对美国近日通过的《2022 年芯片和科学法案》解读

作者：维多利亚·库珀  美国研究中心助理研究员  远望智库开源情报中心 忆竹编译

摘要：经过两年的谈判，美国国会通过了《2022 年芯片和科学法案》，该法案由拜登总统于 2022 年 8 月 9 日签署成为法律。该法案授权 2800 亿美元的资金来支撑半导体（该行业也许是美国在确保供应链安全方面最大的漏洞）、推动以美国为主导的前沿技术发明领先于其全球竞争对手。

该立法提出的联邦投资具有历史意义，代表了美国对其创新、技术和制造业的资金购入和构成方式的巨大转变。该法案包含美国历史上对研发最大数额的投资——这是创新的基础。也是几十年来美国制造业最大的单笔投资之一，为国家芯片行业分配的公共投资是美国半导体制造技术战略联盟（SEMATECH）的100 多倍。SEMATECH 计划于 1987 年启动，当时美国在半导体市场与日本展开竞争。

即使在创纪录的通货膨胀水平的情况下，这项规模如此庞大的法案仍获得了众议院（243 票对187 票）和参议院（64 票对33票） 两党的支持，《芯片与科学法案》代表着自 1980 年代以来主导美国政策制定的市场主导经济思维的决定性背离，以及对美国先进技术领域进行战略性、政府主导的经济干预——一种产业政策——的明确支持。

（一）什么是 2022 年的芯片和科学法案？

   
   

《芯片与科学法案》可以分为两部分：以半导体为重点的 “CHIPS（芯片）”部分和以技术研发为重点的“科学”部分。

第一部分：芯片法案

“为美国生产半导体创造有益的激励措施”（CHIPS）是 《芯片与科学法案》的主要依据。它授权政府提供价值超过 520 亿美元的激励措施，以增加美国国内的计算机芯片供应和美国境内半导体制造设施的建设。这些激励措施包括美国芯片基金（CHIPS for America），其中包括使商务部能够提供高达390亿美元的政府贷款和其他财政援助的资金——包括25%的税收抵免。

“半导体是美国人日常使用的商品和产品的重要组成部分。这些计算机芯片对汽车、智能手机、医疗设备甚至真空吸尘器等一系列行业和产品都至关重要。它们有助于为我们从电网到我们的宽带的基础设施提供动力。”

几家国内和国际公司已经宣布他们打算利用该计划在美国建立制造设施。例如，在众议院于2022年7 月28日通过《芯片和科学法案》后不久，英特尔首席执行官帕特·盖辛格就宣布，该公司将履行承诺投资200亿美元在俄亥俄州建造两个尖端制造设施。台积电（TSMC）还宣布计划在亚利桑那州投资12亿美元建造一座代工厂。此外，韩国三星承诺在德克萨斯州建造一座价值 170 亿美元的工厂。台积电和三星合计占全球半导体市场份额的三分之二，仅台积电一家就供应全球92%的先进芯片。

该法案对美国先进制造能力的投资得到了两党的支持，因为它对美国的区域经济和劳动力产生了相关的经济利益，两者都面临着来自海外制造商的竞争和国内产业的变化。美国领先的半导体行业组织——半导体行业协会（SIA）估计，政府在 CHIPS 法案中的投资将在五年内最终为美国经济增加246亿美元，并创造 18.5万个就业机会。

（二）为什么美国需要制造半导体？

   
   

CHIPS 法案对于美国政策制定者来说，不仅代表了一个经济机会，而且是一个至关重要的国家安全优先事项。虽然总部设在美国的公司在全球半导体设计者中占主导地位，但对先进制造业的长期投资不足以及私营公司向海外设施的转移最终阻碍了美国在国内制造半导体的能力。

因此，美国发现自己越来越依赖外国供应链来满足其广泛的微芯片需求。2020年美国制造的芯片仅占全球芯片制造的12%，低于 1990 年的 37%；而在同一时期，中国制造的芯片份额从微不足道的比例上升到了 15%。台积电位于台北的制造工厂提供全球92%的先进芯片（小于 10 nm的芯片），其中包括美国领先科技公司苹果、亚马逊和谷歌产品中使用的约90%的芯片，以及美国军方使用的90%的芯片。随着美国和中国之间的紧张局势加剧，以及中国致力于扩大自身的工业规模以进一步增加其国内半导体产量，美国先进制造能力的下降以及对地缘政治敏感供应商的依赖构成了直接风险——特别是考虑到仅美国军方每年就需要大约19亿颗芯片来维持其防御能力。正如美商务部部长吉娜·雷蒙多在2022年7月通过《芯片和科学法案》之前所说的那样，“如果上帝保佑，中国以任何方式破坏我们从台湾购买这些芯片的能力，它会真的是我们保护自己能力的绝对危机。”

除了为加强国内制造业提供激励措施外，CHIPS法案还旨在通过促进技术专长和STEM劳动力培训的发展来提高美国的长期竞争力和创新优势。据估计，美国半导体制造商约有40%的劳动力是在海外出生，因为美国本土的STEM劳动力面临着多项挑战。为了解决这个问题，该法案启动了一项2亿美元的劳动力和教育基金，将通过美国国家科学基金会 (NSF) 提供。

表 1. CHIPS 法案

CHIPS法案下的计划	五年以上的资金	资金将用来做什么？	实施或监督者？
美国芯片基金	500亿美元	为对美国国家和经济安全利益以及关键行业至关重要的芯片生产提供贷款，事实劳动力发展计划。资金分为两个渠道： 1）390亿美元的制造业激励措施：为公司在美国建造、扩建或用于半导体制造的国内设施和设备现代化提供财政援助； 2）110亿美元用于研发计划：通过多项计划，包括国家半导体技术中心 (NSTC)、国家先进封装制造计划、美国制造半导体研究所、微电子计量研发。	商务部
美国国防芯片基金	20亿美元	建立一个以大学为基础的陆上研究中心网络，专注于国防相关半导体技术的商业化和劳动力培训	国防部
美国国际技术安全与创新芯片	5亿美元	为国务院和相关机构设立一项基金，用于支持协调有关技术安全和国际供应链状况的信息和通信	国务院——美国国际开发署、进出口银行和美国国际开发金融公司
美国劳动力和教育基金芯片	2亿美元	为促进半导体劳动力增长而提供的资金，预计到 2025 年还需要增加 9万名工人	美国国家科学基金会

第二部分：《研发、竞争和创新法》

《芯片与科学法案》的第二部分是为关键和新兴技术的研发提供资金。这项联邦投资是美国历史上对公共研发和STEM教育的最大投资，为包括美国国家科学基金会（NSF）、美国国家标准与技术研究院（NIST）和能源部科学办公室设定目标。

它进一步拨款200亿美元用于创建一个新的NSF技术创新与合作伙伴理事会（TIP），该理事会将负责加速人工智能、机器人技术、材料科学和制造领域新技术商业化的几个现有NSF项目，量子计算和电信等。TIP还将带头研究应对社会、国家和地缘战略挑战的技术解决方案。

除了赞助研究和研究商业化外，这些组织内部的资金旨在建立新的区域技术中心，以促进美国当地经济和供应链回流。其中一些最著名的举措包括向商务部的制造业推广合作计划提供23亿美元的资金，该计划旨在协调与全国中小型制造商的公私合作伙伴关系，以及斥资110亿美元建立20个区域技术中心，以支持遭受持续经济困境的地区。

表 2. 研发、竞争和创新法

从 《芯片与科学法案》获得资金的政府组织	组织的使命与任务	由 《芯片与科学法案》资助的重要项目	《芯片与科学法案》的五年授权
美国国家科学基金会(NSF)	NSF的使命包括支持基础科学和工程的所有领域，医学科学除外。他们的任务是使美国保持在发现的前沿。	1） 五年内投入 200 亿美元，通过新成立的技术创新和伙伴关系，加速新技术的商业化 2） 610 亿美元用于发展该系的基础和早期研究，支持美国大学的活动，并建立美国STEM劳动力	810亿美元
美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)	NIST通过以增强经济安全和提高生活质量的方式推进科学、标准和技术来促进美国的创新和工业竞争力。	23 亿美元用于制造扩展合作伙伴关系1.31亿美元用于创建国家供应链数据库； 8.29 亿美元用于扩大美国制造业——一个由二千多个私营部门合作伙伴、学术机构和行业利益相关者组成的网络，他们在技术和制造业发展方面开展合作； 69亿美元用于促进该部门在人工智能、通信、气候技术和网络安全等优先领域的研究。	100亿美元
能源部（DOE）科学办公室	科学办公室占能源部研发预算的一半以上，是美国最大的物理科学研究资助机构。	科学法案部分重新授权能源部研究和开发计划的资金，以改善联邦对清洁能源创新和技术商业化的投资。除其他举措外，这包括： 对DOE的10个应用能源办公室投资112亿美元，例如在 DOE化石能源和碳管理办公室内授权2亿美元用于碳封存和高级碳分子研究。 该部门所有六个核心研究项目的年增长率为6%；高级科学计算研究、基础能源科学、生物与环境研究、聚变能源科学、高能物理和核物理 高达 8亿美元的投资用于美国17 个国家实验室的应用制造基础设施改进。	500亿美元

（三）受到威胁的美国创新和21世纪的竞争

   
   

尽管美国以其创新能力而享有长期盛誉，但两党对该法案的支持在很大程度上是由于美国不再是曾经的主导创新力量这一事实。因此，该法案对科学研究和开发的规定被广泛认为是国家和经济安全的当务之急。正如拜登总统在声明支持对国内研发和半导体制造进行前所未有的投资时所说：

“我们正在争夺21世纪的胜利，发令枪已响起。随着其他国家继续投资于自己的研发，我们不能冒险落后。美国必须保持其作为地球上最具创新性和生产力的国家的地位。”

在过去半个世纪的大部分时间里，美国在商业和军事技术的研究和开发方面处于世界领先地位。上世纪60年代，美国占全球研发支出的三分之二以上（69%）。美国政府在资助新国防技术、军事进步和准备所需的技术发明方面发挥了关键作用。通过其国防部高级研究计划局 (DARPA)，美国开发了几项关键创新和技术突破，这些创新和技术突破为过去半个世纪的现代生活奠定了基础，包括计算机芯片、气象卫星、无人机、全球定位系统、触摸屏和互联网本身。

然而，到2019年，美国在全球研发资金中的份额已降至30%左右，全球研发领域现在散布着外国竞争对手。例如，仅在过去20年中，中国在全球研发支出中的份额就从2000年的4.9%上升至2019年的23.9%。与此同时，随着商业投资从上世纪70 年代起，政府开支大幅减少。美国企业现在在其研发支出的构成中发挥着巨大的作用，占2019年美国研发支出总额的70.7%。

图 1. 2000-2020 年国内研发总支出占 GDP 总额的比例3

在与中国竞争时，美国私营部门及其对商业友好的放松管制政策、灵活性和敏捷性通常被认为是美国的非对称优势。然而，在寻求效率以保护其底线时，大型科技公司也更有可能在利润更高的行业和国家进行研发，因此可能更愿意与某些研发具有双重用途的国家合作努力可能与美国的安全利益背道而驰。

在科技快速进步的背景下，即使是美国企业固有的创新导向和美国公司生产的回流，也可能不足以让美国保持繁荣和安全，或者领先于中国等主要战略竞争对手。《芯片和科学法案》通过联邦补贴的方式，获取公司对其在中国和其他相关国家的芯片制造活动和商业投资的限制来回应这些担忧。对于英特尔和台积电等在中国有大量业务的制造商来说，这意味着他们将无法在中国增加芯片产量，或者在至少10年内升级或扩大他们的设施，将被迫在增长机会之间在中国或美国做出选择。

“科技创新已成为提升综合国力的重要支撑……谁掌握了科技创新的关键，谁就在棋局中出手，谁就能先发制人，赢得优势。”