美國的芯片革命
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來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）綜合，謝謝。
美國商務部副部長勞裡·洛卡西奧表示，美國需要發明新的芯片製造技術。
有一件事儘管存在很多分歧，但美國政界人士似乎都一致認爲，美國需要在技術上領先，才能保持經濟和地緣政治的領先地位。如何確保這種領導地位將是下一任美國總統及其幕僚面臨的關鍵問題。
過去兩屆政府都採取了一些特別措施來保持芯片製造和人工智能的優勢，這兩個領域密不可分、錯綜複雜。美國及其盟友限制向主要地緣政治對手（即中國）出口尖端芯片和硅製造設備。2022 年，美國還通過了《芯片法案》，該法案將投入 2800 億美元將更多微芯片製造帶回美國本土。
美國商務部標準與技術部副部長兼國家標準與技術研究所所長Laurie E. Locascio負責監督政府的芯片投資。她告訴《連線》雜誌，發明新的芯片設計和製造技術對於確保美國在人工智能領域的技術領先地位至關重要。她補充說，芯片封裝（以新方式組合組件以提高性能的過程）可能對下一波人工智能尤其重要。
洛卡西奧最近在華盛頓特區商務部總部與《連線》雜誌資深撰稿人威爾·奈特進行了交談。
《連線》：生成式人工智能和 ChatGPT 如何改變美國政府的微芯片優先事項？
在疫情期間，我們無法獲得基本芯片，也就是我們依賴的技術。但現在話題正在轉變。人們意識到我們需要最先進的芯片。我們在人工智能領域確實處於領先地位，人工智能正在改變許多企業的格局。所以現在最重要的是人工智能芯片，這也是每個人都關心的問題。
《連線》：這對於《CHIPS法案》來說到底意味着什麼？
我們不只是想把當今的技術帶到我們的國家。我們真正需要做的是能夠製造出下一代產品和實驗室中誕生的創新產品。我們一直處於這一領域創新和創造力的前沿，這就是我們的優勢。
這就是爲什麼 CHIPS 法案包含這兩個部分——110 億美元用於研發，390 億美元用於製造。這兩個部分必須同步運作，因爲正是我們的創新能力讓這些製造商願意留在這裡。因此，我們正在與研發界同步開發可以直接投入生產線的新型技術。
《連線》：更快的人工智能芯片對於人工智能公司打造更強大的人工智能至關重要。這種需求如何影響對下一代製造業的投資？
我想說，它確實讓我們的思考集中在某些領域。例如，當我們考慮如何花費與“先進封裝”相關的 30 億美元時，我們實際上正在考慮人工智能問題。我們瞭解封裝對於該特定問題集的重要性。我想說，它確實讓我們的思考集中在製造方面和研發方面的某些領域。
《連線》：爲什麼封裝（將不同的組件組裝在一起）如此重要？
這聽起來可能是一個平凡的話題，但封裝可以實現三維芯片架構的開發，這將真正加速 AI 芯片的功能，並有助於實現 AI 革命。我們剛剛宣佈了16 億美元的融資意向通知。它確實專注於許多領域，但與 AI 芯片相關的功率要求和熱要求是其中非常重要的一個。
材料和基底也非常關鍵，我們需要考慮如何將新型材料融入新架構。超大規模計算（如何在數據中心內將芯片連接在一起）也很重要。
《連線》：談到您的另一個角色，作爲 NIST 的主任，您還負責制定有關人工智能的標準和實踐。人工智能安全研究所的工作旨在確保人工智能不會以危險的方式部署，那麼它現在的情況如何？
這項工作還處於早期階段，但我們正在與世界各地的其他人工智能安全機構發展關係，並且目前正在制定人工智能模型測試指南。
《連線》：一年前，我們聽到了很多關於通用人工智能和人工智能構成生存威脅的討論。這是 NIST 正在積極研究的課題嗎？
我想說的是，我們參與了人們的每一次對話，但我們沒有專門的團隊來專注於此。我們始終對新威脅保持警惕，但就目前情況而言，對這一主題的嚴格研究很少。隨着技術的進步，我們將繼續傾聽人工智能社區的意見，並用事實和經驗證據指導我們的項目。
《連線》：當今的 AI 基準似乎不是衡量 AI 進步的完美方法。我們似乎也沒有很好的方法來衡量 AI 在公司內部和經濟中的影響。NIST 能在這方面提供幫助嗎？
我沒有一個很好的衡量人工智能潛在經濟效益的方法。如果你有，我很樂意看到。我們想要創新，但我們需要負責任地去做。我們需要以一種讓人們信任技術的方式來做，這樣我們才能利用它。我們只需要確保我們能夠以一種對我們有利的方式使用它。
西方硅片的復興
沿着 17 號州際公路，在鳳凰城和亞利桑那州衛星城安瑟姆之間，一片閃閃發光的建築工地橫跨 1,100 英畝的開闊沙漠。中國臺灣半導體制造公司 (TSMC) 正在這裡建造一座工廠，將生產一些世界上最先進的半導體——對美國國家安全和最現代技術至關重要的硬件。
大鳳凰城經濟委員會主席兼首席執行官克里斯·卡馬喬對該項目的發展潛力充滿熱情。“我們正處於未來 30 年大規模轉型的前沿，”他說。“能源、氣候技術、電池、電動汽車、量子計算、醫療診斷——所有這些的核心都是（半導體）芯片。”
半導體，即微芯片，可幫助計算機處理和存儲信息。直到 20 世紀 80 年代初，美國一直主導着全球微芯片生產，但隨着製造業轉移到海外，技術不斷進步，開始需要更專業的專業知識和設備來生產。如今，美國依賴其他國家提供尖端芯片所需的關鍵部件，這使得該行業特別容易受到供應衝擊的影響，例如疫情造成的供應衝擊。這就是爲什麼國會兩黨聯盟通過了2022 年《芯片與科學法案》，該法案釋放了數十億美元資金來促進國內生產，其中大部分將直接流向美國西部城市
2022 年，美國生產了全球 10% 的半導體。現在，它的目標是到 2020 年生產全球 20% 的最先進芯片。截至 6 月中旬，拜登政府已與 10 家國內外芯片製造商簽署了初步協議，共計獲得 295 億美元的《芯片法案》聯邦資金。在西方，高達 66 億美元的資金將用於臺積電的三家新工廠，而另外 85 億美元則專門用於美國芯片製造商英特爾在俄勒岡州、新墨西哥州、亞利桑那州等地的業務。
“這令人興奮，”新墨西哥州桑多瓦爾縣縣長韋恩·約翰遜說，英特爾計劃利用公共資金升級其製造設施。“這創造了機會，創造了就業機會，也讓我們有能力提供更好的（市政）服務。”
然而，這些經濟機會將伴隨着資源需求。衆所周知，半導體制造是水和能源密集型產業，半導體越先進，通常需要的水就越多。亞利桑那州商務局委託撰寫的一份行業報告估計，要生產全球 16% 的半導體，美國每年將需要額外 460 億加侖的水和 3800 萬兆瓦時的電力。
亞利桑那州的水資源仍然緊張。該州約 40% 的水來自科羅拉多河，乾旱和氣溫升高導致水源減少，迫使官員削減農業用水量。2023 年，亞利桑那州宣佈暫停僅依賴地下水且缺乏長期供水保障的新住宅開發項目。
據《亞利桑那共和報》報道，臺積電鳳凰城地區三家工廠中的第一家工廠每天將使用約 475 萬加侖的水，大約足以供應該市 2% 的住房。該公司表示，計劃回收大部分用水；新工廠預計將通過內部回收系統滿足 65% 的用水需求。
菲尼克斯市的大部分水源來自科羅拉多河和其他河流。爲了滿足未來的需求，包括臺積電的預期需求，該市水資源管理顧問辛西婭·坎貝爾表示，菲尼克斯市計劃增加節水措施，並建造一座先進的淨水廠，每天可生產5000 萬至 8000 萬加侖的飲用水。該市還支持擴建維德河上的一座水壩，該項目需要國會批准。
臺積電的三家工廠預計將創造 6,000 個永久性就業崗位，爲鳳凰城北部打造一條新的經濟走廊，爲公用事業帶來可觀的房地產稅、銷售稅和稅率收入。亞利桑那州立大學凱爾水資源政策中心主任莎拉·波特表示，經濟刺激將使該市更容易開發淨水廠，她稱這是“一個重大項目，最終將使該市在科羅拉多河方面擁有更大的靈活性。”
在英特爾正在擴大其半導體業務的亞利桑那州菲尼克斯和錢德勒郊區，對地下水依賴程度較高的城鎮可能更難獲得額外的水源。如果他們希望從預期的繁榮中獲利，他們將需要投資更廣泛的水資源解決方案，例如從部落租用河水。
位於新墨西哥州桑多瓦爾縣東北部數百英里處，縣政府官員更關心住房問題，而不是供水問題。根據半導體行業協會的數據，芯片製造業的就業倍數爲 6.7，這意味着該行業的每個工作崗位間接支持 5.7 個其他工作崗位。如果《芯片法案》如預期的那樣，幫助英特爾在里奧蘭喬市的工廠創造 700 個新工作崗位，那麼這些崗位可能會在其他行業創造大約 4,000 個工作崗位。即使該公司像最近一樣僱用大量當地工人，住房需求也可能增長。
Zillow 的數據顯示，從 2020 年初到 2024 年 4 月，新墨西哥州的平均房價上漲了近 50%。在桑多瓦爾縣，漲幅接近 60%，從 22.8 萬美元漲至 35.9 萬美元。該縣正在與開發商合作，增加經濟適用房的供應，包括 550 號公路沿線新建的 240 套公寓樓。
縣長約翰遜希望英特爾的擴張能吸引更多科技製造商進駐該縣。“（英特爾）在很多方面都爲里奧蘭喬的發展做出了貢獻，”約翰遜說道。“《CHIPS 法案》讓我們在未來的全球市場中保持競爭力變得更加容易。”
在西部其他地區，半導體制造商美光公司計劃斥資 150 億美元在愛達荷州博伊西市新建一家內存芯片工廠。這是該州歷史上最大的一筆私人投資，該公司從《芯片法案》獲得的 61 億美元將進一步支持這一投資。另一家芯片製造商微芯片科技公司已與美國商務部簽署了一項初步協議，該協議將爲其在俄勒岡州和科羅拉多州的製造工廠的擴建提供 1.62 億美元的聯邦資金。
決定如何分配 CHIPS 法案資金的過程始於 2023 年初。白宮官員評估了提案的商業可行性、勞動力發展計劃和滿足國家安全目標的潛力。他們還審查了公司的節水和最大限度利用清潔能源的計劃，但所有項目都需要接受全面的環境影響審查。
臺積電在鳳凰城地區可能面臨坎坷：據報道，該公司與亞利桑那州建築工會發生了衝突，並努力應對臺灣管理層與美國員工之間的文化差異。今年 1 月，臺積電將其第二家工廠的開業時間推遲到 2027 年或 2028 年；第一家工廠將於 2025 年開始生產。但從社區大學培訓項目到普通話學校等當地機構已經動員起來，爲新工廠提供支持。
“我們很自豪能夠復興自二戰後亞利桑那州成立以來就一直存在的半導體產業，”卡馬喬說，“現在我們又回到了半導體中心。”
https://www.wired.com/story/laurie-locascio-interview-ai-silicon-revolution/
https://www.hcn.org/issues/56-8/a-silicon-revival-in-the-west/
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