美国斥资110 亿美元打造NSTC，减少对中国封装能力的依赖？

美国商务部在今年第一季度发布关于创建价值110亿美元的国家半导体技术中心（NSTC）的首批建议指导方针，旨在恢复美国在芯片行业的领导地位。

这项工作被比作是创造世界上第一批核武器的协同努力。为了将创新从实验室带到晶圆工厂，作为美国芯片法案的一部分，NSTC将成为一个公私联盟，联合政府和工业界，以及学术界、企业家、劳动力代表和投资者。

“这是‘曼哈顿计划’时刻，”普渡大学半导体材料工程教授Carol Handwerker在接受EE Times独家采访时说道。

普渡大学副教授Peter Bermel在同一采访中告诉EE Times，NSTC的实施重点包括加强美国国内制造能力以减少对外国生产的依赖。他正在美国国防部资助的一个项目中研发芯片辐射技术。

“目前美国绝大多数芯片制造都在国外进行，而封装、先进封装和异构集成的比例甚至更高。”Bermel补充说。

Mitre Engenuity半导体联盟首席技术专家Raj Jammy

目前，包括美国半导体创新联盟（ASIC）和Mitre在内的几个行业组织已经发布了关于创建NSTC和国家先进封装制造计划（NAPMP）的建议。

Mitre Engenuity半导体联盟首席技术专家Raj Jammy在一次独家采访中告诉EE Times，专业公司之间需要加强合作以提供目前不可能实现的解决方案。

“该行业现在越来越多地被系统需求所驱动，而不是说：‘这里有很棒的下一代芯片，去用它做一些系统吧’。目前情况已经逆转了，这意味着你所寻找的解决方案不可能只来自一家公司。”

Mitre Engenuity及其半导体联盟已经加入了占美国产业研发一半以上的芯片公司以及美国顶级大学的行列。

海外协作

Jammy 表示，为了避免重复先前的努力，NSTC将需要与海外团体合作，例如比利时的校际微电子中心（imec），该中心在关键技术方面处于领先地位。

imec首席执行官Luc Van den hove在为EE Times准备的一份声明中表示:“近40年来，imec一直是半导体行业创新的驱动力，我们已经将美国芯片法案支持的所有公司作为合作伙伴，我们很高兴以任何方式帮助和支持他们（NSTC）。”

“Imec是一个很好的例子。”Jammy说，“他们有一个中心机构，一直在研究这个课题。但在美国，我们现在有机会从根本上重新审视整个问题。我们在奥尔巴尼纳米技术（Albany NanoTech）或麻省理工学院（MIT）林肯实验室已经有了设施。我们如何共同建立一个这样的网络，以便我们可以做更重要的事情？”

Albany Nanotech在美国运营着唯一一家公共资助的300毫米芯片工厂，它的企业合作伙伴包括IBM，GlobalFoundries，三星，应用材料，东京电子，ASML和Lam Research。

“我们要建立一个弹性的研发机构网络，与我们及盟国合作，这至关重要。”Jammy说，“新加坡和法国的Leti研究所都拥有强大的能力。他们在基于SOI的电力电子技术方面做了一些非常出色的工作。”

Jammy表示，新加坡微电子研究院（Institute of Microelectronics）拥有“非常出色的封装能力”。NSTC还旨在减少对中国的依赖。

“与中国的战略竞争是一场复杂技术领域的持久战。确保半导体芯片制造的安全，并确保美国和我们的民主盟友引领未来的芯片，是抵御供应链妥协的重要方法。”Mitre首席加速官Laurie Giandomenico说，“我们的作用是平衡行业目标与国家安全利益，这意味着芯片投资必须建立可持续的国家资源。”

芯片封装的差距

全球大部分芯片封装产能都在美国以外的中国大陆和台湾地区。这是美国生态系统中最大的差距之一。Jammy说，通过提高自动化程度，有可能实现封装行业的重新定位。迄今为止，封装行业的高劳动强度为亚洲提供了强大的竞争优势，因为那里的劳动力成本较低。

“许多先进的封装现在看起来越来越像芯片制造。”Jammy说，“台积电（TSMC）和英特尔（Intel）等公司在这方面表现突出。当我们在制造这些封装产品时引入自动化和新方法时，自然会倾向在美国国内进行。”

开发出3D封装技术的台积电和英特尔正在美国建设新的芯片工厂，以响应芯片法案的一揽子刺激措施。

技术人员短缺

由于美国准备在未来几年新建多达13家芯片工厂，NSTC必须帮助解决半导体工程师和技术人员短缺的问题。在未来五年内，美国将需要大约50,000名新的半导体工程师，是当地大学毕业人数的两倍多。

ASIC集团在其建议中提出，为帮助填补这一缺口，美国可能需要放宽签证限制以吸引海外半导体人才。

“虽然美国政府、学术界和工业界旨在建立一个强大的国内人才管道，但在短期内，美国工业界仍在寻求H1-B类别下的外国公民来补充人才库。”Jammy表示，即便如此，从长远来看，NTSC仍需要在当地培养更多半导体人才。

“我们有机会认真地研究如何再培训以及重新利用人才，”他说。“例如，武装部队有训练有素、合格的人员。只要稍加培训，他们在晶圆厂就能派上用场。此外我们如何鼓励更多的人，特别是那些平时不一定有机会的少数民族和妇女？”

他补充说，从长远来看，美国将需要加强STEM（科学、技术、工程和数学）教育，以解决人力资源短缺问题。

知识产权管理

企业和组织的知识产权（IP）的管理将是NSTC要面临的一个问题。消除中小型企业和初创企业的进入壁垒，如知识产权的高昂成本，对于这些组织对半导体领域的贡献至关重要。根据ASIC集团发表的一篇论文显示，NSTC应该使这些实体能够轻松地利用知识产权开发新技术和相关知识产权，以及获得技术许可并从投资者和战略合作伙伴那里筹集后续资金。

似曾相识？

NSTC项目可以追溯到Sematech，这是美国政府和14家美国芯片制造商在20世纪80年代开始的合作项目，旨在恢复被日本夺走的竞争力。Sematech资助了纽约的奥尔巴尼纳米技术公司的创建。

“Sematech是作为一个由芯片制造商驱动和管理的实体成立的，但发生了一件非常重要的事情，那就是这个行业开始发生变化。”Jammy说，他在2008年至2013年期间曾担任过Sematech的副总裁，负责材料和新兴技术。“今天，当我们开始关注NSTC和我们需要做的事情时，我们必须重新思考并确保整个系统都在发挥作用。”