百年马拉松:美国《芯片与科学法案》下中国如何跑赢科技竞争

深度 | 2022-08-20| 89
百年马拉松:美国《芯片与科学法案》下中国如何跑赢科技竞争

经过两年多的反复博弈,美国参众两院通过了“瘦身版”的《与中国战略竞争法案——芯片与科学法案》,该法案于2022年8月9日由美国总统拜登签署成为法律。该法案最重要的特点是兼顾当前和长远,统筹兼顾遏制和竞争:即立即解决美国目前面临的半导体供应链安全问题,加大对美国科技创新和基础研究的资金支持,确保美国在未来科技竞争中的优势;法案的初衷很明确,就是要遏制中国科技发展的势头,增加与中国在科技领域的竞争力。

然而,该法案的所谓“美好梦想”也面临着一系列现实挑战。美国政府的政策正面临选举变化带来的不确定性,美国国内有声音担心该法案对政府领导力的强调会削弱美国的创新能力。就中国而言,不仅要看到该法案的短期影响,更要着眼长远,提高自身的耐力和应变能力,完善创新体系和发展战略,以应对中美两国在科技领域的长期竞争。

法案的背景和主要内容

《芯片与科学法案》是美国与中国战略竞争的第一个产物。美国政府认为,中国对美国构成的挑战不仅体现在战略层面,还体现在经济和科技领域。在美国战略界的认知中,与中国的竞争不同于以往的大国竞争。与中国的竞争不一定会导致战争,也不会出现冷战时期美苏两大军事集团的对抗,甚至是代理人之间的战争。在中美的竞争中,更有效、更创新的一方将拥有大国竞争的优势。在美国政府看来,美国在科技领域的领先地位正越来越受到中国的挑战。

在这种认知的基础上,近年来,美国行政系统和立法机构采取了行动。白宫科技政策办公室相继出台了一系列发展新兴技术的战略文件。如国家量子信息科学概述、先进制造业领导战略[A1]、国家人工智能RD战略计划:2019年修订、国家战略计算倡议更新:开拓计算未来、美国量子网络战略愿景等。这些战略文件涵盖了当今世界新兴技术的主要领域,体现了美国保持新兴技术领先地位、争夺未来科技制高点的战略意图。

美国参众两院也推出了一系列与中国的科技竞争法案,如《无限前沿法案》(Unlimited Frontier Act),为美国半导体创造了有益的激励措施,即《芯片法案》(Chip Act)和《2020年美国晶圆制造法案》(2020 American Wafer Manufacturing Act)。在上述法案的基础上,2021年6月,美国参议院整合了《2021年美国创新与竞争法》,系统地与中国展开竞争;美国众议院于2022年2月推出了《美国竞争法》。经过两院反复博弈,最终推出了两院一致通过的“瘦身版”芯片与科学法案。

从法案的名称可以看出,芯片领域是这个法案的两大重点之一,这反映了美国政界对当前美国半导体供应链的高瞻远瞩和近忧。

美国认为,如果要在第四次科技革命的主要领域封杀中国的发展,卡在芯片上,基本上就是卡在中国在新兴技术领域发展的“脖子”上,让中国失去追赶甚至超越美国的动力。

但是,目前美国在芯片领域面临的处境比较尴尬。虽然美国人发明了芯片,但美国芯片厂商数量下降严重。根据国会研究服务局(CRS)的数据,美国在全球半导体制造产能中的份额已经从1990年的37%下降到2020年的约12%。然而,在美国建造芯片制造工厂的高昂成本让大多数公司望而却步。由于芯片制造的高成本和复杂性,许多美国半导体公司转向“无晶圆厂”模式(即只从事芯片设计、RD、应用和销售,而将制造外包给代工厂),为新的更强大的芯片保留更高价值的设计元素,同时将制造部分外包给外国,特别是占全球芯片制造业务80%的东亚地区。

以电脑芯片为例,75%产于亚洲,包括中国大陆、台湾省、南韩和日本,只有11%-12%产自美国。其中,采用5 nm及更先进制程技术的芯片生产TSMC占比更高。近年来两岸关系紧张,目前的全球芯片生产布局显然不是追求供应链安全的美国所能接受的。

《芯片与科学法案》的核心内容由两部分组成:第一部分《芯片法案》,提出了美国半导体产业发展的扶持方案;《研究与创新法案》的第二部分重点是对美国未来的投资,即科技研发。前者主要着眼于当下,后者更多立足于长远。

芯片法案重点支持美国芯片制造业和RD的发展。它计划在未来五年内提供527亿美元的政府资助,还有一项对价值240亿美元的芯片制造投资提供税收减免的条款。

《芯片法案》针对中国的意图直接而明显,相当于要求半导体企业在中美之间明确选边。为此,法案增加了所谓的“护栏条款”。规定自该法生效之日起10年内,该法涵盖的实体不得在中国或任何其他受关注的外国从事任何涉及半导体制造大幅扩张的重大交易。这些限制被认为是为了阻止美国补贴的晶圆厂在10年内发展中国28纳米以下芯片的生产能力。

该法案的第二个核心内容是围绕研究和创新的布局。包括国家科学基金会、国家标准与技术研究所和能源部科学办公室在内的几个政府机构已经制定了大目标。该法案授权610亿美元支持国家科学基金会的基础和早期研究,支持美国大学的活动,在美国建立完整的STEM(科学、技术、工程和数学)教育和培训体系。

该法案授权200亿美元在美国国家科学基金会建立技术、创新和伙伴关系委员会,重点研究半导体和先进计算、先进通信技术、先进能源技术、量子信息技术和生物技术。它将加强研究和技术的商业化,并确保在美国发明的东西将在美国制造。

该法案授权100亿美元用于美国商务部国家标准与技术研究所的基础和应用研究,推动人工智能、通信、气候技术和网络安全等领域的研究,以保持美国在科学和工程领域的领先地位,并将其作为美国创新的引擎。

促进区域经济的增长和发展。《芯片与科学法案》授权100亿美元投资于全国20个新的区域创新和技术中心,汇集州和地方政府、高等教育机构、工会、企业和社区组织,建立区域伙伴关系,发展技术、创新和制造部门。这些中心将创造就业机会,刺激区域经济发展,并使全国各地的社区在高增长、人工智能、先进制造和清洁能源技术等领域处于领先地位。

该法案可能产生的影响

《芯片与科学法案》由两部分组成,更多关注的是中国的芯片领域。但对中国影响更大更深远的可能是研究创新部分。

美国的科技研究和创新领域长期处于世界领先地位。但美国自己也感觉到,中国在RD资助、对世界新RD资助的贡献、专利申请数量、高被引论文等重要指标上发展迅速,正在迅速缩小与美国的差距。近年来,美国的行政机关和立法机关就像龟兔赛跑中的兔子。他们早早醒来,开启sturm und drang模式:一方面积极打压中国科技发展,另一方面努力让自己跑得更快。《芯片与科学法案》是为了兑现拜登“让美国跑得更快”的承诺。毫无疑问,通过不断加大对基础教育和STEM教育的投入,再加上美国在吸引国际人才方面的优势,我们将面对一个在科技领域发展更快的美国,美国很有可能在一些重要的科技领域扩大对中国的优势。

从近期来看,法案中关于芯片制造业的内容可能会吸引一些半导体企业增加在美国的投资。例如,英特尔已经宣布将在俄亥俄州建造一座新的半导体制造厂,耗资200亿美元。此外,美光科技宣布将投资400亿美元用于存储芯片制造,这是计算机和电子设备必不可少的,将在建筑和制造业创造多达4万个新工作岗位。仅这项投资就将在未来十年内将美国存储芯片生产的市场份额从不到2%提高到10%。全球领先的无晶圆厂半导体公司高通宣布,计划在未来五年内将美国的半导体产量提高50%。在外国企业投资方面,韩国SK集团宣布对美国进行新一轮高达220亿美元的投资。韩国第二大企业集团拥有SK海力士和世界第二大存储芯片制造商SK Innovation。东亚的其他企业,如TSMC,不排除会分享《芯片与科学法案》的补贴和税收优惠政策。法案中的“护栏”条款将迫使一些半导体公司在中国和美国之间做出选择。简而言之,这一法案将逐步改变目前半导体供应链的格局,美国将在一定时期内占据半导体供应链更为主动的地位。

但就美国自身而言,美国政府政策存在一定的不确定性。拜登所说的“一代一次的投资”反映了美国民主党的行政原则和政策,即利用政府这只“看得见的手”发挥主导作用,促进某个行业的发展。这与美国人更熟悉的市场路径并不匹配,能产生什么效果值得怀疑。桑德斯的左派认为,这可能导致唯利是图的财团和企业高管;保守派担心这会损害美国的创新能力。传统基金会研究员Dustin middot卡马克认为,由于该法案的部分内容将使投资者“跟随”政府在国内外规划的融资路径,该法案可能会损害美国的创新能力,并认为“美国应进一步审视政府设置的阻碍美国公司竞争的障碍,而不是给特定行业补贴。”

此外,美国和国外的半导体企业还有一个不可回避的问题,那就是企业在美国的运营成本。倡导美国产业回归的非营利组织Reshoring Initiative的创始人莫泽表示,美国企业的运营成本太高,单靠这一法案无法从根本上改变芯片制造业不断下滑的局面。“这个法案肯定解决不了问题。”他说,“问题不在于我们不制造芯片。问题是美国的制造成本比中国、印度、越南、柬埔寨等国家高30%或40%。”同时,半导体企业还需要考虑将来在美国投产的芯片卖给谁。芯片最大的市场在中国,2021年中国进口芯片超过4000亿美元。让工厂靠近市场也是企业优先考虑的问题。

中国如何应对?

面对拜登政府在科技领域咄咄逼人的竞争压力,中国需要冷静思考和应对。尤其需要认识到的是,中美之间的竞争绝不是短期的竞争,很可能是一场长达百年的马拉松。双方比拼的是耐力和应变能力,比拼的是持久的创新能力。从长远来看,中国需要不断完善自身的科技创新体系和发展战略,以更加优化的科技创新体系迎接这场百年马拉松。

一是牢固确立科技创新在国家发展战略中的核心地位。党的十九届五中全会公报明确指出,中国将把科技创新作为未来国家发展战略的核心地位。各级政府和政府有关部门仍需深刻理解和领会这一精神,充分体现在政府有关部门的政策中,加强这方面的工作。

其次,落实实习总书记倡导的科技创新和制度创新“双轮驱动”。创新的主体是企业家和研究人员,但这并不意味着创新是企业家和研究人员的事。政府的科技政策也可以在创新中发挥重要作用。科技创新的主体在企业,制度创新的主体在政府。从制度创新的角度来看,“科技领域是最需要不断改革的领域”,这意味着制度创新的步伐永远不能停止。制度创新需要以问题为导向,以需求为驱动,在创新主体、创新基础、创新资源、创新环境等方面不断努力。,从而增强国家战略科技实力,提高国家创新体系的整体效率;优化和加强技术创新体系顶层设计,明确创新链中企业、高校、科研院所不同环节创新主体的功能定位,激发各类主体的创新激情和活力;要加快政府科技管理职能转变,发挥组织优势;精准的科技服务和支持应该成为制度创新的核心目标。

再次,借鉴发达国家经验,结合中国国情,在“双一流大学”和高科技企业相对集中的地区,建设类似加州硅谷、德州奥斯汀硅丘的科技创新中心;推进重大科学工程、重大科学项目、重大科学中心和国际科技创新基地的整体布局和优化。

第四,坚定不移地走国际合作科技创新之路。国际顶级学术期刊《自然》的一份报告显示,即使在欧美国家,也有近50%的一流科研成果来自国际合作。可见,国际合作是推动科技发展和创新的重要动力。虽然在美国中美科技和学术交流的障碍越来越多,但美国的科技创新也有赖于国际合作,包括大量中国留学生的贡献。所以和美国的大学或者研究机构还是有一些合作交流空的,中国不应该放弃任何机会。与美国相比,欧洲国家对华科技学术交流的限制相对较少,未来国际合作的重点应适当向欧洲教育发达国家倾斜。

第五,制定中国版STEM教育和研究发展战略。STEM学科的四大类是确立创新强国地位的重要基础。既要“摸着美国的石头过河”,又要结合中国国情制定中国STEM教育的发展战略。

(刘国柱,浙江大学世界历史研究所教授,非传统安全与和平发展研究中心研究员)

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