反移民情绪下,高端芯片制造人才制约美国芯片业重振

作者 | 《财经》记者 李飞    编辑 | 郝洲  

2022年08月30日 18:51  

本文6332字,约9分钟

半导体行业发展关键在于人才,造芯片不是买了机器就能造出合格芯片,芯片(制造能力)有很多指标,需要人工调试,需要长期培养人才

美国总统拜登8月10日签署了总计2800亿美元的《2022年芯片与科学法案》,致力于促进美国半导体国产化,并保持美国在该领域的科研创新优势。该法案虽然得到政商两界的共同支持,但缺少了一个关键要素——芯片人才。        

该法案总共1000多页,一个关键要素是划拨527亿美元用于半导体的美国本土化制造,其中390亿美元用于激励计划,110亿美元用于研发以及劳动力发展计划。另外,还将为半导体工厂提供25%的投资税收优惠,预计成本为240亿美元。

两党支持者都认为该法案满足国家安全关键需求,劝阻某些公司在美国的竞争对手国家扩大半导体制造。“ 该法案将加强我们在美国本土制造半导体的努力,”拜登在谈到法案时说,“为了经济、就业、成本和国家安全,我们必须在美国制造这些半导体。”       

“我们需要采取大胆行动,以对抗外国竞争对手在创新方面的投资,并将帮助我们重新夺回美国在创新方面的全球领导地位。”科技行业游说公司TechNet指出。

但有业界人士指出,这个包罗万象的美国半导体梦唯独缺乏一个关键要素,那就是高技能劳动力群体。如何通过移民解决用工荒的相关条款从这份法案中被删除了。这折射出一个颇具讽刺意味的现实,即如何在反移民的政治环境下让芯片制造业回归美国,因为要实现这一目标必须大量吸引外籍人才。

芯片法案借用美国竞争法的部分内容。后者是一个昂贵且臃肿的法案,被参众两院反复修改和讨论,但这项以竞争力为重点的立法在移民问题上做对了一件事,它为拥有科学、技术、工程和数学(STEM)领域博士学位的外国人提出有利签证政策。然而,正式通过的芯片法案却缺少这样的条款。

“如果不解决劳动力供应的限制问题,直接资助只能到此为止。最重要的是,(造芯)能力将受到STEM人才短缺的制约,国防部最近的一份报告得出结论,国防工业基地正迅速接近危机状态。” 著名科技和产业政策智库进步研究所高级移民研究员杰里米·纽菲尔德(Jeremy Neufeld)提出这样的担忧。

台积电创始人张忠谋曾多次指出,人才短缺是在美国开设晶圆工厂的主要挑战,中国台湾地区就拥有专门从事芯片行业的大量合格人才。张忠谋在今年4月重申这一点,他解释说,中国台湾地区在半导体制造方面有一定的竞争优势。这些优势几乎完全与人才有关,而提高美国生产能力的主要限制是缺乏制造业人才。

芯片制造人才普遍短缺

虽然目前的半导体工厂高度自动化,但它们仍然需要大量的工人来建造,而且一旦建成投产,还需要工程师和工程技术人员来运行。一位曾在台积电和高通工作现在美国从事芯片开发的业界人士对《财经》记者表示,半导体行业发展关键在于人才,造芯片不是买了机器就能造出合格芯片,芯片(制造能力)有很多指标,需要人工调试,需要长期培养人才。

“芯片人才即使有博士学位,也需要长期知识积累和训练。芯片从设计到制造牵涉的环节很多,每个环节需要几十年积累才能做好,三星和台积电这些企业都是有长期积累,并且在所在地有很大的人才库作为支撑。”该人士举例说。

人才短缺已经在制约半导体制造业回归美国,成为英特尔、三星、台积电等公司在美国建立半导体研发和制造工厂的障碍,运营这些工厂所需的技能人员不足已经开始让半导体回归战略打折扣。

“人才竞争非常激烈。这也是一个卖方市场,意味着对人才的需求大于目前的供应。”英特尔人力资源、人才规划和收购副总裁辛迪·哈珀(Cindi Harper)表示。

英特尔负责员工政策的主管大卫·沙侯廉(David Shahoulian)也认为,吸引和留住人才更加困难,员工等待绿卡的时间越来越长。“这对我们来说是个问题,这对科技行业的其他公司来说也会是一个问题……你会看到更多这类职位被转移到海外。” 沙侯廉说。

不仅是大型企业,创业企业也被人才短缺问题困扰,这些企业是在半导体回归美国这一政策导向下应运而生的。iDEAL Semiconductor是一家成立五年的无晶圆厂节能半导体设计公司,位于宾夕法尼亚州阿伦城,正面临半导体人才短缺的掣肘。该联合创始人兼首席执行官马克·格拉纳汉(Mark Granahan)指出,这种短缺并不是少了某些特定人才或者特殊功能,而是普遍短缺。

格拉纳汉原本希望iDEAL能在今年秋天开始运营,但新厂需要熟练工。他曾花费一年时间在世界各地寻找一位拥有博士学位的工程师,又耗费九个月时间才给这名工程师办完工作签证,才能让他从欧洲来美国工作。

 “如果这个国家有一个积极的移民立法议程,引进更多有才华的STEM人才,可以为自己带来很多好处。我们遭遇的问题并不是个别现象,我相信英特尔、苹果、微软和高通都面临着同样问题。” 格拉纳汉说。

半导体企业的担忧并非夸大其词,美国半导体协会与牛津经济研究所合作报告显示,与制造业和其他所有行业相比,半导体行业雇佣的拥有大学以上学位的工人比例要高很多,达到56%,普通制造业则为27%。

这组数据折射出美国缺乏STEM教育高等人才这一现状,从电气工程到计算机科学,美国目前在STEM领域培养的博士和硕士学位人才不足以满足芯片工厂的用工缺口。近年来,随着民粹主义浪潮兴起,美国对STEM教育投资不断下降,这意味着与大多数国际竞争对手相比,美国本土出生的 STEM 高级学位获得者更少。

美国劳工统计局报告称,从2020年到2030年,STEM工作职位空缺将增长11%。与此同时,中国每年获得STEM高等学位的人数已经超过美国,尽管美国在人口比例上仍处于领先地位。而且中国的STEM劳动力比例每增加一个百分点,美国就必须将自己的STEM劳动力比例增加四倍才能跟上中国的步伐。

完成这样的增长比例美国需要大量引进外籍人才,美国人口普查局社区调查数据显示,从2015年到2019年,美国半导体制造业聘用的STEM博士有75%出生于海外, STEM硕士毕业生中有60%是外籍。这使得该行业对拥有高端STEM学位国际人才依赖程度是其他行业九倍以上。       

由于半导体涉及高技术含量工作,具有必要经验的大多数人才不在美国。具有特定行业知识和经验的员工是至关重要的,正如美国半导体行业协会2018年向美国国家标准与技术研究院解释的那样,经验丰富的工人对晶圆厂至关重要,因为新员工往往缺乏能立即上手工作的技能。许多从美国高校毕业的学生拥有优秀的工程或计算机科学技能,但往往缺乏行业特定技能和高效作业所需的软技能。

上述半导体业界人士举例说,半导体行业需要长时间积累学习软技能和经验,以芯片设计的自动化软件为例,这种东西就是别人开源给你,有公开论文,但如果没积累就看不懂。这方面领先的业界公司Synopsys和 Cadence花费几十年从最基础开始做,在美国大学做最基本模型,然后在业界进行调试加功能,这个过程中很多晶圆工厂都提供数据参数帮助改善软件性能,这其中每个环节都需要有经验专业人士完成。

再比如,全球能熟练操作EUV光刻机的工程师也为数寥寥。即使研究所给出了设计参数,在制造环节,工人也不可能简单按照参数去完成生产,需要根据实际情况根据不同的机器进行调试,才能提高最终产品的良品率。

反移民浪潮阻碍人才引进

据乔治城大学安全与新兴技术中心(CSET)报告估算,受芯片法案推动而在美国设立的晶圆厂大约能带来2. 7万个工作机会,但如何寻找合适的人才则是艰巨任务,即使从其他行业和学术界招聘也填不满缺口,除非可以从国外招聘顶尖人才,否则将有数千个新职位空缺。这对于尖端晶圆厂来说尤其如此,它们需要来自世界各地的顶级工程师相互合作。

由于大多数毕业生没有足够的工作经验来胜任半导体晶圆厂最需要的工程岗位,许多有经验的工人需要从韩国、中国台湾等海外国家和地区招聘。  CSET估计至少需要3500名外国工人来为新建晶圆厂工作。

某些对技能需求不算太高的岗位可能不需要从海外招募人才,其中一些工人可以从其他行业和美国大学招聘,但从其他行业挖角也要考虑到,有可能会总体削弱美国在关键科技领域的实力。

从海外招人并非易事,美国当今的政治环境是最大阻碍,过时的移民制度以及日益高涨的反移民情绪,在美国最需要新一波移民潮的时候,却阻断了外国STEM人才的流入,这一点从特朗普政府时期加大对中国理工科留学生签证限制就可见一斑。中国是美国STEM外来人才最大来源国。

这种反移民情绪直接造成移民政策不能与时俱进,纽菲尔德认为,美国已经30年没有更新移民签证上限,这导致越来越多的海外人才把目光投向美国之外,同时削弱了美国初创公司和尖端公司从世界各地吸引最优秀、最聪明的人才来开拓技术前沿的能力。

H-1B工作签的低中签率是美国当前高技术移民的症结之一。美国公民及移民服务局数据显示,目前大约有58万外国工人持有H-1B签证,只占美国劳动力和移民人口一小部分,未能满足其为顶尖、创新公司提供人才的目的。美国国会对H-1B签证持有者年度入境人数设定上限,该上限远远低于劳动力市场需求,以至于自2014年以来的每一年,都采用摇号系统抽签。这意味着每年都有成千上万的海外高技能工人试图来到美国,但最终抽签失败,这造成美国公司和海外人才双输局面。

亚利桑那州是美国高新制造业中心,早在台积电设厂前,英特尔就在该州有大型半导体制造工厂,就是这样一个高新制造业大州却一直饱受人才缺乏困扰。该州商会前会长格兰·哈莫(Glenn Hamer)对《财经》记者指出,缺乏高端技术人才是美国高新制造业面临的困境,商会大力推动移民政策,确保美国是吸引最多人才的磁场,例如赞助H-1B签证政策和绿卡政策,试图将制造业人才引进美国以及在大学中吸收相关人才,以弥补劳动力不足。       

长期以来,美国一直是受过高等教育、渴望寻找最佳职业机会的外国人理想移民目的地,美国企业和美国整体经济将从中受益。但如果美国继续如此严格限制技术移民,这种优势地位可能会输给英国或加拿大等国。英加两国已经在进行旨在吸引高技术年轻人的移民改革,例如,英国允许一些名牌海外大学毕业生无需雇主担保直接来英国工作2年-3年。

美国半导体人才短缺一方面是因为移民政策造成,另一方面也反映出制造业从美国转移这一趋势。美国国会研究服务处数据显示,几十年来,美国在全球半导体制造能力中的份额一直在稳步下降。1990年,美国半导体生产约占市场40%,到2020年,这一比例降至12%左右。虽然美国在全球芯片产量方面并非垫底,欧盟占全球芯片产量7%至8%,其他几个国家甚至更低,但美国的下降势头并未减弱。

伴随这一趋势的是美国高端人才逐渐从制造业流向能获得更多经济收益的行业。20世纪80年代是一条分界线,银行业在七十年代开始放松管制,1980年之后很多年轻高等教育人才进入金融行业。从美国商学院毕业生的去向就能看出来,他们过去常去大型制造业工业公司,比如通用电气公司等等。随着时过境迁,制造业已经无法吸引更多商学院毕业生。

20世纪五六十年代乃至70年代早期的美国在半导体制造业人才方面占据优势,但人才逐步开始转向利润更高行业,即便半导体制造业领域人士选择留在本行,也开始集中到设计端。

培养本土人才

如今美国国内已经形成共识,要逆转这种人才外流与短缺是重振美国芯片制造业的关键,美国政府已经开始加大对STEM人才培养的投入。通过的法案明确表示,要为更多美国人提供STEM机会,授权对STEM教育和培训进行新投资,从K-12到社区大学、本科和研究生教育。约有2000亿美元用于科研,包括向国家科学基金会划拨810亿美元,向地区科技中心划拨100亿美元,以及向能源部划拨680亿美元。

美国是一个联邦政府,州政府和地方拥有很大自治权,如何推进联邦政府层面政策靠的不是自上而下,而是自下而上,更多时候是由企业主导,来调动各方资源实现既定目标。亚利桑那州立大学副教授阿诺德·马尔茨(Arnold Maltz)对《财经》记者解释了这种自下而上的体制如何运行。        

“美国情况很特殊,这种事情不是政府主导,企业如果需要STEM技工,他们需要说服社区学院设立相关项目,然后找到老师教授相关课程,这需要花费两到四年时间。”马尔茨解释说,美国模式是自下而上,本地和州层面最为重要,联邦层面反而次之。联邦政府确实会投入很多资金,商业部也有很多项目促进制造业,但联邦政府不会过多干涉,他们只是关注如何使用资金,然后由地方根据各自特色自主执行。

“我们有一些培训基金可供申请,但这些都在基层层面,而不是联邦政府主导。大企业会去与社区学院或大学商谈如何发展人才供应,双方彼此交流供需要求,然后学校会向联邦政府申请资金,例如,商务部和教育部可能有相关项目,学校也可以从公司取得资金。反之,公司不会要求联邦政府帮助他们开发劳动力人才,这不是美国模式。”马尔茨认为,要想让半导体等制造业回归,培养STEM制造业人才的社区学院非常关键。

英特尔已经开始着手为自己在美国的工厂培养人才,该公司此前斥资200亿美元在俄亥俄州建造两家新的芯片工厂,旨在提高产量,以满足日益增长的半导体需求。这两家工厂目前正在建设中,还是农田状态,拜登总统曾来到位于哥伦布的在建厂区,并将这里称为美国半导体制造业的“梦想之地”。

拜登政府希望在世界最尖端科技公司帮助下,把美国变成一个高端半导体制造中心。由于华府愿意提供补贴,英特尔将再投资800亿美元。与此同时,俄亥俄州哥伦布地区根本达不到为两家芯片工厂配备技术工人的要求,更不要说计划中的八家工厂了。

俄亥俄州共和党籍副州长乔恩·赫斯特德(Jon Husted)认为,该州需要一支STEM劳动力队伍,他们对包括俄亥俄州立大学和哥伦布州立社区学院在内的哥伦布市高等教育机构网络能够迅速增加该地区劳动力感到乐观。        

英特尔正在与该地区大学和社区学院合作解决STEM人才问题,并计划在未来十年投入约1亿美元用于新的STEM项目。除了这项投资,美国国家科学基金会还将额外投资5000万美元。英特尔人力资源、人才规划和收购副总裁哈珀表示,这意味着将有1.5亿美元用于半导体制造的教育和研究。我们致力于帮助培养从早期教育到中学教育的STEM人才,这是应对劳动力挑战的最佳长期战略。

虽然有了资金支持,但能否成功吸引美国学生学习STEM专业仍是未知数,特别是在疫情之下美国大学入学率呈现下滑趋势。位于哥伦布市的州立社区学院校长戴维·哈里森 (David Harrison) 就担心,高教届人士能以多快速度说服成千上万的学生报名参加STEM课程,并且他的学院仍然缺乏教授芯片制造的必要基础设施,校方需要华府提供更多支持。

这些学生从培养到成为真正的半导体专业人员还需要很长的道路,他们不具备经验丰富的半导体专业人士所拥有的隐性知识,需要向那些曾在尖端制造工厂工作过的技工学习,因此从世界各地招募顶尖人才仍然必不可少。

从长期来看,美国对STEM人才投资是否有回报,一定程度上取决于美国国会在STEM移民问题上的应对方式,但目前没有什么转变迹象。参议院商务委员会主席玛丽亚·坎特韦尔(Maria Cantwell)对此非常担忧,她希望自己能把所有人摇醒。在她看来,虽然经济和地缘政治局势最终会迫使国会向高技能外国工人敞开大门,问题是现在做还是等到十年后做。“如果再等十年,美国会后悔的。”

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