凰城,一些美國員工在對期望的分歧爆發後辭職。除此之外,美國的員工還抱怨不必要的會議,對此,台積電減少了會議的頻率和參加人數,試圖緩解緊張的局勢。目前在鳳凰城的台積電2,200名工人中,約有一半是從臺灣引進的。
英特爾俄亥俄州工廠推遲兩年投產
英特爾則在美國多地建廠,包括在亞利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和俄勒岡州新建晶圓廠和擴建工廠,未來五年的投資金額預計超過1000億美元。在亞利桑那州,英特爾正在新建兩家尖端半導體工廠,預計每家工廠將耗資 150 億至 200 億美元;在新墨西哥州,英特爾將在其新墨西哥州的工廠投資 35 億美元,用於生產其先進的半導體封裝技術,包括英特爾突破性的 3D 封裝技術 Foveros;在俄亥俄州,英特爾將投資超過200億美元建造兩座新的尖端工廠,這是該州歷史上最大的一筆私營部門投資;在俄勒岡州,英特爾計劃耗資數十億美元擴建和現代化俄勒岡州的工廠。
由於市場挑戰以及政府撥款緩慢等原因,在今年3月1日英特爾提交給俄亥俄州政府官員的一份報告中顯示,他們在俄亥俄州的兩座晶圓廠生產將比原計劃至少晚兩年。報告中顯示,兩座位於哥倫布的半導體芯片工廠都要到 2026 年或 2027 年才能完工,要到 2027 年或 2028 年才能投入運營。
來源:英特爾俄亥俄州境內投資激勵2023年度報告在 2022年9月的奠基儀式上,英特爾表示,這兩座工廠將於 2025 年投入運營。英特爾俄亥俄州項目總投資200億美元,但報告中顯示,英特爾已經投資了15億美元,加上合同承諾的30億美元,總投資額爲45億美元,佔總投資額的四分之一。
2022年9月9日,美國哥倫布衆議員喬伊斯·比蒂、英特爾首席執行官帕特·基辛格、總統喬·拜登、俄亥俄州第一夫三星泰勒工廠推遲兩年
2021年,三星宣佈在美國德克薩斯州泰勒市建設一個半導體集群,包括兩座先進邏輯晶圓廠和一座先進封裝設施,投資至少170億美元,這也是三星在美國有史以來最大的一筆投資。自1978年開始在美國運營以來,三星在美國的總投資額超過470億美元。當時預計泰勒工廠將在 2024 年下半年開始量產 4nm。
但在今年4月30日,在三星季度業績發佈會上,三星表示,已將泰勒工廠項目的投產時間從 2024 年下半年推遲到「可能2026年」。
2024年4月15日,美國商務部與三星電子(Samsung)簽署了一份不具約束力的初步條款備忘錄(PMT),爲三星提供64億美元的芯片補貼。這將推動三星在該地區再投資 400 億美元。
三星也進一步闡明瞭泰勒生態系統將包括兩座專注於大規模生產4nm和2nm工藝技術的前沿邏輯代工廠、一座致力於開發和研究領先目前生產節點技術的研發工廠,以及一座生產 3D 高帶寬存儲器和 2.5D 封裝的先進封裝工廠。
上游供應商的工廠也擱置了
建設晶圓廠,其中必然需要很多化學品、設備等材料。在臺積電和英特爾宣佈在美國建廠計劃後,有不少化學和材料製造商供應鏈也跟着一起來建設生產廠,包括化學和材料製造商長榮化學(LCY Chemical)、索爾維(Solvay)、長春集團(Chang Chun Group)、KPPC Advanced Chemicals (Kanto-PPC)和Topco Scientific,他們還在離英特爾和台積電晶圓廠不遠處的鳳凰城東南部的卡薩格蘭德鎮,購買了建設設施的土地。
日經亞洲在今年年初報道,這些對構建完整的芯片供應鏈至關重要的設施的建設已被擱置或大幅縮減,表明重建美國芯片供應鏈的挑戰比預期的要大。
大多數受影響的公司將項目推遲歸咎於建築材料和勞動力成本的飆升,以及建築工人的短缺。
有材料供應商表示,在亞利桑那州建廠的成本比在亞洲建廠成本高出四到五倍,化學品供應商的利潤率比芯片製造商要低,因此對成本上漲更爲敏感。而且再加上英特爾和台積電的擴張進度也慢於預期,本地需求還不需要那麼多本地供應。對於化工行業來說,要有經濟規模才能有經濟效益。
相比複雜的晶圓廠,材料生產廠建廠的速度要更快一些,這意味着他們可以在客戶準備就緒時再建廠也不遲。材料廠雖然也在美國芯片法案補貼的行列之內,但根據美國商務部的程序,只有在這些芯片製造商的補貼決定後,才會向材料和化學品供應商提供財政支持。所以他們選擇先擱置建廠計劃,通過物流運輸向美國運送化學品來滿足當地的需求。
應用材料是全球半導體設備龍頭,也是美國最大的半導體設備供應商。8月份,據彭博社信息,全球半導體設備龍頭廠商應用材料期待已久的研發中心申請芯片補貼被拒。這也顯示出材料和設備公司很難拿到補貼。
誰拿到了最多的芯片補貼?
在當前獲得芯片補貼的廠商中,英特爾無疑是最大的受益者。
2022年8月頒佈的《芯片法案》計劃撥款超過527億美元,以支持美國的半導體研發、製造和勞動力發展。其中,390億美元用於直接補貼半導體生產廠商。
3月20日,美國商務部與英特爾簽署了非約束性的初步條款備忘錄,計劃通過《芯片和科學法案》向英特爾提供85億美元的直接資金補貼和110億美元的聯邦貸款擔保,以推動其在亞利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和俄勒岡州的半導體項目。
2023年2月19日,美國政府宣佈將向Global Foundries(格芯)提供15億美元資金,用於在紐約州馬爾他興建新半導體工廠,並擴大當地與佛蒙特州伯靈頓的生產規模。同時,還提供16億美元的貸款。
2024年4月8日,美國商務部宣佈將向台積電發放66億美元的直接資金補貼,並提供50億美元的低息政府貸款,用於支持台積電在亞利桑那州建設三座新型芯片廠。
4月15日,美國商務部還宣佈將向三星提供64億美元的直接補貼,以支持其在得克薩斯州建設計算機芯片製造和研發產業集群。
4月25日,美光科技宣佈將獲得61.4億美元的直接資金,用於在紐約建設兩座DRAM晶圓廠,並在愛達荷州新建一家DRAM晶圓廠。
7月26,外包半導體封裝和測試供應商安靠科技(Amkor Technology)宣佈,獲得了4億美元的直接資金支持和2億美元貸款,安靠科技於2023年11月宣佈計劃在亞利桑那州皮奧里亞建設首個美國國內OSAT設施。安靠科技預計投資約20億美元,並在新設施中僱傭約2000名員工。建成後,這將成爲美國最大的外包先進封裝和測試設施。值得一提的是,美國在封裝領域計劃撥款總額爲16億美元。
此外,美國微芯科技(Microchip Technology)獲得了1.62億美元的政府撥款,以將美國兩家工廠的成熟節點半導體芯片和MCU的產量提高兩倍。
芯片補貼難以撼動美國緩慢的建廠速度,建設晶圓廠需要土地、水、電、人才等多方面資源的長期保障,況且這些補貼還不知道何時能到位。
美國晶圓廠建設面臨的最大挑戰
在美國建設晶圓廠最大的挑戰是缺人。這包括兩類人才:一類是建築人才;另一類是運營晶圓廠所需的技術人員。
據麥肯錫的報告分析,二十多年來,美國從未大規模建設過晶圓廠,而且國內很少有建築商具備完成這些專業項目所需的經驗、能力和專業知識。除此之外,半導體公司還必須與多個行業的公司(包括住宅)競爭各類建築工人(從土方專家到熟練電工),而美國的勞動力市場本身已經十分緊張。
一旦晶圓廠建設完成,就要面臨着晶圓廠員工的短缺問題。無論是本地的廠商還是國外的晶圓廠,他們的晶圓廠建設所在地相對集中,例如,台積電和英特爾都在美國亞利桑那州建廠,亞利桑那州和德克薩斯州之所以吸引投資,是因爲它們已經擁有晶圓廠生態系統,而且當地政府歷來都提供激勵措施並幫助協調這一進程。除了巨大的激勵措施外,俄亥俄州正成爲一個理想的地點,例如三星在哥倫布晶圓廠投資超過200億美元,紐約州也提供激勵措施鼓勵晶圓廠建設。其他吸引投資的州包括印第安納州、新墨西哥州、俄勒岡州、猶他州和弗吉尼亞州。晶圓廠的聚集性,也使得人才競爭愈發激烈。
來源:麥肯錫據麥肯錫的一份新研究發現,就目前美國所宣佈的投資而言,遠遠超過了目前可用的人才供應。到2032年,爲迅速擴張美國半導體產業,公共和私人投資總額將超過 2500 億美元。這項投資將帶來超過 16 萬個工程和技術支持崗位的新職位空缺,以及相關建築工藝崗位的額外空缺。
來源:麥肯錫麥肯錫還指出,雖然近年來在芯片法案的促進下,每年大約有1500名工程師加入半導體行業,只佔52%的工程專業畢業生進入工程崗位的3%。與此形成對比的是,到2029年,預計對半導體工程師的需求將達到88,000人,潛在的人才缺口由此可見一斑。
如果沒有足夠的技術人員和工程師,工廠就無法滿負荷運轉。反過來,製造商的生產力也會下降,這可能會提高芯片的售賣價格。
對此,美國也開展了一些年輕人才培養計劃,例如:
普渡大學牽頭開展由國防部資助的學術項目SCALE ,旨在培訓 22 所大學的學生成爲微電子工程師、硬件設計師和製造專家。
三星奧斯汀半導體公司與泰勒獨立學區合作,爲未來的職業發展培養寶貴技能,併爲學生提供實習機會。
美光科技正在與11所大學(美國 6 所、日本 5 所)合作,耗資6,000萬美元,計劃每年爲5,000名學生提供潔淨室體驗式學習和與記憶相關的研究。
密歇根經濟發展公司 (MEDC) 投資360萬美元用於促進半導體培訓和教育,分給底特律大都會區的四所高等教育機構:奧克蘭大學、密歇根大學、沃什特瑙社區學院和韋恩州立大學。另外,MEDC 還向密歇根州上半島的密歇根理工大學提供了 838,000 美元,以通過微證書課程擴大其半導體培訓和教育。
此外,還有一些短期的技術人員培訓計劃,如:
亞利桑那州馬里科帕縣社區學院區通過與英特爾和臺灣半導體制造公司的合作,計劃培訓4,000至6,000名技術人員。這兩家公司在半導體制造廠進行了大規模投資。
俄勒岡州和華盛頓縣也在支持與英特爾合作的波特蘭社區學院,對半導體技術員提供爲期十天的帶薪培訓課程。
密歇根州向 SEMI 基金會提供了150萬美元,用於支持求職者並通過註冊學徒計劃吸引半導體人才。
GlobalFoundries與哈德遜谷社區學院和紐約州立大學合作,在紐約州馬耳他的製造基地提供約18個月的全職帶薪學徒計劃,學徒將接受在職培訓並參加由紐約州立大學資助的課程。
雖然這些速成班能夠解一時的燃眉之急,但是芯片工廠仍然還需要大量的高技術人才。這些高精尖的人才更爲關鍵。
事實上,麥肯錫預估,考慮到目前的增長率和預測需求,到2029年,半導體行業的潛在人才缺口可能在工程師和技術人員勞動力隊伍中達到約59,000至146,000名工人。預測範圍的下限代表了 CHIPS 項目辦公室對其支持項目的估計完全實現的情況,而上限較高的數字反映的是當項目或資金水平達不到預期時可能出現的情況。
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如此大動干戈,美國的半導體制造水平會怎樣呢?據SIA表示,預計到2032年,美國在全球半導體產量中的份額將由目前的10%增至14%,這離30年前的37%還差很遠。美國的半導體制造目標,路還很長。
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