美國常指責其他國家政府把手伸進特定產業,造成不公平的競爭,阻礙了全球化資本主義市場完全開放的前景。現在,為了繼續維持在全球半導體產業和關鍵技術的主導地位,美國聯邦政府也正在把手伸進半導體產業。根據華盛頓郵報報導,美國政府已投資數十億美元,在紐約州的Albany地區大規模動工,正在開闢新的半導體科學園區,並且已經著手研發新一代的晶片導電技術和材料。
華盛頓郵報指出,為了延續在半導體製造和技術領域的優勢,美國政府已啟動一項45億美元的投資計畫,在紐約州Albany市半導體科學園區內北方20英里的Saratoga郡,建設全新的奈米製程矽晶圓製造廠。紐約州政府也首開先例,提供金額同等於13億美元的賦稅補貼和銀行優惠貸款等措施,主動支援這個正在興建中的矽晶片晶圓廠區。
此外,美國政府也投入數億美元的資金,從2001年開始在紐約州立大學內設立奈米級科技和工程學院(The College of Nanoscale Science and Engineering;CNSE)。現在CNSE已經建立起一套具備產業級規模、符合高標工業衛生環境標準、面積廣達8萬平方英呎的無塵室設施,可用來製造和研發先進矽晶片。除此之外,CNSE最近更以6500萬美元收購新世代超短紫外光(Extreme Ultraviolet;EUV)製程設備,搶先佔據先進半導體製程灘頭堡。而目前為止,全球只有兩套超短紫外光EUV製程設備可以運作。
以CNSE為聯絡核心,這個由美國政府主導的新半導體科學園區,已經吸引超過200家的晶片設計和製造廠商進駐,CNSE也提供上述無塵實驗室和其他製程設備給相關廠商使用。例如除了IBM,GlobalFoundries最新28奈米製程的Fab 8晶圓廠也正在Saratoga大興土木。值得注意的是,GlobalFoundries本身就看好EUV光罩製程在28奈米以下微型化製程的技術優勢,正可利用CNSE的先進EUV製程設備,在晶圓製造過程中事半功倍。這或許能部分解答為什麼GlobalFoundries會選擇紐約州作為28奈米新晶圓廠落腳之處的重要原因之一。
華盛頓郵報進一步指出,美國政府正在建構一個「後矽谷」(post-silicon)的新半導體研發與製造環境,這個環境將密切整合大學先進研究機構、半導體晶片產業和聯邦政府相關部門,而CNSE已成為這個政府主控下半導體產業網路的重要一環。目前主持CNSE的物理學家Alain Kaloyeros就不諱言地表示,「我們是美國半導體產業的最後一道防線。」
除了重新打造自己的半導體產業製造基地外,美國政府也正在積極投入研發新一代晶片導電技術和材料,從金字塔頂端啟動「後矽谷」半導體產業的領先地位。這已成為美國半導體產業分配研發資源的優先考量,而石墨烯(graphene)正是美國半導體產業的研發重點。因為石墨烯具備比傳統矽晶片高出百萬倍的導電性能,因此被視為是頗具潛力的晶片上互連層(interconnection layers)替代材料。用石墨烯製作的碳雙極電晶體,能同時利用電子與電洞(electrons of holes),取決於是否施加正電壓或是負電壓。另一方面,矽電晶體則是單極的,只能使用單個電荷載體或者是電洞,依照元件是n或p型來決定正或負電壓。
CNSE的研發團隊便正在實驗石墨烯材料,透過控制電子行為來傳遞訊息。除了CNSE之外,美國萊斯大學(Rice Univ.)也正在研發將石墨烯材料應用在類比電路,這項計畫有美國國家科學基金會(NSF)與美國國防部高等研究計畫局(DARPA)在背後大力支持。另外,美國Rensselaer理工學院和IBM也正在開發藉由開啟石墨烯的能隙、來達到開關電壓的效果。
美國政府對於半導體製程與技術的態度如此積極其來有自。從率先成功研發真空管、電晶體到矽晶片等,美國都是全球半導體產業的核心。但是近年來這個明顯優勢已經越來越被拉近。中國和南韓政府長期對本國半導體產業進行各項補貼優惠和政策支援,之前就讓美國經濟分析師們不斷示警,美國半導體產業的全球競爭力正不斷下滑。加上越來越多的半導體製造廠移轉到海外,2008年金融風暴前,美國在全球半導體產業的市佔率已經停滯好一陣子,同時期更多的半導體製程設備也移往海外晶圓廠。當半導體製造的重心越來越移出美國境內時,許多更基礎的半導體研究、更高階的製程技術、更新穎的製程器具和系統工具也都隨之停頓下來,半導體晶片的出口規模也因此萎縮。
Alain Kaloyeros就明白指出,光靠奈米科技或是半導體產業,不足以支撐美國3.3億人口的生計,但是半導體產業就是帶動整體經濟架構的關鍵環節。因此美國政府這項「後矽谷」半導體科學園區興建計畫,正是為了提振本國半導體產業景氣和就業機會。不僅如此,也要透過將半導體製程「根留美國」的計畫,拉抬關鍵零配件和重機械設備製造產業的發展,進一步活絡美國經濟成長的動能。