半导体行业观察:《确保美国半导体的领导地位》报告全文

  日前,美国总统科学技术咨询委员会(President’s Council of Advisors on Science and Technology,简称PCAST)发表了名为《确保美国半导体的领导地位》的报告。在报告中提到,中国的半导体的崛起,对美国已经构成了“威胁”,委员会建议政府对中国产业加以限制。

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  在详细介绍半导体产业的全球现状之前,委员会在报告里面写了一封给美国总统奥巴马的信,简要翻译如下:

敬爱的奥巴马总统,

  这个报告是由工作组内的相关行业领袖、杰出研究员和曾经的政策制定者拟定的,PSAST已经做了审核并通过。报告主要是谈及半导体产业在创新、竞争和安全方面面临的挑战和机会。
  半导体是现代生活的重要组成部分,在半导体领域取得的进展已经将机基于其打造的设备和服务提升到一个新的阶段。与此同时,还开拓了很多新的业务模式和产业,为美国相关从业人员与消费者带来了巨大的收益,对促进全球经济的发展也产生了重大的影响。我们也要明白到,尖端的半导体技术对于美国的国防系统和军队实力来说,也是重要的保证。无处不在的半导体使得我们还同时面临了网络安全的风险。
  但现在,美国半导体的创新、竞争及其完整性正在面临重大的的挑战。由于材料、设备和技术本身的限制,市场的速度变化,半导体创新的步伐已经放缓。加上现在中国正在打造半导体产业链带来的担忧。他们使用政府主导的数千亿美元基金在全球疯狂并购,在国内建设,会给美国带来重要的威胁,我们会在文中详细提及。
  该报告的核心是:只通过在尖端科技的持续创新,可以减缓中国半导体带来的威胁并能促进美国经济的发展。因此本报告精心制定并推荐了三个重点策略保持美国半导体的领先:
  (1)抑制中国半导体产业的所谓创新;
  (2)改善美国本土半导体企业的业务环境;
  (3)推动半导体接下来几十年的创新转移;
  为将这些影响放到最大,那就需要政府、产业界和学术界通力合作。

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  一、概要

  半导体似乎现代生活的重要组成,半导体的进步已经被应用到人类生活的方方面面,在这个过程中为美国的从业者和消费者带来了巨大的收益,并给全球经济带来了促进作用。先进的半导体技术更是国防和军队的重要保障。但由于技术和产业本身的限制,加上中国半导体的崛起,给美国半导体产业带来了巨大的挑战。
  从历史上看,全球的半导体市场从来不是一个完全竞争的市场。从历史上看,它是基于政府和学术界的一些研究而建立起来的。因为考虑到国防安全等问题,当中有一部分的技术是处于高度限制的状态。这个产业也是政府高度关注的产业。但后来随着市场力量扮演的角色日益重要,有些规则似乎被打破,在面对这个新的挑战,政策制定者应该做一些回应保证国内的产业。
  我们的观点是,如果我们能够快速创新,那就能够减轻中国带来的威胁。但我们也要明白到,政策只能减缓技术的扩散,并不能停止。所以一旦美国的创新碰到阻碍,竞争者就可以轻而易举的跟上。因此保持领先的根本方法就是超越所有竞争者。
  但这并不意味着美国政府在面对中国崛起的威胁时保持沉默或者悲观。我们认为中国的竞争手段是扭曲市场。他们通过破坏创新抢夺美国的市场份额,并让美国面临国土安全的危险。(编者按:什么鬼?好可怕的想法)。因此在创新的过程中,美国政府也应该极力阻止中国的破坏和影响。我们给出了三点建议:
  (1)美国应该和中国进行会谈,明白中国的真实意图,通过加入联盟的方式巩固内部投资安全和出口控制,并对中国的某些违反国际协议的某些方式进行限制。美国同样需要调整国土安全的相关协定,预防中国可能带来的安全威胁;
  (2)我们认为,一个极具竞争力的本土产业是创新和安全的保证,我们建议政府制定策略,吸引极具天赋的研究员投入到相关的研发中去。并从政策、资金和税收上给予帮助;
  由上所述,一个良好的产业环境是必须的,但并不是充分的。这还需要多方面的协助。

  二、挑战和机会

  半导体是现代生活许多产品的基础,包括PC、蜂窝电话、太阳能面板、医疗诊断和自动驾驶汽车等等,几乎所有的设备都不能脱离半导体。在过去几十年,半导体高速发展,并给美国和全球带来了巨大的转变和收入。
  但最近几年,由于半导体面临技术壁垒和市场快速转移等问题,导致发展缓慢,尤其是中国疯狂的半导体建设热潮带来的挑战,美国政府应该推动技术创新,维持半导体带来的收益和影响。为实现这些目标,我们要打造一个极具活力和竞争力的本土半导体产业环境,但这需要更多的支持。
  我们也明见,产业界是半导体创新系统的重要组成部分。为了保持和加速半导体产业的创新,就需要打造一个开放的,基于市场的,IP受到高度保护的,研发资金可以承受的,拥有领先研究人员的、具备经验丰富工程师和科学家且市场容量巨大的产业环境。产业界需要一个市场力量并没有被滥用的环境。
  无论什么样的创新,对美国的经济都是有利的。持续的创新,将会使美国的半导体产业拥有一个健康且有活力的产业环境(还有一个强大的研究群体)。和其他主要竞争者相比,美国可以为创新企业提供必要的的材料,而不是仅仅削减现存技术的成本。从历史上看,美国政府对R&D的支持,同样是推动半导体创新的根本。但一旦产业被“掏空”,这些支持就没有任何价值。
  创新形成的健康半导体环境同样能够产生良性循环:不但能使美国企业能够领先于竞争者,同样能够加强美国本土的产业,这样又能进一步推动半导体的创新。我们可以看出,美国基于本身强劲的资本,天赋和领先研究机构的优势打造出的本土产业在建立起竞争优势之后,带来的影响是巨大的。如果美国政府通过将其产业与国外竞争者隔离来保持其竞争领先优势,创新将会遭受打击,同时美国的产业的竞争力和经济会受到影响。
  经济是美国国防的基础,这就使提升美国半导体的竞争力的需求变得更加迫切。我们更要明白到,美国同样面临一个与半导体密切相关的国防挑战。为了维持其优势,美国军方需要拥有有些其潜在对手不拥有的半导体技术(编者按:这就是为什么我国要大力发展半导体的原因)。包括军方在内的美国官方半导体采购者,同样需要缓和供应链带来的风险,同样也需要正视完整性和可用性带来的风险。再者,移动计算、自动驾驶汽车和物联网增加了对半导体的需求,这些应用也给平民带来了网络安全的挑战。
  一个强大的本土产业能够舒缓这些安全威胁,但并不是长久之计。将关键的器件放到美国本土设计、制造和生产能够降低美国半导体面临的风险。但我们并不能轻易做到这个。因此我们需要探讨其他方法。让无论来自哪里的半导体产品,都能保证安全。如果美国想通过对向美国销售半导体产品的公司进行简单限制的方式来保证安全,这会导致市场分割和竞争减弱,最后引致创新缓慢。这就让美国获得先进芯片的可能性降低。
  附:美国半导体产业现状
  从营收上看,总部位于美国的半导体公司在全球拥有巨大的市场份额,但在过去的是十年内,半导体产业的全球化现状日益明显。
  在过去的二十年内,美国半导体企业的销售额占了全球半导体半数以上的销售额。而其他同样而优秀公司则位于南韩、日本、台湾和欧洲。再过去的二十年,并没有中国大陆的公司进入前二十名。
  
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美国半导体的销售与全球半导体的销售占比

  但美国公司的业务开始转变了。他们开始将制造业务移向国外,或者只专注于设计业务,将制造付托给TSMC这样的FAB。在2015年,美国本土的FAB份额降至13%,与1990年的30%,1980年的42%有了很明显的落差(尽管很多工厂还是归属于美国公司)。尤其是存储产业,在过去四十年,发生了大范围的转移,首先从美国转向日本,再转向韩国,现在似乎有往中国转移的趋势。

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  典型的全球半导体制造模式

  现在看来,美国依然在半导体的重要领域拥有领先的市场地位。美国同样拥有全球大多数的IC设计企业和Fab工厂,这两项占了半导体市场的的80%。而在集成电路领域,美国在逻辑、模拟方面更是拥有不可比拟的优势。特别说明一下,美国在智能手机和设备用到的高端微处理器、通信芯片方面拥有全球领先的优势,另外在路由器、互联网和固定电话交换用的网络器件方面,美国也是当之无愧的一哥。全球最大的的IDM(Intel)、前三大的fabless公司和全球前三大的EDA设计公司都在美国;另外,从营收上看,三大设备商中的两大总部也位于美国。

  三、进化中的挑战

  首先我们要明白一点,全球半导体市场从来没有完全自由过:因为从半导体的发展史来看,基本上都是由政府和学术界推动的。这就使得当中很多的应用被限制应用在国防安全和主动防御中。因此这就使得半导体成为国家政策紧盯的产业。当然,市场力量也在当中扮演一个中心和重要的角色。但美国政策制定者对目前市场力量的猜测会导致不同的效果。尤其是在和其他国家的相关产业政策交锋时,挑战更为严峻。
  为了让大家明白半导体产业目前的现状和缓和直面的主要风险,深入了解中国通过制定政策,将全球产业中动态竞争的产业转移到中国这个趋势,直面技术转变带来的挑战的事实,我们特意总结了一下这些挑战和威胁:
  (1)技术和市场
  半导体创新模式一直以来都非常简单,至少从规则上看,是这样。
  过去,大家都遵循摩尔定律,每十八到二十四个月将晶体管上集成的晶体管数量提升一倍,并同时降低芯片成本。这个规定在过去几十年一直指导着半导体的创新。根本上,这个定律就是推动产业界往更快的计算,更高的集成度,更低价格方向发展。从本质上看,就是提高CMOS技术的集成度。
  但从现在看来,延续这个定律需要直面两大基本挑战:首先是由于物理性质限制,现在缩小晶体管尺寸变得越来越难,在未来的某一天,这会变成不可能任务;其次,先进制程工艺的推进步伐也变得越来越慢。
  现在,将芯片商晶体管的数量提升两倍的周期已经延长到三十个月,在未来,这个时间将会继续延长。另外,由于现在半导体传统计算转向了包括移动设备、汽车、大数据中心和云计算等领域,这就使得创新和的转移和扩张变得日益重要。另外,在这过程中我们不但需要考虑制程的推进速度,还需要考虑制程提升带来的能源消耗。SoC、功能和其他方向也在我们的考虑范围。
  在过去,几乎所有的大公司都是为了同一个目标而努力——那就是提升芯片的晶体管数量,降低芯片的成本。公共和私有资源也是为了这个共同目标而服务的。现在,这些公司在不同的技术方向,有了不同的奋斗目标,这就使得在产业内的策略和投资调整变得更加困难。
  半导体还需要面对产业高度集中的挑战。
  现在,全球前前五大半导体公司的销售额占了全球销售额的40%,较之2006年的32%,提升了8个百分点。现在成本的压力正在推动半导体公司抱团取暖。举个例子,为了满足速度和小型化的技术挑战,美国本土的Fab在先进逻辑工艺上花费的成本需要高达120亿美元,而在五年前,相应的成本只要50亿美元。这些高额的成本来自于设备花费、低迷的经济规模和政府物理限制带来的研发成本。因为这些原因,VC在半导体领域的投资锐减,这就让新公司进入半导体行业的难度大增,新的竞争也无从谈起。
  但我们也无可否认,产业的集中,也是有利的:例如公司之间竞争的减少,可以投入更多的钱来做长期的创新。但是高度集中也会带来更多的风险。更高的市场集中度就意味着更少的竞争,这就意味着企业没有动力去降低成本,提高质量和保持在新产品和技术的投资。
  高度集中还会带来公司定位的风险。
  下面我们举一个极端的例子,如果一个领域内的所有产品都被一个非美国公司所把持,这就使得某个产业会被国外所控制,损害美国的利益(编者按:美国人的报告告诉我们中国,更要发展半导体)。相反地,如果在一个充分竞争的市场,那么产品和公司的多样化,带来的影响就没那么大。
  (2)中国半导体策略带来的影响
  创新的缓慢、市场的转变还有产业的集中化会给他们带来巨大的挑战。但这也不及中国带来的影响巨大。
  现在中国通过非市场手段,利用各种方针策略,期望在半导体的设计和制造领域获得全球领先的位置。伴随着中国半导体产品消耗的增长,这让半导体产业面临的挑战更加错综复杂。
  按理说,中国的入局会给产业界和消费者带来巨大的利好。但是从现在中国半导体的策略上看,他们的发展会给半导体创新和美国国土安全带来威胁(编者按:美国的半导体那么强,对中国没威胁?)。
  中国在半导体技术方面的追随是远远落后于美国,这是毋庸置疑的。中国的先进逻辑制造技术跟美国、台湾和其他先进的半导体玩家比较,也是大大不如的。现在中国有很多半导体Fab,但都比当前主流的工艺落后1到1.5个世代。在存储方面,虽然中国正在大力投入,但可见的是,目前中国并没有本土相关量产企业,现在中国本土量产的先进存储都是国外公司在中国的投资企业产出的。由于这些外国公司都无一例外地,不选择中国公司作为合伙人,因此中国就选择投入大量的资金,去建立本土的存储产业。
  同理,中国缺少Tier-One的半导体设备公司,但有一个Tier-Two设备公司在上海,那就是AMEC。这个公司制造半导体Fab厂所需的某种制造工具。
  在这种环境下,中国半导体只能通过收购海外包括美国、日本、欧洲、韩国和台湾)的先进半导体公司或者其某些部门来提高其竞争力。而中国在这方面的投入也是明显增加。
  现在看来,中国半导体表现最突出的领域就是Fabless。根据我们统计,中国现在有400家IC设计公司(编者按:根据魏少军教授在ICCAD2016上的演讲,中国的IC设计公司有1300多家),当中大多数正在快速成长。但坦白说,中国这些Fabless和国外先进同侪相比,还是有比较大的差距。从目前看来,大部分的中国fabless都是瞄准低端和中端市场。假设这些公司将保持高速增长,或许他们未来会针对中国市场做定制化的芯片。这对于国外的FAB来说,也许是一个激励,在最后还会给设备公司带来利好。
  出于对经济和国土安全的考虑,中国政府公开宣称,将会打造一个比现在更先进、更完善的半导体产业链,以降低对国外的依赖。在经历了十年失败的半导体尝试之后,中国在2014年颁布了“IC推进纲领”来促进中国半导体产业的发展。在纲领里面,包含了营收要求和技术目标。这个纲领也获得了包括习近平主席在内的众多中国高级领导的支持。当中一个主要目标就是——中国希望到2030年,将其半导体产业链重要领域的水平拉升到全球第一阵营。
  中国的半导体策略依赖于其庞大的经费支持。这是一个包括国家基金和私募资产在内的,金额总额达到1500亿美元,周期长达十年的投资。而其中技术的获取,中国则希望通过对先进企业的投资和收购获取。美国过去五年共230亿美元的并购规模与其对比,那就是小巫见大巫。现在很多中国投资机构依循政府的方针,开启了疯狂的并购。
  这和中国在其他领域的投资是一致的。中国现在也正在推动本土的技术创新和转移。
  中国现在在半导体领域的逆风投资,就是看在未来半导体创新的缓慢,这就让中国可以利用其政策扶持,推动其本土产业跟上世界先进业者的步伐,逐渐取替他们。
  纵观中国半导体的建设策略,主要由两个方面组成:一是补贴;另一方面则是零和博弈(编者按:这是博弈论的一个概念,属非合作博弈,零和博弈表示所有博弈方的利益之和为零或一个常数,即一方有所得,其他方必有所失。在零和博弈中,博弈各方是不合作的。)
  (a)补贴
  为了支持本土半导体企业的发展,中国提供了一系列的补贴。这些补贴是为了推动中国电子产业减低对国外的依赖的,还有基于其国土安全的考虑。中国的补贴包括了吸引国外企业来中国投资建厂,本土企业的海外并购(包括公司和技术)。但是中国的补贴对于国外半导体制造商(公司和工作人员)来说,是一个明显的零和博弈的话题。对其他参与者来说,也是零和博弈的问题。
  短期来看,中国的补贴对于美国公司和消费者来说,是利好的,这些钱呢个能够帮忙降低成本和产品价格。但长期来说,这些补贴会减弱其创新能力。取决于市场的初始状态,这些补贴也会推动中国企业的集中化运营。而对美国来说,由于中国会将其产品的销售范围扩大,这会增加美国国土安全面临的风险。而生产的过剩,则会对直接竞争者构成影响。这些补贴,也会直接侵蚀美国企业的市场份额。影响企业的雇佣状况和创新。
  (b)零和博弈
  中国在半导体建设上采取的一些策略也很明显的看做零和博弈。他们的一些策略让业务转移到中国带来的并不是降价,而是升价。这些策略是有害的,因为他们进行的业务并不会给其他竞争者带来收益,还会提升消费者的产品价格,和其他使用半导体设备的价格,同时还会阻碍创新(编者按:这什么逻辑?)
  由于中国的加入,加速了敏感技术的传播,这会给美国的国防安全带来极大的挑战。
  中国的“零和博弈”策略包括了以下方面:
强迫或者鼓励本土消费者购买中国半导体供应商的产品,中国在这方面的表现是很突出的(尤其是在政府采购)。这样就会使得全球创新的动力骤减(编者按:逻辑不懂)。对于那些非中国的供应商来说,市场就更小了。而中国公司面对的竞争也更小了。考虑到中国本土庞大的市场容量,这在未来可能会导致全球市场向中国高度集中的可能。
强迫用技术换市场,这样就会降低创新的动力,尤其是对美国企业来说。这样同样会引致先进技术能够被所有企业迅速复制的可能。这同样会引致市场向中国集中的可能。相反地,随着中国市场的高度集中的出现。中国就有能力去推动技术转移,这是一个恶性循环。(编者按:逻辑真的很难懂)
盗窃IP,在技术创新转移的过程中,这也明显对创新造成影响。根据媒体报道,中国经常明里暗里盗取IP技术(编者按:证据呢?)。明地里意味着中国通过审查的方式,去检查哪些安全可控的技术,以此获取相关半导体的技术细节(编者按:纽约时报曾经在2016年五月做过报道,说中国通过对苹果等在华运营的相关公司进行技术审查,以此获取美国的关键技术)。
共谋,根据媒体报道,中国公司和一些低价值的收购目标共谋,协助中国获取相关技术。
  这些动作有时候会违反国际协议。

  四、应对策略

  为了应对这些挑战,美国的政策制定者应该遵循以下六大方针:
  1、为了获得胜利,必须跑得更快。
  从上面描述我们得知,在降低中国追赶速度的过程中,我们会面临很多的诱惑(编者按:什么鬼?)。但是我们要认清现状。如果美国在领先全球制造的情况下,不保持创新,那么在半导体方面的停止就会影响到生活水平和军事实力。更重要的,一旦美国停止创新,中国在半导体领域的领先是必然的。因此保持美国的领导地位的关键就是持续创新。
  2、聚焦在先进的半导体技术研发
  先进的半导体技术是经济创新转型的关键。这也是国防实力领先的关键。除了领先技术,政策制定者也要聚焦在主要的安全挑战。当中包括了持续性供应、国际贸易中的障碍还有投资策略。而不是仅仅在半导体技术上领先。
  3、打造自身的优势,而不是对中国如影随形。
  美国和中国对私营和国营的概念有很大的差距。在美国,联邦企业的存在是缔造一个良好的环境,帮助适应企业的成功,还会通过投资帮助竞争者崛起,政府在当中充当的角色并不是去担当资产的分配者;
  而中国则更愿意将补贴投向成熟的公司和行业,并持续投入帮助其成长壮大,最后产能过剩,导致经济受到影响(编者按:不挣钱的生意,中国会做?别当我们傻子好吗?)。
  美国提倡全球开放交易和投资(编者按:这真的开放吗?中国在美国的收购被拒绝是什么回事?),当然在关键的安全领域是例外。这个立场会让消费者和全球经济受益。
  中国从全球的开放中受益,但是很少承担相应的义务(编者按:美帝其心可诛啊)。很多情况下,中国反而阻碍正常的市场化运动。例如中国对进入其市场企业的条件和限制(编者按:这确实不是打自己的脸)。
  4、预估中国对美国策略的回应
  中国并不会对美国无动于衷的,更多的可能是中国对美国制定的策略会强力回应。尤其是在那些美国具有极大领先优势的领域,这个回应尤为强烈。
  美国对于中国在美国收购的的审查,是对中国相关政策的回应。
  5、不要条件反射地反对中国的进步
  美国致力于推动一个开放,具有竞争力的全球经济体。但前提是这些发展的过程并不是中国推动的那些违背国际规则的做法(编者按:所以说合不合法是美国说了算?)。与此同时,美国政府需要找出那些特别的半导体技术和公司,并对其加以保护,拒绝并购,避免造成可能的安全威胁。(编者按:所以还是一言堂)。

  6、执行贸易和投资规定

  美国政府应该反对中国那些违反规定的行为,即使这些行为对美国经济是有一定的促进作用的。这些反对是很积极的。

  附:其他国家和地区对中国策略的回应

  日本、韩国、台湾和欧洲在全球的半导体产业链中,拥有显著的地位。他们对中国的半导体政策也做了迅速的响应。当中包括了调整贸易规则、控制投资、增加对其本土半导体企业研究和设计的支持。这些特别的回应包括:
  台湾地区已经禁止或者限制中国大陆在台湾的并购获投资,台湾也颁布了一个合作协议去帮助半导体企业投资研发。
  南韩同样在中国半导体对其的投资商做了紧缩,政府同样发布了半导体基金,帮助本土半导体产业的发展。政府还制定了相关方案,阻止其工程师为中国服务,推动本土半导体产业的发展。

  五、影响中国的计划

  美国有很多方式限制中国的行动。当中包括了正式和非正式的贸易和投资规定,还有类似基于国土安全考虑的CFIUS单边审查的工具。目前看来,这些限制效果还是很显著的。美国政府需要持续研究这些政策,避免一些可能出现的对国家经济和安全的威胁。
  (1)推动全球先进技术的透明化
  理想情况下,全球应该在为半导体产业打造一个公平,且以市场为主导的环境。当然,为了国土安全,某些例外也是被允许的(编者按:所以什么话还都是你说了)。但与中国达成相关的协议,似乎有点难度。因此美国政府需要推动中国在半导体先进技术方面策略的透明化。
  作为WTO成员国,中国有义务其他WTO成员国家公开其补贴策略。而中国虽然有向其他国家公布相关方针,但美国认为这是不完整的(编者按:所以这还是你们美帝说的?)。中国同样有义务公开其贸易相关的法律法规,并将其翻译出来。但似乎中国对这个不热衷。
  在2016年11月的JCCT上,中美达成了一个半导体产业的相关协议,那就是打造一个公平、公开并受透明法规和规定控制的半导体环境。中国方面声称并不会要求能投资到某些结束或者IPR转移。中美双方就这个协议还交换了意见。
  基于以上考虑,美国政府应该在咨询相关行业专家的建议之后,推动某些领域的公开,以使得多方受益。
  (2)重构国防安全的工具,必要的,对中国的相关方针进行阻碍
  美国对其本土半导体的限制,主要为了国防安全的考虑。美国政府也应该坚持这种观点,而不要为了某些眼前的利益动摇。美国政府也不应该对中国这些扭曲市场的行为视而不见。因此美国应该限制中国对美国公司的收购和出口的限制。
  美国应该以国防安全作为做相关决定的衡量出发点(举例,某些关键采购的限制是合适的)。在某些领域不应该给中国任何谈判的可能。主要中国还坚持他们的那些不合理的方针,美国应该也应该持续执行这些策略。例如中国在信息技术领域的所谓“安全可控”,这应该成为美国策略制定的参考。
  另外,如果中国企业通过政府支持,从美国这边获取先进技术产品,并最终将其推向产能过剩的后果,那么对于我们的政策制定者来说,就需要考虑是否答应中国的这个并购了。总之大方向就是降低中国带来的威胁。
  (3)与同盟联手,加强全球出口控制和内部投资安全
  美国致力于推动实物的出口控制和投资安全。美国也应该和同盟一起制定相关法则,将其推广到其他市场。完善各类产品和技术的安全相关审查,这是很多美国同盟所缺乏的。在美国,CFIUS在海外投资方面充当重要角色。美国也不应该单独承担这个责任。
  在半导体全球化的年代,单边协议是无效的(尽管美国在半导体领先全球,且拥有这些单边协议的话事权)。

  六、在美国打造一个更良好的产业环境

  美国半导体产业需要获得更多的支持。我们需要继续保持领先的行业人员储备、加强通用科学研究、推进税收改革。这也是业界一直在呼吁的事情。其中包括了:
  (1)保证人才的输出
  投资会出现在人才出没的地方。
  随着技术的转变,现在已经产生出了Fab和Fabless两种模式。在未来,我们需要更多的天才去推动半导体创新和转型。美国应该继续推进本土人才培养,并吸引来自世界各地的天才。
  得益于业界的努力,美国在人才储备上面做的风采灰姑娘不错。而对STEM的持续投入,对美国产业的影响是显而易见的。
  美国同样需要吸引来自全球的天才,高技术人才移民是美国能位于产业顶端的另一个重要保证。因此美国需要利用各种offer吸引各种高端人才。
  (2)在先进技术领域的投资
  对先进领域的投资是保持半导体产业竞争力的的基础。
  例如,最近在宽带隙半导体的研究,是政府主导的基础研究支持,但现在已经被广泛传播,并被应用到包括电动汽车充电和太阳能领域。因此对先进科技领域的投入,是美国必须坚持的方针。
  在半导体领域,20%的营收都被投入到研发中,而这些钱则被用到竞争者研究和产品开发中。而政府对先进技术的投资则能加速创新,并最后回馈政府。
  例如,政府对碳纳米管的研究,并没有规定在哪一个方向,但是产业界则将其应用到先进半导体和其他技术领域。
  (3)推进税收改革
  这个能点燃创业者的激情
  (4)推动先进设施的建设
  这个能保证研究的先人一步。

  七、为保持美国领先,要打造一个“蛙跳式”的策略

  如果美国将其眼光局限在打造一个更便宜便捷的半导体产业,并对中国的破坏式崛起无动于衷,那么美国则不会保持其半导体的领先地位。因此为了保持美国半导体的领先地位,我们需要制定一个先进的策略。
  美国半导体上一次面对半导体威胁是在20世纪80年代。当时美国政府的响应就是聚焦在基于现存技术提高计算速度:当时的困境我在前面已经提到,那就是隐约可见的CMOS技术限制和半导体市场的转移。但问题也是迎刃而解了。
  在过去的三十年,多样化的计算系统百花争鸣。而CMOS技术的解决方案也层出不穷。
  这个事件说明,在面对困境的时候,政府的支持是非常重要的。我们也要明白到,政府的采购在半导体市场中,只占一个小份额。这并不能推动半导体产业的转变。因此这就需要同行合作,才能解决所有问题。
  为了加强半导体的竞争力和创新,我们建议关注以下四点原则:
  (1)采取应用驱动的方法
  政策制定者应该彩玉应用驱动的方针去引领创新。
  (2)以十年为一个阶段
  我们除了要合适的技术研究,也需要在技术研究上花费相当长的时间。
  (3)补偿弱势产业的投资
  我们知道,类似人工智能、大数据分析、自动驾驶汽车系统这些领域,由于前景光明,回馈较快,因此吸引的投资是自然不少的。但类似材料科学、先进制造这些回报周期较长的基础学科,我们需要对其偏向支持,因为这些是所有产业的基本。

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  (4)减低设计成本
  现在设计成本正在日益增加,和上世纪80年代推动EDA的发展降低成本一样,美国政府应该推动更多新技术的发展,降低设计成本。

  八、机遇和挑战聚焦在哪些领域

  美国半导体很久没有遭受过如此严峻的挑战了,这次需要产业界、学术界和政府三方联合来应对这个挑战。在可见的将来,我们认为在以下领域会面临机遇和挑战:
  (1)架构
  (a)冯诺依曼架构
  为了适应后摩尔定律时代的需求,类似带有不同且复杂的存储层的多核处理器会在未来成为需求,这会推动冯诺依曼架构的转变。
  (b)量子
  量子计算有可能革新计算能力,并解决现在面临的一些棘手问题。现在也有几种不同的量子架构,这就需要衡量和选择了。
  (c)神经形态计算
  这也是未来的一个趋势
  (d)模拟计算
  模拟计算会先于数字计算变革,并会解决一些数字目前还没能解决的问题。但在实际应用中,数字计算压制了模拟计算一头。
  (e)特殊目的的架构
  FPGA、GPU、深度学习/机器学习加速器、边缘计算,这是一些潜在的发展方向。
  (f)近似计算
  近似计算能够解决多媒体处理、机器学习、信号处理等问题。
  (2)计算形态
  嵌入式系统、个人和便携式系统、超大规模系统在未来都可能有变革。
  (3)未来十年有可能取得相关进展的技术
  
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