半导体工程师2023-05-31 10:36发表于北京
KaiZeEe一开始并不想从事半导体行业。事实上，他十几岁的大部分时间都在美国寄宿学校打高尔夫球，并渴望成为职业球员。但当大流行来袭时，他决定回到他的祖国新加坡服两年义务兵役，并开始在周末探索其他职业选择。
最终引起他兴趣的话题之一是可再生能源。研究一种称为热光伏的电池技术让 Ee 意识到半导体的重要性。他在接受采访时说：“我不仅看到了半导体在许多技术系统中的流行程度，还看到了它未来的适用性，而不仅仅是在可再生能源中。”
21 岁的Ee 是印第安纳州普渡大学的一名国际学生，他恰恰代表了美国在努力重新获得芯片制造强国地位的过程中更需要的人。乔·拜登总统去年签署成为法律的 CHIPS 和科学法案已成为他的政府对抗中国技术和制造业主导地位战略的基石。该立法拨出近 530 亿美元用于将半导体工厂带回美国海岸，其中四分之一专门用于投资研究和创造就业机会。
组建员工队伍对于该计划的成功至关重要。Ee 是报名参加该大学夏季半导体项目的近 60 名学生之一，明年，他想在普渡大学的 NanoX 实验室工作，该实验室为人工智能制造硬件——这是一个“现在超级热门的话题”，在他的演讲中字。
半导体芯片现在几乎支撑着我们生活的方方面面，为从智能手机到洗衣机再到汽车的各种设备提供动力。至关重要的是，它们还为先进的武器系统和人工智能提供动力，使它们成为拜登与中国不断升级的竞争以及他希望巩固美国技术领导地位的焦点。
“美国发明了半导体。1990 年，我们生产了全球近 40% 的芯片。现在，我们只生产 12%，”商务部长吉娜·雷蒙多 (Gina Raimondo) 是政府雄心勃勃的半导体推动计划的主要传道者，她最近在推特上写道。
“这是真正的行动号召，”普渡大学本科生研究办公室主任约翰·豪瓦特 (John Howarter) 说，他帮助运行半导体暑期项目。Howarter 说，对于很多工程专业的学生来说，“他们对自己将要从事的工作有一定的自豪感，我认为他们希望感觉自己正在为一些重大而重要的事情做出贡献去帮助社会。”
根据半导体行业协会 (SIA) 的数据，自 CHIPS 法案首次出台以来，公司也响应了号角，在美国宣布了 50 多个新的半导体项目。通过这些项目，这些公司计划创造超过 44,000 个新工作岗位。
该行业现在担心的是美国是否有足够的技术工人来填补这些工作岗位。现在的问题是如何建立有效的工程人才管道，使美国成为全球半导体强国。
谈论芯片行业就不可能不谈论一家总部位于台湾的公司：台积电，简称台积电。该公司占据了全球半数以上的半导体生产市场，生产了 92% 的最先进芯片。
其最新的大规模扩张是在 CHIPS 法案通过几个月后宣布的，位于亚利桑那州凤凰城，除了 2020 年宣布的另一家工厂外，该公司正在那里建造一座新工厂——或者用半导体术语来说是晶圆厂。是其最初投资的两倍多，达到 400 亿美元，并表示这两个设施将直接创造 4,500 个就业机会。
但其中数百个职位最初将由从该公司台湾工厂乘包机飞来的工程师和派往台湾接受培训的美国工程师填补，这凸显出缺乏熟练的美国人才。
“如果你想把制造业带回美国......你必须拥有半导体专业知识，你必须拥有知道如何运营晶圆厂以及如何建造晶圆厂的人，因为每个晶圆厂都非常具体芯片，”美国科学家联合会新兴技术和国家安全副主任 Divyansh Kaushik 说。“很难发展这种专有技术。”
麦肯锡估计，到 2030 年，美国的工程师和熟练技术人员的数量将比其各行业的需求少 30 万和 9 万。根据Information Technology 上个月的另一份报告，尽管半导体对世界来说比以往任何时候都更加重要，但在过去的二十年中，获得许多半导体工作必不可少的电气工程学位的美国学生比例显着下降和创新基金会 (ITIF)。德勤预测，未来几年美国芯片行业尤其面临 70,000 至 90,000 名工人的迫在眉睫的短缺。
“你可以在厨房里拥有所有高档设备、最好的器具和厨刀或其他任何东西，但最终，除非你有最好的厨师，否则人们将无法利用你所做的所有投资”考希克说。“而最优秀的厨师却处于稀缺状态。”
“如果我们不投资于美国的制造业劳动力，那么我们花多少钱都没用。我们不会成功，”雷蒙多今年早些时候在乔治敦大学的一次演讲中说。“如果我们要应对这一劳动力挑战，我们既需要对自己诚实，也需要创造性地提出解决方案。”
已经有了一些进展。台积电、英特尔和美光等芯片制造商正在与亚利桑那州和纽约的当地社区大学合作——他们在这些地方斥资数百亿美元建造新的晶圆厂，预计将共同创造近 20,000 个就业岗位。这些计划主要针对所需半导体劳动力中的最大部分：在工厂车间工作的技术人员。培训这些技术人员通常需要更短的时间，证书课程或两年制副学士学位可为他们提供足够的基础。公司和行业协会也在开展其他举措，例如为退伍军人提供技能再培训计划。
“退伍军人是一支高素质、非常可靠的劳动力队伍，”半导体行业协会半导体设备和材料国际 (SEMI) 首席执行官 Ajit Manocha 说。“这只能解决部分问题，但它是解决方案的重要组成部分。”
较大的机构也在大力推动人才管道的开发。普渡大学今年早些时候任命了一位“首席半导体官”，Mark Lundstrom，他非常肯定他是全国唯一拥有此类头衔的人。普渡大学的半导体计划大约在一年前启动，其中包括专门针对该行业的本科和研究生学位，Lundstrom 说，“在我们真正确定 CHIPS 法案将通过之前，但我们觉得我们等不及了。”
到目前为止，伦德斯特伦对学生的好奇心和兴趣感到鼓舞，他指出 Ee 所在的暑期项目收到了近 500 份申请。这是大学预期的 10 倍，大大超出了该项目的容量。
但是洁净室里有一头大象，这是美国最令人担忧的政治问题之一：移民。
随着与中国的技术竞争加剧，在美国本土建立一支完全在国内的劳动力队伍将需要时间，而华盛顿可能没有时间。虽然培养美国人才为芯片工厂配备人员的努力如火如荼，但人们几乎普遍认为这还不够。美国不仅需要快速培养新的工程师；它还需要让像 Ee 这样来到这里的人更容易留下来。
“我们制定了一些计划，试图帮助确保学生在七年级之前能够学习代数，因为如果他们不能在这方面取得成功，他们可能就无法进入工程计划，”伦德斯特伦说。“我们正在处理的管道在未来十年内已得到很好的修复。”
这条管道是否足以满足美国半导体行业的需求？“我不这么认为，”他说。“我们必须应对移民挑战——我的意思是这是这个国家拥有的竞争优势。来自世界各地的聪明人都想来这里，如果有机会，他们愿意留下来，我们需要让他们更容易做到这一点。”
自 20 世纪 80 年代以来，美国的科学、技术、工程和数学 (STEM) 教育一直在下滑，由于将数千个制造业工作岗位外包到海外，加速了下滑。战略与国际研究中心去年的一份报告将美国 STEM 差距归因于大学学位的高成本和时间、无法获得必要的高中课程，以及这些学科的合格教师短缺。“虽然目前 30% 的职位空缺在大多数大都市地区的 STEM 领域，但平均而言，只有 11% 的美国人口拥有 STEM 学位，”报告称。
国际学生占美国更高级工程课程的大部分。（本科或更低水平的情况并非如此。）根据 ITIF 报告，从 1997 年到 2020 年，授予外国人的学士和硕士学位数量增长了 110%，而美国公民的这一比例仅为 18.2%。
半导体企业需要的硕士、博士工程师可能比技术人员少，但绝对是制程中必不可少的，国内更是供不应求。“在研究生阶段恰恰相反——国内学生在那里占少数，”伦德斯特罗姆说。“半导体一直是最依赖国际人才的领域之一，所以这是一个问题。”
大多数外国学生依靠 H-1B 签证计划，该计划每年通过技术行业不成比例地使用的抽签系统让各行业的65,000人入境。尽管已经做出了一些努力来做大蛋糕，包括为 STEM 项目的毕业生提供更长时间的培训签证，以及为高级学位持有者提供额外的配额，但这仍然只是杯水车薪，以及在分配的三年后留在该国的途径通过绿卡申请 H-1B 的申请积压在许多情况下甚至可以延续数十年。
“很多这样的公司发生的事情是，他们试图在美国招聘，他们连续两个周期用 H-1B 淘汰，然后他们有同样的工作，但他们必须去其他地方做，” SIA 技术政策主管 Eric Breckenfeld 说。“这只会降低效率。没有理由需要发生。”
多年来改革该制度的几项努力都成为国会政治活动的牺牲品，包括早期版本的 CHIPS 法案中的一项规定，使在技术或半导体等“关键”行业工作的硕士和博士毕业生更容易获得绿卡，这被爱荷华州共和党参议员查克格拉斯利阻止。
雷蒙多上个月在宣布新的国家半导体技术中心的新闻发布会上也承认了这个问题。“由于缺乏迫切需要的移民改革，我们生活在现有的法律约束之下，”她说。
美国与中国日益激烈的竞争，尤其是在半导体领域，也让劳动力辩论重新燃起了一种生存紧迫感。本月早些时候，包括数十名前政府官员在内的 70 名专家签署了一封致众议院特别委员会的关于美国与中国共产党之间战略竞争的信，敦促他们采取更多措施解决 STEM 移民问题。
签署方认为，中国正在“积极”发展自己的 STEM 人才库，其中大部分专注于人工智能和超音速等关键技术。
“中国是我国近期面临的最重要的技术和地缘政治竞争对手，”信中总结道。“拥有世界上最优秀的 STEM 人才，美国很难失去。没有它，我们将很难取胜。”
甚至在美国的盟友和合作伙伴之间，全球半导体人才的竞争也在扩大，欧盟、英国、日本、韩国和印度的政府制定了自己的路线图，以加强它们在全球供应链中的作用。日本在上周末主办 G-7 峰会时将自己定位为全球芯片供应链的关键参与者，与普渡大学和美光科技签署了协议，并与英国建立了半导体合作伙伴关系。
“中国不必依赖世界其他国家——他们自己的团队中有很多人，”考希克说。“我们需要世界其他地方与我们同在。”
在必须做出重大职业决定之前，Ee 在普渡大学还有几年时间，但目前他更愿意留在美国，而不是回到新加坡。
“这实际上只取决于我获得的机会类型或我能够获得的工作类型，”他说。“我看到在美国获得某种类型的半导体相关工作的更大机会”
来源：半导体行业观察
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