如何投資半導體未來？美智庫這樣建議！_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2021-03-22 16:02
隨着美國在半導體這一關鍵技術領域的領導地位下降，人們對美國在該領域實力的擔憂已達到高潮，不難理解為什麼。
美國在五十年代到七十年代這期間誕生的行業中佔據主導地位，迎來了當今的數字經濟。然而，儘管美國公司目前仍在芯片設計方面處於領先地位，但製造很大程度上外包給了中國台灣和韓國。製造芯片的過程及其複雜且造價很高，但美國的芯片設計者不會因為成本低廉而將資源轉移到亞洲的生產商，而是與中國台灣和韓國的公司合作，恰恰是因為它們掌握了製造前沿邏輯芯片所需的超先進製造工藝。
主要有兩點值得關注：一是美國無法制造前沿芯片，二是美國目前在芯片設計中的主導地位遇到了新挑戰。
據統計，到2020年，美國僅生產了全球12％的芯片。近年來，美國最先進的芯片製造商英特爾在製造工藝的精確方面落後於中國台灣的台積電（TSMC）和韓國三星。最小最快的邏輯芯片現在只能在海外生產。與此同時，美國在芯片設計方面的領先地位受到了來自英國、中國大陸及中國台灣的公司的挑戰，而全球唯一擁有生產芯片所需的最先進的極紫外光刻機的生產商在荷蘭。這也就不難理解為什麼專家會擔心美國在獲取許多關鍵組組件方面將會面臨多重風險。
反觀中國，他們正在通過增加對半導體行業的投資來使自己成為行業的領導者。中國將半導體列為優先技術，中國已在多個省市啓用投資計劃，將數十億美元投入其芯片工作中。儘管這些計劃面臨着諸如美國在內的重大挑戰，但大多數行業觀察者依然認為，中國很有可能會贏得市場份額，尤其是在芯片設計和製造方面。中國目前每年進口超過3000億美元的芯片，其貿易額甚至超過中國購買的石油。與美國一樣，中國大陸大多購買中國台灣或韓國生產的芯片，儘管許多芯片是由美國公司設計的。而中國的戰略目標是用中國芯片公司取代國外的設計和生產。
美國的決策者擔心美國將失去其在芯片設計中的地位，以及它將不再是芯片製造的領導者的現實，他們認為美國半導體行業急需幫助。在過去的幾年中，相關參與者、研究人員和芯片行業提出了各種各樣的建議，這些建議包括數百億美元的新補貼、進一步的限制、新的管制以及對中國企業的限制。
這些提議中有許多對美國的芯片所面臨的挑戰定義得太狹窄了，他們只專注於重現行業過往的輝煌，而不是投資於美國可以引領未來的領域。而且，它們通常旨在行業內對競爭對手進行封鎖而非公開競爭，企圖用這種方式來確保美國當前的競爭力。
首先，有關芯片投資的許多討論都集中在如何確保美國在設計和復興美國製造“前沿”芯片方面處於主導地位。實際上，這不是一個單獨的領先優勢，而是許多不同的優勢。芯片有各種類型，有些是數字的，可在服務器和智能手機中提供計算能力；其他的則是模擬的，例如設備中的電源管理控制器。芯片是使用不同的指令集架構設計的，PC和大多數數據中心都運行在x86架構上，而英國公司Arm的架構則主要用於移動設備上。
為數據中心供電的芯片可能會花費數千美元，而最簡單的微控制器可能只需要幾美分；某些芯片（包括多種類型的存儲芯片）可以插入不同的設備中；其它的芯片（例如特斯拉設計的芯片），只能應用在本公司生產的汽車上。後來，出現了諸如量子計算之類的新興前沿科技，它們使用完全不同的屬性來構建計算機處理的新模型。相關人員們不應該為僅由邏輯芯片製造定義的“先進技術”制定策略，而是需要將半導體行業視為多種不同技術的集合，每種技術在經濟中都有關鍵用途。美國的策略應該是支持涵蓋該行業許多不同領域的深度而有彈性的芯片生態系統。
在圍繞半導體的大多數討論中，都缺乏基於生態系統的觀點，在這些討論中，對市場干預（如商業激勵和貿易限制）的關注佔據了主導地位。而實際上，美國在半導體領域的領先地位始於其教育和研究機構，以及由此培育出的高技能人才。一項更具戰略性和更全面的半導體計劃，必須從整個行業的角度出發，確保為維持美國的競爭優勢所需的各種技能和研究提供充分支持。
第三，半導體行業正經歷着從封閉源技術到開放源代碼模型的一代代轉變，這將推動更具多樣化、專業化和競爭性的芯片產業的發展。在這一過渡時期，美國決策者們的意見出現分歧，人們普遍擔心開源技術會取代美國的競爭優勢，因為開源將迫使一些芯片公司改變其商業模式。但是，如果採取戰略性措施，它也可以催生新一代的半導體創新。美國與其致力於保護那些擔心開源技術並試圖捍衞現有知識產權的企業，不如問問他們如何鼓勵採用開源芯片架構來降低成本、提高安全性以及促進創新。
美國為支持其半導體產業而採取的行動，應當不僅僅着眼於保護目前行業的領導者，還應着眼於建立創新基礎，以培養未來的行業領導者。
本報告從三個方面闡述了美國應如何為其半導體行業制定出更全面策略：
支持下一代半導體技術的研究在各個階段改善工程師和人才進入半導體行業的渠道擁抱開源技術，讓美國成為全球半導體行業最具競爭力的國家
專注於下一代技術
美國政府應如何支持下一代半導體技術？韓國、中國台灣以及越來越多的中國大陸競爭者已經在芯片製造領域佔據了一定的市場份額，一些分析人士認為，美國的市場地位正受到威脅。美國政府採取各種措施以支持微電子產業。對於芯片產業而言，中國發展本土芯片產業的驅動力有着很強勁的勢頭，但這並不是美國第一次在全球芯片產業中的主導地位受到挑戰。
本節將探討美國半導體行業在過去如何面對國際競爭，尤其是在上世紀八十年代來自日本的競爭。當時的美國成功保持行業領先地位的策略也為今天提供了經驗教訓，現在，美國政府再次將半導體視為一項戰略技術，該行業的歷史為現今支持芯片技術的策略提供了很有價值的參考。
從上世紀八十年代日本的競爭到當今中國的競爭
近年來，中國採取了多項舉措來發展半導體技術，通過資金和各種各樣的的戰略計劃，中國將微電子技術視為減少中國對外國依賴的重要行業。根據經濟合作與發展組織（OECD）的研究，中國正在大力推動半導體業的發展。而上任美國政府通過實施各種限制措施來打擊華為及其海思芯片設計部門，阻止其與幾乎所有芯片製造商簽約，從而對中國的在芯片方面的努力進行反擊。
此外，美國還限制中國最大的芯片製造商中芯國際從國外購買先進設備。為此，中國只能大力發展本土產業。大多數研究認為，儘管中國目前無法生產出最先進的芯片，而且在未來幾年內也不太可能做到，但在未來十年中，中國在半導體製造業中所佔的份額將會增加。
然而，今天與中國的競爭並不是美國在半導體行業的主導地位第一次受到挑戰。在上世紀八十年代，日本公司就能夠以比美國公司更高的質量和更低的價格生產DRAM存儲器芯片（當時是半導體市場的支柱）。日本公司首先借鑑了美國芯片生產商的技術，但是進行了大幅度的改良，從而降低了製造缺陷率。為此，美國芯片公司指責日本政府補貼半導體生產並竊取美國芯片機密，這兩者雖然是事實，但是不可否認的是，美國的產品質量確實落後於日本，即使是美國客户，也因此而選擇購買日本的產品。
八十年代，美國芯片公司要求政府給予行業補貼，並要求對日本進口產品實施限制。在半導體高管們的激烈遊説之後，支持自由市場的里根政府同意了這兩個提議，通過貿易保護措施來幫助半導體行業。通過關税威脅，里根政府迫使日本對兩種存儲芯片DRAM和EPROM實施配額和價格下限。
但是事後看來，這些措施並沒有太大的效果。因為除了一個美國DRAM生產商以外，其他所有生產商要麼都將精力轉向了其他市場，要麼最終破產。實際上，DRAM市場的激烈競爭最終將所有日本公司趕出了市場，因為它們最終被成本更低的競爭對手所取代，這其中既有來自韓國的公司，也有美國的新公司公司，例如美光公司（Micron），就是一傢俱有創新精神的美國新公司，通過創新，該公司成功生產了比之前其它美國公司更便宜的DRAM芯片。
美國的這些策略旨在支持美國已製造出的產品。但是摩爾定律指出，芯片的計算能力每兩年將翻一番。由於技術的飛速發展，最先進的半導體往往在很短的幾年內就過時了。在八十年代鎖定DRAM市場的日本公司到了九十年代初就發現自己面臨着巨大的困難，這些挑戰來源於英特爾這樣的美國競爭對手所進行的技術創新。日本企業以鉅額資金建造晶圓廠的策略（不難聯想到今天的中國）導致了過度擴張，九十年代貸款到期後便很大程度拖累了日本企業。而且，韓國新競爭者對現有技術的關注使日本受到了更大的衝擊，韓國很快就學會了如何高效、低成本地生產DRAM。今天，日本仍然是半導體供應鏈中某些部分的主要參與者，但這與八十年代後期幾乎是主導地位的角色相去甚遠。
當時，美國芯片業抵禦住了日本的挑戰並不是因為各種保護策略，而是因為創新。有兩個例子説明了這一點：英特爾在這期間將重心從DRAM轉到了電子設計自動化（EDA）工具。英特爾在八十年代初曾是美國領先的DRAM生產商之一，而後來低成本、高質量的日本競爭產品極大地損害了它的利益。英特爾並沒有正面競爭，而是離開了內存市場，將其商業模式轉向了高價值芯片，贏得了最早的為IBM個人計算機生產芯片的合同。英特爾並沒有依靠政府或享受保護，而是利用美國現有的大量芯片專家、深厚的資本市場以及將創新為先的商業文化來推動其業務發展。
這一轉變使英特爾成為全球領先的PC芯片供應商，隨着PC在上世紀九十年代和本世紀初成為主流，英特爾獲得了豐厚的利潤。在這期間的大部分時間裏，它都是全球最大的芯片公司。相比之下，那些留在DRAM業務並祈求保護來挽救自己的美國公司最終都被迫退出該行業，而那些發明新產品和改變商業模式的公司在這場競爭中得以生存，甚至發展得更好。英特爾之所以如此成功，是因為它精準定位了市場的高利潤部分，並與微軟合作，微軟構建了可在其上運行PC的軟件，並圍繞其建立了生態系統。英特爾業務模式中的創新與實驗研究中的創新同等重要。
美國芯片業抵禦了日本的挑戰，不是因為保護主義，而是因為創新
美國在創新方面取得成功的第二個例子來自EDA市場。當今的芯片具有數百萬或數十億個微觀晶體管，每個晶體管通過打開和關閉時的高低電位產生1和0，這使得運算成為可能。擁有如此多微小部件的芯片無法手工設計，每個晶體管也不能一一測試，取而代之的是EDA軟件工具，它可以對芯片的工作方式進行建模，並自動執行晶體管和芯片設計中其它組件的佈局。
目前有三家美國公司主導着EDA市場：Cadence，Synopsys和Mentor（Mentor現在歸德國西門子公司所有）。這樣的市場份額賦予了美國巨大的力量，美國對華為的限制主要集中在從EDA工具上阻礙其芯片設計，這使得華為幾乎無法設計高級芯片。在芯片設計軟件方面，沒有其他國家能提供與美國抗衡，美國在這方面具有極強的業務競爭優勢和有效的地緣工具。
美國如何在芯片設計軟件中佔領主導地位？1982年，在半導體研究集團SRC（由政府和業界支持的研究聯盟）的主持下，計算機輔助設計中心在卡內基梅隆大學和加利福尼亞大學伯克利分校成立。SRC向這兩所大學投入了大量資金，先後分別在卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon）和伯克利大學（Berkeley）投入了3400萬美元和5400萬美元。最終收穫頗豐，有大量的初創公司生產設計軟件，這是其他國家所沒有的。在過去的二十年中，這些初創企業中的大多數都併入了當今主導該行業的三家公司，如果不是為美國大學的這些研究計劃提供大量資金，美國今天可能無法對華為實施有效的限制。
支持未來，而非着眼過去
美國半導體公司正面臨着來自中國的競爭，美國政府在考慮如何這些公司時，應牢記這兩個歷史案例。如今，許多芯片都將被淘汰，國會需要通過那些影響它們的立法。為了取得成功，公司不僅需要先進的技術，而且還需要有效的商業模式，在這一點上，政府不太可能為它們提供幫助。中國願意向其公司提供鉅額資金，而美國不太可能也不應該通過補貼來贏得這場競賽。就像在與日本的競爭中一樣，過去行之有效的美國半導體戰略能夠提供對未來技術的研究的支持，然後將其留給公司來設計有利可圖的商業模式。
這種策略的第一步是考慮當今行業的狀況以及美國面臨的潛在經濟和戰略脆弱性。
半導體行業通常可以分為五個重要的部分，每一個部分在芯片生產中都至關重要：
芯片設計電子設計自動化軟件半導體制造設備製造測試與封裝
其中，在高通和AMD等公司以及蘋果和谷歌等大型科技公司推動下，美國目前已是芯片設計領域的領導者，蘋果、谷歌等大型科技公司近年來已在芯片設計上進行了大量投資。如前所述，EDA軟件目前由三家美國公司主導。半導體制造設備僅由少數公司生產，其中最大的公司位於三個國家：美國、荷蘭和日本，如果不使用美國的製造設備，則很難製造出先進的芯片。在芯片設計、EDA設計軟件和製造設備方面，接受本報告採訪的大多數專家認為，美國將在未來幾年繼續保持其市場地位。
相比之下，美國的市場份額在該行業的最後兩個領域有所下降：製造以及測試封裝。測試和封裝已經外包給低成本國家/地區數十年了，主要是因為長期以來人們一直認為其價值較低，儘管這種觀點已經開始改變。更重要的是製造的離岸外包，直到1990年，三分之一以上的半導體是在美國製造的，而今天只有12％。如圖1和2所示，關鍵原因是成本。半導體行業協會和波士頓諮詢集團的一項研究發現，根據晶圓廠的類型，韓國和中國台灣的新工廠便宜約20％，中國的大陸便宜約30％。
製造業的離岸外包對美國來説是一個問題嗎？一些分析人士認為，這不是因為外國對半導體制造的補貼增加了美國設計公司的利潤，而是因為芯片設計和製造本身賺的錢一樣多。
但是，芯片製造的離岸對美國可能產生三個方面的負面影響。首先，也是最令人擔憂的是，電子供應鏈面臨着風險。當今最先進的製造是在台積電的中國台灣工廠中進行的，該工廠主要生產用於智能手機和計算機的芯片，但也生產用於美國戰機的電子器件。從現狀看來，越來越有可能出現這樣一種情形：如果台積電在中國台灣的工廠面臨風險，可能會導致計算機、數據中心和智能手機的生產延誤數年。
近幾年，美國一直控制着華為等中國科技公司從製造中獲得技術，但隨着離岸製造越來越多，這種控制能力將被削弱。
其次，近幾年美國一直控制着華為等中國科技公司從製造中獲得技術，但隨着離岸製造越來越多，這種控制能力將被削弱。由於外國製造工廠都需要美國的設備才能運轉，製造商們要遵守美國商務部的規定，因此美國的管制仍然有效。不過，如果有更多製造業轉移到海外，公司可能會嘗試在其供應鏈中替換美國技術，以避免美國的限制。
最後，向離岸生產的轉變會使海外公司產生自我強化的效應。在美國，離岸外包降低了勞動力創造新生產技術所需的技能。然而，離岸外包對製造質量也很重要。在生產半導體時，質量是通過“良率”來衡量的，即每個硅片上生產的功能芯片比率。許多行業專家認為，產量與良率之間存在着直接聯繫，因為更高的產量能夠為生產者提供機會來學習、消除錯誤並因此提高良率。英特爾在製造方面已落後於台積電，一些觀察者認為，英特爾在過去擁有最先進的工藝，但它們只生產自己的芯片，而台積電為許多公司生產芯片，其產量遠高於英特爾，兩者在產量的差異導致了良率的差異。
加大資金補貼能解決問題嗎？
這些行業局勢變化導致一些分析人士和官員呼籲政府支持半導體制造，毫無疑問，這對半導體行業是有利的。但是，只有在政府幫助產生的收益超過受援公司所能帶來的收益的情況下，支持芯片產業才有意義。然而，國會中的一些提案建議為生產製造設施提供廣泛的財政支持，這不是明智之舉。根據SIA / BCG的研究，用於生產邏輯芯片的新設施需耗資200億美元。同一項研究發現，在中國的新晶圓廠成本低了約30％，完全彌補成本差異將需要60億美元的補貼，而所有補貼都將只用於一個晶圓廠。把這一鉅額資金與播種整個EDA產業的上千萬美元的優質研究撥款相比，這遠不清楚這是否是支持芯片產業的最佳方式。
美國半導體管制之所以有效，是因為美國在用於設計芯片的EDA軟件和用於製造芯片的某些類型的設備中擁有壟斷地位，因此，對美國而言，支持這些子部門比資助新晶圓廠的建設更有用。直接減輕台積電這些工廠面臨的地震風險比試圖複製台積電的生產設施更為明智。
補貼當今技術的更大問題是，很快它將被新技術取代。儘管當今有許多使用較舊工藝生產的芯片，但收入的最大份額流依然向最新工藝。
從歷史上看，製造流程往往僅在兩年或三年後就會出現革新，尖端技術始終在前進，這使得政府為促進半導體制造而做出的努力更具有挑戰性。以亞利桑那州為例，該州利用各種財政激勵措施説服台積電在當地新建一個小型晶圓廠，該晶圓廠將生產芯5納米片，這是台積電當時最先進的技術。但是當該設施投入運營時，台積電計劃通過其3納米技術在中國台灣生產更先進的芯片。因此，亞利桑那州也只能獲得“第二好”的技術。
關注未來技術
美國政府不應只致力於支持當今的尖端技術，而應支持當前尚不生產的、可能對公司投資有過大風險的工藝和材料的研發，否則會落後於技術發展進程。這是美國政府歷史上發揮重要作用的領域，自成立以來，DARPA就在為微電子技術提供資金方面發揮了重要作用，最初的一些主要半導體訂單來自Minuteman II ICBM計劃以及阿波羅太空艙的制導計算機，美國政府在為公司後來商業化的下一代技術提供資金方面擁有良好的記錄。
專注於下一代技術而非當今的領先優勢尤其重要，因為它可以避免陷入當今的技術範式中。
專注於下一代技術而不是當今的領先優勢尤其重要，因為它可以避免陷入當今的技術範式中。英特爾在八十年代的例子具有啓發性，它在與日本的競爭中放棄了廉價的DRAM市場，在PC芯片方面開創了先河，這一舉動使其價值超過了所有日本芯片生產商的總和。企業家一直在尋找顛覆性技術，美國政府不僅要支持現任企業（可能會自身受到干擾），還應通過為基礎研究和早期技術提供資金來推動前沿技術的發展，並相信硅谷可以制定出有效的商業模式，畢竟在過去，它總是找到一種合適的方法。
鑑於當今的市場結構，使用現有技術將美國的半導體制造市場份額從12％提升到20％，對美國來説將是非常昂貴的。押注顛覆性技術更具戰略意義，因為這些技術恰好是美國大學已經研究的技術類型，並且之前美國公司也曾成功將科學研究商業化。近幾十年來，芯片設計出現了大量的中斷。例如，現有的美國政府計劃正在支持對先進封裝技術的研究，鑑於美國對外國晶圓廠的依賴，我們還應該為下一代材料和製造工藝的研究提供資金，這可能會打破現有的製造範式。
此外，如果要繼續提供計算能力的增強，則半導體制造過程需要大的中斷。
業界和學術界的聯合機構“IRDS Roadmap”該機構就半導體技術未來發展方向的年度“路線圖”達成一致，它指出，晶體管縮小的過程正面臨新的挑戰。粗略地説，芯片上的晶體管數量與其計算能力相關。上世紀六十年代最早的芯片只有少數晶體管，如今，蘋果公司的新型M1芯片已達到160億顆。製造技術使晶體管的縮小成為可能，因此它對技術進步至關重要。
但是現在，“IRDS Roadmap”預測，晶體管的縮小將在十年內達到基本極限。技術進步的停止是不可信的，IRDS認為，量子技術（這種技術為解決某些問題的計算機提供了比今天的計算機更快的數量級的前景）可能會在那時開始被廣泛應用，儘管其他專家對量子計算能否在如此短的時間內找到商業應用持懷疑態度。顯而易見的是，當前的半導體制造模式不僅在未來十年面臨顛覆——如果我們要繼續提高計算能力，就需要顛覆。
與其花錢嘗試在韓國和中國台灣複製現有的晶圓廠，不如探索能夠超越它們的下一代技術。這不僅僅是是一個明智的技術策略，它對於計算技術的持續發展也至關重要。一些專家期望，隨着晶體管縮小速度的放緩，美國領導的設計領域在推動性能改善方面將扮演越來越重要的角色。設計（而非製造）對性能的推動作用越大，製造過程的戰略性就越低。
同樣，改善製造工藝所需的技術不一定來自制造芯片的公司。如前所述，中國大陸、中國台灣和韓國的晶圓廠都嚴重依賴荷蘭、日本和美國生產的設備。與試圖以補貼方式提高製造市場份額的方式相比，利用美國在製造設備上的現有優勢更有可能產生經濟和戰略利益，尤其是在製造本身面臨迫在眉睫的技術挑戰之時。
最後，儘管專家在量子計算技術是否會在未來十年中獲得實用性方面存在分歧，但如果量子計算在商業上可行，它將改變整個行業。鑑於美國在學術界以及IBM、Microsoft、Intel和Google等公司的量子計算研究中現有的優勢，這將是美國政府追加額外投資可能產生重大影響的另一個領域。
支持半導體從業者
半導體行業是一個知識密集型的領域，需要一大批專業化程度很高的專家來設計和製造芯片，許多頂級公司的入門級工作需要碩士或博士的學業水平以及實際的行業經驗。從業者們往往對某一特定的工藝或技術非常專精，隨着他們在工作中積累專業知識，他們有可能成為全球範圍內僅有的幾十名此類專家之一。從頭到尾，培訓一個從業者成為這個行業的生產力可能需要十年甚至更長的時間。
在過去的20年裏，隨着軟件越來越多地吸引頂尖技術人才離開半導體，美國的芯片設計師隊伍已經被掏空。在美國，軟件工程的工作通常薪水較高，需要的培訓明顯較少，可以在更知名的公司工作，並且提供了更靈活的職業道路。隨着軟件產業數量、規模和財富的飛速增長，芯片產業已經失去了吸引知識型勞動力的相對優勢。
在對策略制定者和行業領袖的多次採訪中，我們不斷聽到美國半導體人才的“高勞動力成本”，以及降低這些成本的必要性，以使美國在中國台灣、韓國和中國的勞動力成本結構中更具競爭力。
然而，這種想法恰恰與美國策略制定者應對該行業關鍵的勞動力挑戰的方式截然相反。策略制定者和行業領導者不應試圖降低工資，讓行業對那些在職業生涯中有豐富選擇的潛在員工更缺乏吸引力，而應讓行業對頂尖技術人才更具吸引力，包括與軟件工程相當的工資、大幅改善半導體教育和培訓的預算支出以及提升行業職業的靈活性。
半導體工程師的培養
直到20世紀70年代，半導體和軟件行業基本上為從業者提供了相同的培養途徑（事實上，在麻省理工學院和加州大學伯克利分校等一些學校，這兩個領域仍然是在同一個學院）。學生們在配備早期計算機的大學裏學習，從開創這些新興領域的教師那裏聽課，畢業後進入這個新的行業。在這個行業中，他們需要學徒多年才能成為生產型員工。
然而，上世紀80年代和90年代開始，這兩個領域之間的緩慢分化在過去20年中加速，為從業者創造了截然不同的行業路徑。首先，也是最重要的是，軟件工程已經變得越來越受歡迎，為各個年齡段的新員工開放了這個領域。曾經只有大學校園裏價值數百萬美元的計算中心才有電腦，現在每個美國人都能使用電腦。軟件的開源運動讓任何能夠使用電腦的初級工程師都可以免費修補現有軟件並開發自己的軟件。
通過更好、更便宜的工具以及創新的教育項目，軟件工程職業生涯的障礙也被消除了。如今，許多最重要的軟件開發工具都可以免費獲得。更先進的軟件框架和編程語言以及雲計算降低了構建軟件所需的成本和技能。與此同時，教育企業家已經推出了數十種面對面和在線軟件“入門二批訊”，它可以在幾個月內把一個新手變成一個稱職的、可僱傭的程序員。其中一些項目，如Lambda School，甚至不需要預付學費，而是通過一種稱為“收入分成協議”的方式，從學生未來的收入中提取一定比例，降低了這一部門教育機構的直接財政負擔。
然而，在同一時間，芯片工程卻朝着相反的方向發展。隨着芯片節點越來越接近物理極限，在這個領域進行突破性工作所需的設備的技能和成本呈指數級增長。然而在上世紀六七十年代，一個學生可以在大學研究實驗室裏修補最先進的計算機，而如今，ASML等供應商的極紫外光刻設備每台機器可以超過1.2億美元，這項技術甚至超出了頂尖大學的範圍。
儘管RISC-V和OpenRAN在硬件領域已是日益流行的開源生態系統，但現實情況是，絕大多數芯片設計工具，如電子設計自動化軟件包（EDA）都是閉源代碼，而且非常昂貴（儘管EDA公司上通常會為學生提供更便宜的教育許可）。中端軟件在這一領域的生產許可證很容易達到每個用户每年幾萬美元，定價完全不透明。事實上，對定價的擔憂如此之高，DARPA在2017年啓動了一個15億美元的項目，稱為“電子復甦倡議”，旨在培育更廉價、更具競爭力的芯片設計軟件。簡言之，對於有抱負的芯片設計師來説，如果沒有可供他們使用的深層次和前沿的資源，他們就無法輕鬆進入這一領域。
不足為奇的是，隨着學習計算機科學的障礙已經下降，該學科的入學人數激增。管理高級中學課程的大學委員會（College Board）看到，參加計算機科學A考試的學生人數從2010年的約2萬人飆升至2020年的7萬多人——這是大學委員會在這十年裏30多個科目中增長最大的一個。該組織還於2017年推出了一門計算機科學原理課程，該課程首次面向4.4萬名高中考生，並在2020年增至近11.7萬人（見圖3和圖4）。計算機科學的普及率的增長並沒有反映在與硬件工程相關的其他科學中，大學委員會的數據顯示，過去十年來微積分考試的考生幾乎持平，化學水平幾乎沒有上升，物理水平也在下降。
另一方面，美國國家科學基金會（National Science Foundation）對獲得博士學位的調查顯示，計算機科學已從1989年的約600個博士學位增長到2019年的2228個（增長370%），而同期電氣工程已從約1000個博士學位增長到約1800個（增長80%）。雖然電子工程博士學位並不是唯一適用於芯片行業的研究領域（化學、材料科學和物理專業的畢業生也受到公司的青睞，具體取決於他們的子領域），但芯片從業者的培養渠道並沒有跟上計算機科學的快速發展。簡言之，軟件工程降低了門檻和成本，同時使有抱負的員工更容易使用開發工具。芯片工程已經朝着相反的方向發展，使得它比以往任何時候都更昂貴，也更難加入這個領域。因此，出現當芯片公司在美國努力吸引員工時，人才卻向軟件領域流動的情況就不足為奇了。
*資料來源：來自“AP考試量變化（2010-2020年）”，大學理事會， https://research.collegeboard.org/programs/ap/data/participation/ap-2020.
*資料來源：“全球軟件開發商的一般策略是什麼”，DAXX，2021年2月17日，https://www.daxx.com/blog/development-trends/it-palars-software-developer-trends
芯片行業：高工作量與低迴報的窘境
軟件工程的普及化伴隨着學習代碼的強大誘惑：與芯片工程的職業相比，它具有普遍高薪、就業靈活和市場競爭穩定等優勢。
總的勞動力數據可以隱藏這些軟件的職業優勢。例如，美國勞工統計局（Bureau of Labor Statistics，BLS）報告稱，軟件開發人員和計算機工程師的工資在所有百分位數上大致相等，計算機硬件工程師的平均工資比軟件工程師高出6-12%。美國勞工部提供的簽證申請者數據顯示，兩者之間的差異較大，半導體行業的工資比軟件工程行業的工資高出30-50%。
然而，根據美國勞工統計局的數據，美國大約有6.8萬名計算機硬件工程師，而軟件工程師超過140萬（如果包括相似的工作類別則會更多）。在本報告分析的簽證數據集中，2020財年共有14375份半導體簽證申請，而軟件簽證申請為228411份。或許更直接地説，如果我們只看工資率在10萬美元以上的申請，那麼半導體領域的申請有10557個，而軟件領域的申請有77071個。
這裏的關鍵點是勞動力市場的深度：軟件行業的工作崗位比半導體勞動力市場多得多，包括高薪工作崗位。由於有更多的職位可供選擇，這種市場深度使個別工程師在軟件方面具有更大的靈活性和穩定性。
也許更重要的是，軟件工程師可以在眾多潛在公司找到工作。美國有數百家公開上市的軟件公司在招聘軟件工程師，更不用説政府、研究實驗室、非營利組織等等。由於軟件可以遠程開發，這些工作中的大部分都可以提供給任何一個有電腦和互聯網連接的美國人。然而，在硬件方面，只有幾十家公司需要芯片設計師和製造商的獨特技能，大多數公司會要求員工在辦公室或工廠工作。
考慮到芯片工程師的培訓時間很長，但勞動力市場卻小，半導體行業的工資溢價相對有限，這使得這些職業的個人財務狀況變得非常困難。更糟糕的是，軟件勞動力市場的深度總是吸引着硬件工程師，他們可以通過一定的努力實現向軟件的轉變。像Reddit、HackerNews、Quora、Blind等行業專業人士的在線論壇上充滿了有關進行此過渡的諮詢意見。
説到行業實力，軟件是美國最強大的產業，按市值計算，全球前十大公司中有六家是美國軟件公司（蘋果是一家不同尋常的軟件和硬件混合公司）。進入前十名的其他公司還有中國的兩大軟件巨頭阿里巴巴和騰訊、沙特阿美以及沃倫•巴菲特的控股公司伯克希爾•哈撒韋。美國軟件公司的巨大成功使他們能夠向員工支付更高的工資，提供更好的工作環境，並在不受大多數成本結構概念限制的情況下爭奪最佳人才。
中國台灣和韓國在軟件方面較為薄弱，沒有一傢俱有國際競爭力的世界級軟件公司。對於他們的勞動者來説，半導體行業無疑是最賺錢的機會之一。2020年11月，台積電宣佈將加薪20%，但也將抵消獎金。根據芯片廠的數據，平均每個從業者的收入大約為56000美元。這一工資水平明顯低於美國同類工資水平，但幾乎是中國台灣全職勞動者平均工資水平的2.5倍。簡言之，當地條件使芯片工作和長期的教育及培訓課程，對那些渴望高收入和穩定未來的勞動者來説非常有吸引力。
中國的人均國內生產總值（GDP）也相對較低，國家開始以具有全球競爭力的薪酬待遇（而非具有本地競爭力的薪酬待遇）吸引從業者進入這一關鍵技術產業。中國及其主要芯片公司已經為資深芯片設計師提供了數百萬美元的薪水，他們將向移居中國或為中國公司在國外工作的其他從業者支付每年數十萬美元的薪水吸引他們回國。
開放就業渠道，提升薪資待遇
美國太多的策略制定集中在“降低成本”，而不是使一個行業對勞動者更具吸引力。美國有一個開放和競爭的勞動經濟，鼓勵勞動者選擇能給他們最高工資和工作滿意度的職業道路。芯片公司所需要的技術人才的適應性很強，他們有許多其他的職業方向來最大限度地提高他們的預期收入和生活質量。
美國需要讓國內芯片產業在勞動力市場上擁有較大的優勢，特別是相比於美國的軟件巨頭。
首先，美國必須通過開源和實驗性製造項目，積極迅速地開放計算機硬件工程，並使之普及化。一個關鍵的目標應該是讓這個領域的主流工具免費開放給學生、業餘愛好者和新入門的從業者。
美國需要讓國內芯片產業在勞動力市場上擁有較大的優勢，特別是相比於美國的軟件巨頭。
正如開源使軟件工程普及化並最終創造了一些世界上最有價值的公司一樣，強制開放硬件工程經濟將產生顯著的正外部效應，同時仍然確保公司能夠開發和保護專有和有價值的知識產權。
第二，美國必須激勵更多的技術人才從事半導體行業，使這一行業在經濟上更具吸引力。可供選擇的辦法包括：為還在讀大學的相關領域的學生提供額外的獎學金和津貼；為實驗項目提供更多的資金支持；為研究生提供更高的津貼；税收抵免或其他形式的公司激勵措施等等，從而大幅提高該行業的工資，使他們獲得比軟件行業更具競爭力的工資溢價。
第三，美國需要確保資深芯片設計的核心人才留在美國。為研究人員提供額外的旗艦資助計劃，為風投資本家投資芯片初創企業提供激勵資金，以及高優先級的簽證和贈款處理，可以確保這些人才留在美國，並繼續從國外引進。
與過去相比，芯片設計的職業對今天的美國勞動者來説沒有那麼大的吸引力。策略制定者面臨着一個選擇，要麼在全球競爭激烈的勞動力市場中任由該行業萎縮，要麼扶持勞動力，讓芯片企業的生態系統蓬勃發展。其他國家也會繼續培育自己在這方面優勢，如果美國找不到吸引更多技術人才進入半導體行業的方法，那麼美國在這一關鍵技術上將會越來越依賴進口。
RISC-V的希望與偏執
ISA是計算機的抽象模型，充當軟件和硬件之間的邊界，並且它是處理器的一部分，對軟件工程師而言是可見的。目前，英特爾的x86 ISA在台式機、筆記本電腦和服務器市場佔據主導地位，而ARM則在大多數智能手機中驅動芯片。RISC-V的概念於20世紀80年代在加州大學伯克利分校的實驗室中首次提出，後來到2010年又在伯克利實現了架構體系。
RISC-V基金會成立於2015年，旨在“建立一個基於RISC-V ISA的開放、協作的軟件和硬件創新者社區”，其成員包括高通、華為、英偉達、阿里巴巴、谷歌、西部數據、楷登電子和三星等100多家半導體領域的全球領先公司。值得注意的是，其成員不包括Arm和Intel，它們將RISC-V視為競爭對手。在11個高級會員中，有8個的總部設在中國，這些高級會員需支付10萬到25萬美元的年費，以獲得一個技術指導委員會的席位。
除了它的開源特性之外，RISC-V還對基礎ISA模型進行了幾次修改，這使得它在某些類型的計算上相對於ARM和x86具有更大的優勢。通過圍繞指令壓縮和宏操作融合等處理器設計方面的現代創新技術，RISC-V程序可以在使用相同內存量的情況下執行更少的操作，從而比其他體系結構更高效。在RISC-V中，可以輕易丟棄超出其用途的指令，從而使設計人員可以節省寶貴的硅，並使ISA輕鬆適應未來的微體系結構創新。它的易用性和無需許可的特點也使得它更利於成為大學教學和研究的工具，特別是在歐洲，這為芯片人才開闢了新渠道。
雖然RISC-V是第一個具有發展勢頭的開源ISA，但開源軟件已經對世界產生了巨大的影響。開源軟件是“可公開訪問的代碼——任何人都可以根據自己的意願查看、修改和分發代碼，以分散協作的方式開發，依靠同行評審和社區製作。”
RISC-V希望模擬類似於網絡協議TCP/IP或Linux的發展模式。Linux是一種開源操作系統，由當時21歲的芬蘭學生Linus Torvalds於1991年創建。它一開始是業餘愛好者和理想主義者的“遊樂場”，隨着成千上萬的開發者的免費貢獻使它能與微軟的Windows相媲美，最終成為一種主流操作系統。IBM在2000年宣佈將在Linux上投資10億美元，這有助於它在企業界合法化，也助力它走上今天仍然是微軟Windows的主要替代品的軌道。在服務器方面，它佔有14%的市場份額，這個佔比相當可觀的。
*資料來源：Semico Research Corp
*資料來源：Semico Research Corp
增長挑戰
RISC-V要成為ARM或x86真正的競爭對手還有很長的路要走。開源硬件在發展其生態系統方面面臨着比軟件更具挑戰性的道路。首先，與大多數軟件項目相比，為開源硬件項目做出貢獻的技術門檻要高得多，也更專業。學過像C這樣的軟件編程語言的人遠遠多於懂得足夠的電氣工程知識來理解ISA（指令集架構）的人。儘管RISC-V比x86更直接，但它仍然必須協調數百甚至數千個貢獻者的技術投入，儘管集中式RISC-V技術指導委員會可以比分散式Linux處理問題的方式更加速這個過程。
最重要的是，如果沒有現成的實際硬件和強大的驗證系統，開源ISA將難以取得進展。即使RISC-V在學術界和工業界吸引了大量開發理論ISA的人員，仍需要在硅上製造芯片，以測試對架構的修改。Arm和Intel已經為他們的客户公司在驗證方面投入了鉅額資金，而那些擴展到RISC-V這樣一個不成熟的可擴展架構的公司也為他們量身定做了工作。由於在製造現代片上系統（SoC）過程中，驗證通常需要花費三分之二的總精力，因此迫使採用RISC-V的公司自己進行驗證是一項重大負擔。一家由RISC-V領導者創立的美國初創公司SiFive正在創造這一生態系統中首批可生產的芯片之一，試圖實現一條完整的生產線。然而，這一過程需要數年時間才能成熟。
其他將填補更廣泛的RISC-V生態系統的努力將花費同樣長或更長的時間。Arm於1985年推出，作為當時占主導地位的x86的挑戰者。它花了25年的時間建立了一個足夠強大的生態系統，使其能夠贏得可觀的市場份額，這是因為Arm成為智能手機和其他移動設備的標準，在21世紀末迅速普及。不過，向RISC-V的過渡應該更為直接，因為Arm和RISC-V都來自同一個體系結構家族，即精簡指令集計算。
整整一代的工程師都在Arm和x86上試錯。儘管RISC-V更容易使用，但大多數芯片設計人員都專門使用x86和ARM。建立一個新的專業人員隊伍需要數年的時間，其中大部分可能是那些在大學裏與RISC-V合作過的人，以獲得實現RISC-V所需的專業知識。此外，開放源碼芯片設計（EDA）工具要與Synopsis和Cadence等現有工具競爭還有幾十年的時間。沒有開源EDA，RISC-V與競爭對手沒有什麼不同，它只是一個開源指令集，依賴於x86和ARM設計人員使用的同樣昂貴的封閉源代碼設計工具。
縱向進步
儘管存在這些障礙，RISC-V希望能夠駕馭不斷變化的行業趨勢，獲得更大的市場份額。在前幾代，通用計算的穩步發展推動了芯片銷售。現在，隨着摩爾定律的放緩以及更多的計算發生在邊緣（即，在智能手機、汽車或門鈴中），而不是在數據中心，新的需求需要針對各種平台優化特定領域的工作負載，這就適合像RISC-V這樣更靈活的體系結構。
物聯網芯片是RISC-V最有前途的市場。每一個物聯網設備，無論是可穿戴設備、支持互聯網的恆温器還是智能揚聲器，都需要一個針對其特定需求定製的芯片。物聯網應用程序不一定需要可編程，也不需要與其他應用程序接口，這使得RISC-V兼容軟件的不成熟不再是一個缺點。
在這個零散的領域裏，初創公司的成本意識很強，擁有更年輕、更實惠的工程師。正如Codasip公司的Chris Jones所説，“隨着許多新的物聯網應用的出現，對定製芯片的需求不斷上升。不能合理地期望同一半導體設備在一個產品中運行無線協議，在第二消費設備中編碼視頻數據，並且在第三消費設備中執行面部識別。一個芯片可以設計成一種通用的方式來處理每一項任務，但是它會變得很大，而且造成功率浪費。這就是為什麼RISC-V的可擴展性如此吸引人，允許不同的性能/功率配置，同時保留跨多個設備的軟件投資。”
迄今為止，對RISC-V的最大認可來自固態驅動器製造商，這是ISA的一個相對簡單的應用。Western Digital已承諾將10億個核（如今的處理器通常由多個處理核構成）轉換為RISC-V，競爭對手Seagate在2020年底推出了兩個RISC-V處理器。兩家公司都將節省大量資金，從ARM轉換出去，從而避免了該公司的許可費。此外，他們相信，他們對RISC-V的使用將帶來“更低的延遲、節能、更快的速度提高驅動器容量、存儲驅動器的計算能力，以及改善網絡邊緣創建的數據的安全性。”其他有希望的市場包括汽車視覺系統和安全攝像頭、工廠應用程序和智能農業，如跟蹤牲畜。
在與RISC-V基金會合作的一個市場研究項目中，Semico在2019年末估計，到2025年，RISC-V將佔據工業總核心消耗量的4.5%。考慮到其相當保守的方法（從目前的調查數據線性推斷），它可能低估了RISC-V的增長。
中國的存在感大增
今天，中國擁有最活躍的RISC-V生態系統。中國各大科技公司似乎都在宣傳自己的RISC-V戰略，阿里巴巴生產的RISC-V芯片可能是世界上速度最快的面向人工智能應用的RISC-V芯片。阿里巴巴還宣佈希望將RISC-V置於其未來雲計算和邊緣計算戰略的中心，而小米正在銷售一款基於RISC-V處理器的可穿戴設備。華為宣佈正在考慮採用RISC-V作為其移動芯片ARM的替代品。總之，300多家老牌公司和初創企業正在中國從事RISC-V項目。中國公司在RISC-V供應鏈的各個環節都出現了，從阿里巴巴的達摩研究院和賽方科技等核心IP設計公司，到兆易創新和北京君正等設計公司，最後是小米和華為等品牌製造商。
為什麼（中國公司）有如此強烈的興趣？正如一篇解釋RISC-V重要性的中國媒體開宗明義道：“你不能在別人的地基上建造房子”。事實上，中國曆代領導人開始就一直將技術獨立放在首位，且最近美國針對華為等公司的限制令中國加倍努力，建立一個自力更生的技術生態系統。特別是，美國對中興通訊的制裁，幾乎殺死了一家價值100億美元的家喻户曉的公司，給工業界帶來了警醒。指令集架構， EDA工具等，是美國限制中國芯片生態系統的潛在瓶頸。然而，儘管RISC-V令人興奮，但中國幾乎沒有採取任何行動來支持它，只公開承諾數百億美元中的一小部分用於促進國內芯片產業的發展。
除了避免美國的限制外，受益於在新的技術框架下開發專有技術和產品的機會，RISC-V還代表着中國企業第一次有機會參與新ISA的創建。幾十年來，中國企業一直在努力打造具有全球競爭力的芯片。技術轉移和RISC-V前景的重新設定，給了這些公司另一個從西方領跑者手中奪取市場份額的機會。
“中國決不是註定要主宰RISC-V世界的” ，本文作者稱。正如一位行業專家在最近的一次採訪中所説，“中國生態系統在RISC-V方面的主要缺點是在人才、軟件和應用方面。”與世界其他公司一樣，中國企業缺乏在ISA方面具有豐富經驗的人才，儘管各大學正在推出新的教材並進行培訓RISC-V比賽，以及最近在大陸舉行的RISC-V會議直播的15000名觀眾，證明了他們的廣泛興趣。正如這位專家所解釋説，“在構建軟件和應用生態系統方面，中國從來沒有真正的成功案例……尤其是在編譯器、調試器、操作系統、基礎庫、上層應用程序框架等基礎軟件方面。同類軟件總體貢獻存在差距，但目前增長較快。許多國內公司不斷改進這類軟件，差距正在逐步縮小。”
其他新興經濟體也可以從RISC-V重塑該行業的潛力中獲益。印度政府投資開發了一系列本土處理器，印度工業研究所馬德拉斯的Shakti項目引領了這一進程。人們希望，一個更加商品化的行業將削弱處理器的溢價，顛覆半導體市場，使該行業更像一個服務行業。印度公司已經是世界一流的服務提供商，因此可以利用印度的電氣工程人才，在高端芯片以外的所有領域與全球競爭對手展開競爭。
美國應當畏懼RISC-V嗎？
美國政府內部的一些人擔心中國企業採用RISC-V的快速進程。考慮到開源軟件使中國互聯網技術巨頭如字節跳動和騰訊崛起，一些人認為RISC-V可能預示着硬件領域的類似動態，在這方面，由當地補貼支持的中國企業可以佔領國內市場。RISC-V可以取代西方知識產權。在這種情況下，芯片設計可能會成為一種商品，中國的補貼規模和能力可能會席捲全球市場。DARPA微控制器產品經理謝爾蓋·利夫（SergeLeef）在2021年1月向《華爾街日報》辯稱，RISC-V可能“讓中國在所有這些技術上有一個台階，因為它們現在可以節省20年的工程時間，一夜之間趕上西方技術？這不是不可能。”
2020年初，RISC-V基金會從美國遷至瑞士重組，旨在“平息對公開合作模式政治干擾的擔憂”。儘管這一宣佈受到華為等公司的讚揚，但此舉並不能保證RISC-V將停留在美國限制範圍之外。如果美國政府確定，不管基金會的住所如何，很可能會把大部分知識產權放在中國成員無法接觸到的地方，或者至少會破壞基金會，使美國企業不再為社會做出貢獻，不得不開始自己獨立的項目線。儘管如此，許多美國公司可能會遊説保持RISC-V的開放，因為只有Arm和英特爾可能從針對ISA的積極限制策略中獲益。
雖然華盛頓的一些人擔心RISC-V，但如果美國能夠利用開源硬件提供的機會，美國仍有很多東西可以從RISC-V中獲益。開源軟件推動了當今美國軟件巨頭的崛起。雖然RISC-V的崛起將降低芯片設計的價格，並導致半導體行業某些領域的商品化，但它將把競爭的重點從資本轉向設計創意。這將發揮美國作為全球領先者在培養高端工程人才和將其與商業敏鋭度相匹配方面的優勢。更何況，只要開源EDA工具還有很長的路要走，美國還是會有一個可以長期卡住中國企業脖頸的優勢點。此外，美國SIVIE公司目前最有能力在新芯片公司中在全球RISC-V生態系統中發揮主導作用。
儘管華盛頓的一些人擔心RISC-V，但如果美國能夠利用開源硬件提供的機會，美國仍有很多東西可從RISC-V中獲益
那麼，美國應該如何投資於開源硬件範式呢？首先，國家要出台“不傷害”策略，反而鼓勵這一重要部門更多發展壯大。應資助大學和工業研究實驗室的額外研究，鼓勵和資助在這個新空間進行學生培訓，並努力建設少數優秀中心，不僅推動技術進步，但也將研究人員和學者同工業聯繫起來。DARPA在推動技術前沿方面發揮作用。然而，正如DARPA項目經理就RISC-V所説，“DARPA基金項目不是基礎設施”。為了支持更廣泛的生態系、統振興國內芯片產業，美國需要對願意展望比硅谷更長遠投資前景的公司進行投資，以獲得回報。過去20年來，美國風投對半導體創業公司的興趣越來越低，原因是它們的創業成本高，行業增長率低。鑑於基於開源技術的公司（如Redhat）已經成熟了很長時間，政府可以做更多的投資來建設這個生態系統。國會應該考慮為開放源碼硬件技術撥款。
結論
隨着美國半導體行業面臨日益加劇的競爭壓力，加上計算機芯片在美國與中國加速的技術競爭中扮演着基礎性角色，決策者們對芯片的重視程度超過了幾十年來的水平。如今，半導體短缺正在影響汽車等商品的供應鏈。然而，有關美國半導體行業風險的討論過於集中於該行業的特定子行業，而犧牲了更廣泛的生態系統。除此之外，美國的辯論往往轉向如何捍衞現有優勢，而不是新的創新如何改變現有模式。
國會和美國正在考慮如何支持該行業。該行業的歷史表明，試圖補貼特定的公司或當今的技術很可能會失敗。對於技術的未來，政府不會比半導體行業的專家們更瞭解。對於芯片在未來十年的發展方向，業界專家們也有不同的看法。對於國會或白宮來説，這個行業的發展速度實在太快，無法挑選贏家，也無法以足夠的粒度理解技術發展的軌跡。
政府可以通過支持健康的半導體生態系統（包括訓練有素的勞動力）、充足的風險投資環境（尤其是對早期企業而言）、以及培養新的和顛覆性的教育體系來提供幫助，而不是試圖保護特定的企業或獲取一套確定的技術能力思想。從第一批芯片的發明開始，美國政府就一直在扮演這一角色。對下一代技術的研究；促進政府、大學和公司之間的夥伴關係；利用現有的政府機構，如DARPA和In-Q-Tel來支持微電子技術，這些都是華盛頓可以支持芯片行業的方法，而無需對特定公司投下大賭注。
一些工業界人士和國會議員建議，在美國花費數十億美元補貼新製造廠的建設。鑑於最先進的新製造廠的建設成本可能高達200億美元，這不是一個划算的戰略。例如，在20世紀80年代，美國在電子設計自動化領域佔據主導地位的大學研究中心的投資花費了數千萬美元，而不是數百億美元。正是這些投資使美國對中國的限制在今天生效。美國目前控制的另一項“瓶頸”技術是半導體制造設備，這是半導體行業的一個子行業，其公眾關注度遠低於芯片製造商本身。但對美國的來説，製造業設備同樣重要。
為晶圓廠的建設提供補貼肯定會促進半導體產業的發展，提供更多的半導體就業機會，加強生態系統。但決策者必須問，鑑於資源有限，這是否是實現這一目標的最佳途徑。三星（Samsung）和台積電（TSMC）這兩家領先的芯片製造商都是外國公司，因此即使它們同意在美國建立新的工廠，它們的核心技術和研發仍將主要在國外進行。此外，美國領先的芯片製造商英特爾（Intel）已經非常有利可圖，並且已經在美國生產了許多芯片。在其製造優勢被台積電（TSMC）和三星（Samsung）奪走的那段時間裏，英特爾甚至實現了數十億美元的利潤。缺乏資金不是其技術問題的原因，因此政府的財政支持可能不是解決辦法。如果美國政府考慮如何支持英特爾拓展潛在增長市場的努力，比如O-RAN電信技術所需的芯片，那就更明智了。就是對開源軟件採取一種複雜的方法。事實上，如果這能打開芯片設計領域的新創意，美國可能會成為越來越多使用開源架構的最大受益者，而在芯片設計領域，美國起着主導作用。政府可以通過將開源視為機遇而不是威脅來提供支持，並幫助教育熟悉開源設計的員工。