日前，全球第四大晶圆代工厂格芯（GLOBALFOUNDRIES）宣布，将与美国国防部（DoD）建立新的合作关系。该公司将在纽约北部马耳他扩建其8号制造工厂（Fab 8），用于生产美国国防所需要的芯片。GlobalFoundries并非美国本土公司，而是阿布扎比出资，本次寻求海外芯片供应商，表明了美国国防部对于更多合适芯片供应商的迫切需求……
日前，EETimes美国版报道，全球第四大晶圆代工厂格芯(GlobalFoundries)宣布，将与美国国防部(DoD)建立新的合作关系。该公司将扩建纽约北部马耳他8号制造工厂(Fab 8)，用于生产美国国防所需要的芯片。
45nm SOI 工艺制造军用芯片
早在2016年6月，《电子工程专辑》就曾报道，美国国防部已决定接纳GlobalFoundries作为政府的芯片供应商，负责为美国的间谍卫星、导弹和战斗机制造最先进的芯片。 美国防部一名高级官员在接受《华尔街日报》采访时表示，五角大楼已与GlobalFoundries达成了七年芯片供货协议，但并未披露具体条款。
去年7月，美国开始积极寻求重建本土半导体供应链，GlobalFoundries当时已经将自己定位在美国国防部的可信任芯片制造商的角色上，声称该公司能扩大像是抗辐射芯片等关键军规零组件的生产，同时建立多个制造来源。
如今Fab 8扩建后生产的芯片，将用于美国国防部的海陆空和太空系统。此前GlobalFoundries在纽约East Fishkill的Fab 10和弗吉尼亚州伯灵顿（Burlington）的Fab 9，已经在为这些军事部门提供芯片。
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针对此次合作的最新进度，GlobalFoundires表示，其Fab 8工厂已符合美国国际武器贸易协定（ITAR）和出口管理条例。可向国防部提供基于其差异化的45nm绝缘体上硅工艺技术（SOI）的安全芯片，这里的差异化是指更高的芯片可靠性和更低的功耗。
新协议的首批芯片计划于2023年开始交付。
纽约民主党参议院多数党领袖查克·舒默（Chuck Schumer）表示：“ GLOBALFOUNDRIES是国内半导体制造业的重要组成部分，是我们国家安全和经济竞争力的要求。“长期以来，我一直主张将GLOBALFOUNDRIES作为我们军事和情报界的主要芯片供应商，包括敦促新任国防部长劳埃德·奥斯汀（Lloyd Austin）进一步扩大国防部与GLOBALFOUNDRIES的业务，这将有助于扩大其制造业务和在马耳他创造更多就业机会。”
去年6月，美国民主党参议员Mark Warner和共和党参议员John Cornyn提出了《为芯片生产创造有益的激励措施法案(CHIPS，the Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors)》，该法案提出一系列投资和激励措施，以支持美国的半导体制造，确保研发和供应链安全，确保美国半导体制造技术全球领先地位。
美国国防部在一份声明中说：“与GLOBALFOUNDRIES达成的协议只是国防部为确保美国维持国家和经济安全所必需的微电子制造能力所采取的步骤。”、 “这是参议员查尔斯·舒默（Charles Schumer）倡导的，最近通过的《美国CHIPS法案》所设想的重大努力的先兆，它将为美国微电子技术的发展提供支持和支持。”
GlobalFoundires首席执行官汤姆·考菲尔德（Tom Caulfield）说：“ 感谢参议员舒默的领导，对我们行业的持续支持以及对半导体供应链的前瞻性见解。”、 “我们为加强与美国政府的长期合作伙伴关系感到自豪，并扩大了合作范围，以在纽约州北部最先进的Fab 8工厂生产这些重要芯片的新供应。我们正在采取行动，并为确保美国拥有所需的制造能力，以满足美国最敏感的国防和航空航天应用对美国制造的先进半导体芯片不断增长的需求。”
美国本土大力引进晶圆制造产业
芯片制造一直被美国国防部视为军事供应链的脆弱环节。他们最担心的是技术遭窃、被植入恶意组件或“自毁开关(kill switch)”，前者能远程控制军事设施，后者则能让设备成为一堆废铁。因此美国国防部最近公布了“零信任”（Zero Trust）战略，旨在增强其系统和供应链（包括其半导体供应商）的安全性。
10多年来，在美国国防部的芯片供应上，IBM一直占据垄断地位，不过现在IBM已经基本放弃了芯片制造业务，两家晶圆厂也卖给了GlobalFoundries，后者接手新订单也是自然而然的。
GlobalFoundries并非美国本土公司，而是阿布扎比出资，不过他们在美国拥有7,000多名员工，其中在马耳他的Fab 8工厂拥有近3,000名员工。Fab 8的投资已经超过130亿美元，但公司依然在购买土地扩展Fab 8的面积，以支持美国政府和行业客户的强劲需求。
本次寻求海外芯片供应商，表明了美国国防部对于更多合适芯片供应商的迫切需求，同时扩大保护其技术的措施。
事实上，美国国防部这一次找来非纯美国制造的芯片供应商也凸显它长期仰赖单一厂商的问题。美国国防部副助理国务卿 Andre Gudger 就表示，希望能采用最新与最好的技术，且放眼全球找寻合作伙伴。
本次引进GlobalFoundries，是在位于世界前两名的台积电和三星相继计划在美国建设新工厂后，又一家晶圆厂计划抢进美国芯片制造。与GlobalFounries不同的是，台积电与三星在美国建厂主要面向5nm及以下的先进制程，GlobalFoundries面向的是45nm成熟制程。
商用超军用，是美国半导体制造业落后的原因？
从半导体的发展来看，近年来半导体生产重心早已随着消费类设备的兴起而往亚洲迁移，对于 1960 到 1970 年代出钱出力发展半导体产业的美国国防部来说，它对半导体产业的影响力已逐渐式微。
从数字来看，就更能看出脉络。根据 Trusted Access Program Office 的说法，1980 年代，军事用途的芯片占全球芯片需求的三分之一，如今，这个比率已经跌到 0.1%。
对芯片制造公司而言，军用产品仰赖的是客制化的芯片，相较之下，手机用的芯片则是大量生产。最机密军用等级的处理器生产范围可能从数十到上千个，但相较之下，用于消费性电子产品芯片产量却是上千万甚至上亿个。
此外，相较于消费性市场的激烈竞争，带动厂商追求技术升级脚步越来越快，几个月甚至几周就进行更新升级，军用芯片则是另一番景象，有些小量的订单，可能一至两年才升级一次，商用芯片技术无疑早已超越军用。
随着数字化连接的电子系统对于管理先进武器系统和关键基础设施变得越来越重要，由可信赖半导体供应商提供经济上可行、可靠和安全的组件，对美国的国家安全变得更加紧迫。由于同样考虑到技术领先和国家安全，许多国家开始关注其在半导体价值链中的地位。作为半导体领域的长期全球领导者，在过去30年中，美国在全球半导体收入中所占份额为45％至50％，也是美国在整个价值链中的强势地位促成的。美国公司在电子设计自动化工具（EDA）、知识产权核心（Core IP）、集成电路设计和制造设备中的综合市场份额均超过50％。
但是，现在的重点是美国在半导体制造业中的份额正在下降，1990年占全球的37％，而现在设在美国的晶圆厂（包括总部设在国外的公司经营的晶圆厂）只占全球半导体制造能力的12%。
美国半导体行业协会（Semiconductor Industry Association，SIA）与波士顿咨询公司（Boston Consulting Group，BCG）合作发布的一份研究报告认为，美国在分立、模拟和光电产品中的制造能力份额仍然很高（30％），这三类产品可以简称合并为DAO（discrete，analog和optoelectronics）。尽管在亚洲各国加大投资，地位受到挑战的情况下，美国仍是复合材料半导体、射频和体声波（BAW）滤波器等特定领域的全球制造领导者。但是，美国在内存芯片（全球份额4％）和逻辑芯片（全球份额12％）方面的份额要低得多。
图1，美国半导体产业的优势与劣势，以及与其他制造业的横向对比。其中DAO =离散，模拟和光电； EDA =电子设计自动化工具； ICT =信息和通信技术； OSAT =外包半导体组装和测试。注释：1位于美国的全球总装机容量份额，与公司总部的位置无关。 2半导体总销售额中的份额（无晶圆厂加集成器件制造商）。
（资料来源：半导体价值链方面，是BCG基于Gartner，SIA，VLSI研究，SEMI和公司财务的市场数据进行的分析；对于美国占制造业增加值的份额，是BCG基于牛津经济研究院对宏观经济数据的分析。）
美国半导体制造最大问题：劳动力成本过高、政府激励不足
美国在全球半导体制造能力中所占份额的下降，并不是因为缺乏技术能力。 实际上，美国在领先节点和先进节点（10纳米或以下）的全球产能中占28％的份额，大大高于其在所有制造流程节点中12％的份额。美国公司在几乎所有半导体的制造工艺的研发方面处于全球领先地位，包括逻辑、内存和模拟器件，以及fab软件、设备和过程控制工具。
涉及半导体制造的全球前20名公司中有8家（包括IDM和代工厂），已经在美国开展制造业务，这些公司的产能合计占当前全球产能的80％以上。 半导体制造商在美国雇用约18万名员工，并在美国18个州设有晶圆厂。
那么，为什么制造企业选择在美国以外的地方建造晶圆厂？ BCG和SIA利用了在半导体行业的经验，与行业领导者的讨论以及对涉及制造业务的美国半导体公司进行调查，以确定这些公司在决定建立新工厂，并在美国与其他替代选址点进行比较时采用的关键标准。（参见下图）
在五个最重要的因素中，美国在三个方面排名非常有利：与现有足迹的协同作用，人才的获取以及对知识产权和资产的保护。 但是，调查发现在另外两个关键因素——劳动力成本和政府激励措施方面，美国被认为远远落后于其他地区。
图2，尽管在三个Fab选址标准中排名很高，但美国在工厂经济方面没有竞争力。（资料来源：BCG对SIA成员的调查，问题C2：选择晶圆厂位置最重要的决定标准是什么？ 注意：图表未显示被调查者认为不重要的其他因素。）
图3、FAB位置选择的前五项标准的个人评级比较（资料来源：SIA会员调查数据，问题G1:请根据您选择工厂所在地的关键决策因素，对以下国家或地区进行评分(N = 6)。1 - 5的评分:5 =非常有吸引力，1 =完全没有吸引力）
责编：Luffy Liu
本文参考WAMC、BCG、SIA、快科技、华尔街日报、Technews报道
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