奧巴馬政府在宣布工作組成立時提到了美國半導體產業現正面臨的挑戰：摩爾定律放緩和中國競爭力的增強。然而，在中國可能成為美國芯片企業真正威脅的同時，半導體技術當前隱約可見的極限才是更大的共同敵人。美國應力爭成為3-5nm工藝技術道路的先鋒。

 

　　建立國家級聯合實驗室

 

　　美國國際商業策略（IBS）的執行長官Handel Jones表示，美國應該建立“一個類似比利時微電子研究中心（IMEC）的國家級實驗室來保持美國的領導地位，但規模上要大得多，任務也許是研發2納米節點”。該實驗室的初始資金投入應該是“100～200億美元，年資金預算為20～40億美元，我們必須要想得宏大一些”。資金應該放在證明新技術能夠投入生產的能力上。

 

　　建立國家級代工廠

 

　　一個國家級的制造廠還可扮演所謂的可信代工廠，來滿足軍用裝備專用集成電路（ASIC）的小批量生產。IBM的制造廠在過去扮演了這種角色，但現在該制造廠已經是為阿聯酋所有的格羅方德公司的一部分。Handel Jones還表示，“我認為我們擁有先進器件的高量產能力非常重要”。

 

　　市場咨詢企業VLSI Research主席Risto Puhakka說，諾格公司的執行董事Wes Bush出現在奧巴馬半導體工作組中將增加對可信代工廠需求的認可。據傳諾格已在考慮為政府項目建造這樣一個制造廠。政府對定制芯片的需求“量可能不是特別大，技術也不需要特別先進”，建設可信代工廠有可能是該工作組所提建議中一個很小但具戰略性部分。

 

　　開展大規模產學研合作

 

　　市場研究公司IC Insights的資深分析師Rob Lineback表示，在國家級實驗室中，“如果可以做一些類似此前‘半導體制造技術聯盟’（Sematech）所做的工作將非常有效果。Sematech成立于20世紀80年代，當時日本被認為是美國芯片產業的主要威脅”。今天的中國以其所具有“錢袋子”和市場規模是一個更令人畏懼的競爭對手，但“我認為更大挑戰是為美國半導體企業找到共同點，但這并不容易”。

 

　　保證資金投入

 

　　半導體行業協會（SIA）政府事務副主席David Isaacs表示，很難量化出美國政府現階段在半導體研究領域投入了多少錢，其曾嘗試過但最終無法提出一個明確的數字。項目遍布一系列機構，包括國防部、能源部、國家科學基金會等，而且并不是明確地聚焦在芯片、計算機或軟件領域。美國在基礎芯片研究領域的花費可能是數千萬美元。但這并不是數億或者數十億美元，對于超級大國而言，這數額并不大，與競爭對手國家投入的不可同日而語。

 

　　IBS的Jones表示，事實上，比利時IMEC的年預算大約是4.5億美元，法國的CEA-Leti大約是3.5億美元。中國有多達30余個常規小型研發中心在研究石墨烯，而石墨烯只是眾多硅替代物中的一種，“中國正在先進技術領域進行巨額但碎片化的投資”。

 

　　與此同時，產業巨頭正在削減研發投資。全球前20大芯片制造商在2012年大約將收入的17.4%投入到研發領域，盡管產品類別在增加，但在2015年該數字僅有16.4%。重點放在短期能盈利的項目上，以及并購重組，研發投資的熱情不如以前。

 

　　在研發投入下降的同時，芯片制造商需要對一系列新材料、結構和工藝進行評估，來保證芯片持續地更小、更快和更便宜。VLSI研究的Puhakka說：“合適的答案可能是投資多個候選者直至看到勝出者，這是英特爾的做法”，而要做到這些，預算可能是數十億美元。

 

　　應該研發的技術

 

　　IC Insights的Lineback列出了國家級實驗室可探索的詳細清單：“我認為研究的目標應該是后CMOS技術和新的非易失性存儲器技術，以及圖像傳感器、數字電源、先進封裝等領域。服務器的加速器和高性能計算機也是國家的關注點。當然，我們還有物聯網和5G蜂窩網絡需要研發，這對于美國保持領先地位很重要。此外，自動駕駛、自主飛行無人機、機器學習機器人也是候選者”。但上述領域的實現都依賴于更好的芯片。

 

　　在5和3納米工藝，工程師將需要研制出可使用新材料的新晶體管結構，這些結構只是幾個分子，帶來巨大的可靠性問題。目前在實驗室階段有一系列替代性技術，從使用石墨烯等二維材料到使用自旋和等離子體等新特性，但每一個在有巨大前景的同時也存在巨大缺點。因此，發展3納米及以下特征尺寸器件將是發展計劃中最具戰略性的目標。

 

　　其他措施

 

　　除了技術問題，半導體工作組可能會再次重復SIA一貫以來的觀點——更低的企業稅收、優秀的STEM畢業生更容易移民和更低的貿易壁壘。SIA的執行主席John Neuffer表示，美國芯片的82%都銷往美國以外的地區。“我們需要器件無縫運輸到海外，希望關稅為零”。

 

　　John還表示，工作組提出的建議應該吸引新一代工程師，應該為高科技制造基礎性新學科奠定基礎，應該刺激后續技術市場，甚至為整個新技術領域播下種子。新建議應該對全球經濟產生正面影響，實施該建議的國家應該想辦法找到方法來激勵其他國家參與該工作，甚至是其最大競爭對手。

 

　　John表示，“半導體工作組的工作計劃時間非常重要，因為它為下一屆管理層提供了一個非常有用的橋梁，幫助保持半導體產業的問題在新國家領導團隊到來時處在前方和中心位置。”這個工作非常重要，因為“半導體產業太低調，對于美國技術的價值一直被低估，亟需產業界提高對半導體產業在就業和貿易方面的認識”。

 

　　根據IBS的數據，到2025年，半導體產業市場規模將5500億美元，美國用量占全球1/3。在這種情況下，100～200億美元的投入來研發下一代高科技所需引擎，并不是一個困難的事情。此外，美國的蘋果和谷歌等巨頭將建立自己的芯片設計團隊，因為其掌握從手表和手機到云計算服務器等各種系統的戰略核心。【來源：大國重器 大國重器——聚焦世界軍用電子元器件】