美國(country)欲重返世界半導體霸主
全球缺芯大(big)背景下，MIT主持發布題爲(for)《重獲美國(country)在(exist)微電子領域的(of)領導地(land)位》白皮書，意在(exist)鞏固美國(country)在(exist)半導體領域的(of)全球霸主地(land)位。報告認爲(for)，必須重視基礎研究和(and)人(people)才培養，而實現這(this)個(indivual)目标的(of)關鍵，是(yes)大(big)學。
近年來(Come)，全球芯片的(of)持續性短缺已引發了(Got it)一(one)連串的(of)産能瓶頸問題。
各種消費品的(of)價格都随着「缺芯」而上(superior)升，從CPU到(arrive)顯卡，從智能冰箱到(arrive)SUV，這(this)凸顯出(out)半導體在(exist)日常生(born)活種所扮演的(of)重要(want)作(do)用(use)。
其實，早在(exist)新冠大(big)流行之前，美國(country)就已經面臨着日益嚴重的(of)芯片危機。面對激烈的(of)國(country)際競争，美國(country)在(exist)微電子領域的(of)長期領導地(land)位被侵蝕。
圖中爲(for)CMOS THz-ID芯片
爲(for)了(Got it)應對這(this)一(one)危機，MIT組織大(big)量專家撰寫白皮書，題爲(for)《重獲美國(country)在(exist)微電子領域的(of)領導地(land)位》，意圖重新鞏固其全球的(of)半導體超級大(big)國(country)的(of)霸主地(land)位。
MIT研究人(people)員認爲(for)，半導體發展戰略必須與大(big)學緊密聯系，因爲(for)大(big)學在(exist)開拓新技術和(and)培養高技能勞動力方面具有獨特的(of)優勢地(land)位。
「在(exist)重振微電子全球領先地(land)位的(of)全國(country)性行動中，我(I)們(them)很清楚的(of)一(one)點是(yes)，大(big)學應該發揮主要(want)作(do)用(use)。」MIT電子工程與計算機科學系(EECS)唐納教授、白皮書的(of)主要(want)作(do)者Jesús del Alamo認爲(for)。
當這(this)些國(country)家項目建立起來(Come)，能夠充分利用(use)美國(country)大(big)學所能帶來(Come)的(of)巨大(big)資源和(and)人(people)才。
報告的(of)其他(he)合作(do)者還包括MIT林肯實驗室、電子學研究實驗室、微系統技術實驗室、材料研究實驗室等半導體産業相關部門的(of)多位專家學者。
最大(big)的(of)問題：領導地(land)位岌岌可危
誕生(born)于(At)上(superior)世紀50年代的(of)矽谷，就是(yes)源于(At)美國(country)半導體行業的(of)起步和(and)發展，也讓美國(country)成爲(for)全球半導體研究和(and)制造的(of)主導力量。但這(this)一(one)主導地(land)位幾十年來(Come)一(one)直在(exist)下滑。
根據美國(country)半導體工業協會(semiconductor Industry Association)的(of)數據，美國(country)目前僅生(born)産全世界12%的(of)半導體芯片，占比遠遠低于(At)1990年的(of)37%。
導緻這(this)一(one)數字連年下滑的(of)原因之一(one)，是(yes)中國(country)、韓國(country)和(and)中國(country)台灣地(land)區等國(country)家和(and)地(land)區在(exist)過去幾年進行的(of)大(big)規模基礎設施投資。
報告作(do)者表示，這(this)些投資促進了(Got it)美國(country)國(country)内微芯片公司的(of)發展，甚至吸引一(one)些美國(country)公司在(exist)海外開設制造工廠。
這(this)張掃描電子顯微圖所示爲(for)NbN超導納米線回路存儲單元，它包括一(one)個(indivual)熱納米線低溫管和(and)一(one)個(indivual)納米線低溫管。
事實上(superior)，建造一(one)家芯片制造廠就像在(exist)下賭注，一(one)家芯片制造廠的(of)成本高達100億美元。
然而，政府的(of)激勵措施，包括稅收優惠、土地(land)優惠以(by)及直接補貼等，都在(exist)影響着企業的(of)建廠選址。
半導體行業協會(Semiconductor Industry Association) 2020年的(of)一(one)份報告稱，在(exist)美國(country)建芯片廠，要(want)比在(exist)亞洲建廠，成本高30%。
爲(for)了(Got it)縮小這(this)一(one)差距，美國(country)已經通過了(Got it)《芯片法案》(CHIPS Act)，爲(for)國(country)内半導體的(of)研究、設計和(and)制造提供520億美元的(of)國(country)家聯邦投資。
另外，國(country)會還在(exist)考慮另一(one)項立法，即FABS法案，将半導體産業投資納入稅收抵扣和(and)減免範圍。
還需要(want)數千名工程師！
白皮書作(do)者指出(out)，上(superior)述經濟問題隻是(yes)其中之一(one)，确立美國(country)半導體領導地(land)位，還将面臨其它問題。
一(one)直以(by)來(Come)，大(big)學是(yes)培養人(people)才的(of)重要(want)基地(land)，向半導體制造業輸送勞動力也毫不(No)例外。
然而，越來(Come)越多的(of)學生(born)卻放棄「硬技術」，轉向計算機科學等領域。
「如果我(I)們(them)提供更多勞動力，就要(want)需要(want)吸引更多學生(born)。」白皮書作(do)者認爲(for)。
人(people)才供給不(No)足，教育面臨着一(one)場艱難的(of)戰鬥！
「我(I)們(them)沒有爲(for)半導體行業培養足夠多的(of)工程師。」研究人(people)員感慨到(arrive)。
令人(people)興奮的(of)動手實驗，精心設計的(of)實習，業界導師的(of)支持，以(by)及各種獎勵機制等等，半導體專業将用(use)各種措施吸引學生(born)。
大(big)學是(yes)關鍵
一(one)直以(by)來(Come)，大(big)學在(exist)基礎研究方面發揮了(Got it)重要(want)作(do)用(use)，國(country)家依靠大(big)學實驗室産生(born)無數創新。但大(big)學基礎設施老化，需要(want)一(one)場更新換代。
白皮書作(do)者認爲(for)，美國(country)需要(want)對大(big)學基礎設施進行投資，包括實驗設備和(and)運營實驗設備的(of)人(people)員，以(by)及運用(use)實驗進行相關研究活動。
白皮書作(do)者德爾·阿拉莫認爲(for)，實驗設備的(of)升級對于(At)大(big)學研究與工業發展至關重要(want)，尖端的(of)實驗設備才可以(by)承載重要(want)的(of)研究項目，從而推動半導體行業向前發展。
2018年開設的(of)納米工廠就是(yes)一(one)個(indivual)例子，它不(No)僅僅把晶體管做得更小，它還需要(want)新材料、新工藝、新設計和(and)新集成系統。
「十年後，我(I)們(them)将依賴的(of)技術與今天完全不(No)同，學術創新必然會打亂目前的(of)技術路線，也會超越目前的(of)系統性能。」德爾·阿拉莫說。
創業活動也對國(country)家技術創新扮演着重要(want)角色，大(big)學一(one)直都是(yes)創業活動的(of)孵化器。
保持産學研互動，将最好的(of)研究應用(use)于(At)産業提升，并啓動新的(of)技術創新。
大(big)學不(No)僅需要(want)自己的(of)研究，還需要(want)與其它實驗室建立合作(do)關系，以(by)幫助研究人(people)員将學術創新轉化爲(for)科技初創公司，從而成爲(for)未來(Come)的(of)世界級企業。
德爾·阿拉莫說，他(he)此前與林肯實驗室(Lincoln Laboratory)合作(do)，使微芯片創新成爲(for)可能。
林肯實驗室是(yes)麻省理工學院(MIT)管理的(of)一(one)個(indivual)聯邦政府資助的(of)研究機構，位于(At)馬薩諸塞州列克星敦。
「麻省理工學院是(yes)世界級的(of)創新引擎，與林肯實驗室的(of)複雜微電子技術原型相結合，這(this)是(yes)獨特而強大(big)的(of)。」林肯實驗室高級技術部門主管Bob Atkins說。
目前，該組合支持颠覆性微電子技術的(of)發現和(and)成熟，并允許将想法轉化爲(for)現實。它已經産生(born)了(Got it)一(one)個(indivual)具有影響力的(of)悠久曆史，從專業的(of)成像儀到(arrive)微電子光刻技術，在(exist)世界範圍内都有應用(use)。
MIT一(one)位研究員如此評價到(arrive)：「非常感謝我(I)的(of)同事發布白皮書，我(I)完全同意書中觀點，這(this)也激發了(Got it)我(I)的(of)興趣去閱讀，并思考作(do)爲(for)一(one)名大(big)學教師和(and)研究人(people)員，我(I)該如何作(do)出(out)貢獻。」
報告小結
總結一(one)下，這(this)份報告主要(want)提出(out)了(Got it)幾點建議，涵蓋人(people)才培養、研究推進、創新創業和(and)學術建設與交流。
人(people)才培養
• 創建一(one)個(indivual)全國(country)性的(of)大(big)學-行業-政府計劃。開發廣泛傳播的(of)教育内容，吸引來(Come)自不(No)同背景的(of)高中生(born)和(and)大(big)學一(one)年級學生(born)的(of)拓展計劃。
• 投資并支持維護大(big)學的(of)教育設施計劃。以(by)項目爲(for)基礎，以(by)設計爲(for)導向，旨在(exist)培養本科生(born)動手能力的(of)多學科教育計劃。
•爲(for)本科生(born)、碩士生(born)、博士生(born)和(and)博士後，創建全國(country)性的(of)獎學金和(and)實習計劃。
研究推進
• 建立研究計劃，促進廣泛的(of)研究。從基礎研究到(arrive)工業應用(use)，以(by)國(country)家安全爲(for)導向，從單一(one)研究者到(arrive)多學科、多機構研究。
研究計劃必須支付全部研究成本，包括工資、材料、制造費用(use)等，并且知識産權 (IP) 條款必須同樣支持所有商業化用(use)途。
創新創業
• 技術開發計劃。旨在(exist)促進技術在(exist)适當的(of)大(big)學環境中成熟，并随後轉化爲(for)外部代工廠，和(and)企業研發實驗室。
• 建立研究轉化計劃。支持微電子創業公司的(of)産生(born)和(and)培育，建立轉化研究計劃，促進學生(born)和(and)博士後探索初創公司。
學術建設
• 對大(big)學研究設施進行大(big)規模持續投資，重點是(yes)爲(for)少數人(people)配備靈活的(of)、生(born)産級的(of)，但以(by)研究爲(for)導向的(of)實驗設備。
• 投資一(one)項新教師資助的(of)全國(country)計劃，爲(for)初級教師提供靈活的(of)職業啓動補助金，并讓行業研究人(people)員參與大(big)學活動。
