“三旧两新”，美国在半导体领域押注了五大赛道
2022行至尾声，在过去一年里，半导体行业发生了很多事情，我们见证了全球半导体产业的风云变幻，亲历着产业景气的转折下行，也切身感受到芯片的“华为时刻”。
面对突如其来的凌冽寒冬，很多业内人士都在感慨，国内半导体厂商要抓紧自研创新，才能真正解决各式各样的负面影响，早日实现中国芯的追赶和超越。
但无法回避的是，无论是半导体产业，还是其他先进制造产业，后发者的追赶注定艰难且漫长——因为领先者也不会停下脚步。
作为目前的领先者，在对外步步紧逼的同时，美国其实也在加强内功修炼。2022年10月7日，半导体行业遭遇了“华为时刻”，但鲜少有人关注到，这一天也是美国的“制造日”（Manufacturing Day，每年十月的第一个星期五）。当天，美国白宫正式发布《先进制造业国家战略》。
这是美国发布的第三份制造业战略。前两则分别是奥巴马政府2012年2月制定的《先进制造业国家战略计划》，以及特朗普政府2018年10月5日发布的《美国先进制造业领导力战略》。
制造业竞争事关大国核心竞争力。不难看出，美国对先进制造业的规划极为重视，除最初的战略外，后续每四年更新一次，并固定在制造日对外公布，致力于将此打造成一项新的传统。
那么，拜登政府的这项新战略究竟讲了什么？半导体作为先进制造业的重要领域，美国在这方面制定了哪些规划？对全球半导体产业链是否会造成影响？今天，芯师爷就来聊聊美国的《先进制造业国家战略》。
01
三大目标，11项战略目标，37项技术和计划建议
在这份全新的四年期战略中，美国阐述了对于先进制造的定义：即改进现有产品制造方法的创新，以及利用先进技术生产新产品。
新战略延续了“实现美国在先进制造领域的领导地位”的愿景，并指出，由于创新技术投资不足、培训投资不足以及外包和离岸外包以获取短期收益，支持美国制造业的供应链和生态系统已被削弱，美国需要设立弹性、协作和数字集成的制造供应链，以防止供应中断及遭遇中断时能够快速恢复。
但另一方面，提出问题和畅想未来的同时，拜登政府也不忘在愿景中增添一些他们最擅长的“贸易保护主义”色彩——高喊惯用的“国家安全”口号，并强调“战略竞争对手对美国的非动力威胁的增加”，必须加快技术开发、实施和转型，以“维持和加强对最重要的战略竞争对手的防御”。
（事实上，他们当天就实现了愿景的一部分——“应对非动力威胁，维持和加强防御”，就半导体产业公布了一系列举措。）
对于该战略愿景的实现，美国提出了三大目标、11项战略目标、37 项技术和计划建议：
△图源：芯师爷，点击查看大图
02
美国制造不行了？
在谈具体的规划和技术建议前，我们需要搞明白一件事情：美国的制造业究竟是什么水平？
《先进制造业国家战略》在引言中是这么描述的：“制造业是美国经济中最大的部门之一，占国内生产总值的11%。制造业的就业在1990年代后期开始下降；从2000年到2010年的十年间，美国三分之一的制造业工人（近600万人）失去了工作。这些工作岗位中只有不到200万个重新获得。”
而在大众的刻板印象中，美国的发达主要体现在科技、金融、服务、娱乐等方面，他们的制造业似乎一直都不太行。就连许多美国媒体也表示，美国制造业在步入衰落。
但事实真的是如此吗？
实际上，百多年来至今，美国制造业水平一直位居世界前列。在联合国工业发展组织的最新版“全球制造业竞争力指数”整体排名中，美国位居第四；在制造业增加值方面，更是排行全球第二。
图源：聚汇数据
在“2020中国互联网制造峰会”上，国家发改委产业司原司长年勇也指出，美国的服务业里60%以上都是为制造业服务的，大体占美国经济总量50%。换句话说，美国经济全部总量里有一半是为制造业服务，美国其实还是一个制造业大国，美国从来没有放弃制造业。
另一方面，人们常说的美国制造业“空心化”，其实更多是将劳动密集型等中低端制造业转移到海外。伴随着产业转型与劳动力成本上升，中低端的转移不可避免，但美国始终锚定先进制造不放松。在先进制造业领域，美国政府有着极为清晰的发展战略。
△点击查看大图
从奥巴马政府到如今的拜登政府，美国不断加码制造业，目的其实不是补差距，而是保持并加强领先优势。
03
“3+2”，美国押注的五大赛道
随着芯片逐渐成为人工智能、5G、物联网、大数据、云计算、区块链核心等新兴产业发展的基础构件，半导体行业对国家技术领导地位和国家安全的战略重要性日益凸显，美国也在持续“加注”半导体产业。
这份重视在拜登政府的《先进制造业国家战略》里体现得淋漓尽致，它强调要“加速微电子和半导体的制造”，并从三方面提出建议：
半导体和电子产品的纳米制造
半导体材料、设计和制造
半导体封装和异构设计
图源：hpcwire
具体来说，在微电子和半导体领域，美国共押注了“三旧两新”的五大赛道。所谓“三旧”，指的是延续过往的三个领域：
一是纳米制造，新战略延续了奥巴马政府时期的“可持续纳米制造”倡议，提出投资制造集成光子学、增材和直接印刷电子产品、独特的传感器格式和混合电子制造，以利用纳米制造的力量。
其中，新战略特别强调了两个创新微电子技术的例子：光子集成电路和原子级精确制造技术（如量子隧穿）。它认为，对于提供快速访问和传输大量数据的光子集成电路，其技术拐点只会出现在包括集成激光器和探测器在内的完整系统解决方案的代工级生产中。
纳米制造，图源：国家自然科学基金委员会
二是量子计算，延续了特朗普政府时期的规划，将对量子计算的投资作为优先事项，提出研究和开发适用于量子设备的新制造方法，并强调称，在未来的半导体设计中，必须考虑封装量子计算设备与更多传统计算设备集成。
三是半导体材料、设计和制造。重视对碳化硅和氮化镓、特殊材料、绝缘体和生物细胞等新材料的探索与试验；并提出整合新的试生产和制造规模扩大能力，开发先进的制造能力，从而为材料的集成提供新的制造和工艺能力；要求加强研发和原型设计，以提高制造吞吐量和可靠性。
△横向对比三个战略关于半导体的规划，点击查看大图
除上述长期押注的赛道外，《先进制造业国家战略》还将视野投向半导体封装和异构集成技术。
该战略指出，微电子制造越来越依赖于衬底、互连、小芯片和中介层的进步，因此，必须对器件、基板、互连、裸片、小芯片和中介层进行代码设计和制造。同时发展更高密度、产量和可靠性的先进封装，并为此引入新材料、工具、设计、工艺、组装和测试。
对于异构集成技术，它认为，随着设计空间向三维电路发展，制造工艺正在向亚纳米分辨率发展，而这得益于异构集成技术的扩展。因此，新战略在建议中提出，要发展异质封装集成研发国家设施。
04
全球孤岛化趋势下，半导体供应链承压加剧
《先进制造业国家战略》延续了自奥巴马政府时期开始的对美国供应链的关注。但与前两届政权不同的是，拜登政府更侧重于防范战略竞争对手，避免自身的供应链短板被利用施压。
一方面加强产业扶持和供应链互联，重点回流半导体、医疗卫生、新能源材料等建厂需要数年时间和投资规模较大的产业。减少制造业供应链漏洞，开发和实施供应链映射策略、数字工具和标准，提高半导体等巨大溢出效应的供应链的可见性。
并在美国本土之外，推动北美自由贸易区、美日印澳四国机制等国际合作以实现外部替代，如通过印度太平洋经济框架构建“供应链的危机管理机制”，在国际紧急情况下能够共享半导体、稀土等库存。
图源：日经中文网
另一方面则继续高举“贸易保护主义”，不断出台制裁手段、出口管制措施和排他性的“地缘政治条款”，来施压、限制甚至掐断战略竞争对手的供应链。
有资料统计，过去21年间，美国对外制裁暴涨933%，对世界上近40个国家实施过经济制裁，全球近一半人口受到影响，仅上届政府就累计实施了超3900项制裁措施。俄乌冲突爆发后，美国对俄罗斯制裁数量更是超过5000项。作为其“战略竞争对手”，我国更是屡受“重点关照”。
图源：德国之声
可以预见的是，随着供应链可见性的提高，美国对相关供应链的掌握能力会变得更强，其对外技术限制也将更加精准。与此同时，这也会促使全球孤岛化趋势扩大，加剧全球技术地缘竞争，进一步扭曲全球半导体供应链，使得深度融合的全球产业链被迫硬性切割。
阴影笼罩之下，每项战略都将可能在下一步被迫中断，过去带来利润的项目可能转眼间就变成损失，员工国籍、设厂地址、供应商选择、终端市场投放……半导体企业不得不在衡量商业价值与利益的同时，往天平对面加上地缘政治的砝码。
参考资料：
1.《NATIONAL STRATEGY FOR ADVANCED MANUFACTURING》
2.《STRATEGY FOR AMERICAN LEADERSHIP IN ADVANCED MANUFACTURING》
3.《A NATIONAL STRATEGIC PLAN FOR ADVANCED MANUFACTURING》
4.《“备份”战略竞争对手的产业链，美国供应链政策进入2.0阶段》，李峥、孙奇芳，《瞭望》2022年第17期
5.《“芯片+”法案扭曲全球半导体供应链》，刘典
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