數十年前，半導體產業的研究引發微電子革命，以至於今日現代生活包括通訊、計算、娛樂、醫療保健、能源和交通運輸等等，都依賴於半導體技術。因此，微電子科技對於經濟和國家安全非常重要。

在不斷提高微電子性能和功能的激烈競爭中，必須同時降低成本和功耗，於是微電子組件的結構就變得越來越小和更密集。這種微型化需要在材料、工具和設計方面持續取得突破，從而使零組件內的關鍵結構尺寸，可以小到僅有幾個原子的大小。

尺寸減小的同時，數位訊息存儲和處理能力也顯著增加，要製造如此小規模的零組件，不僅依賴於研發方面的投資，還依賴於相應的封裝設施，以製造先進的集成電路和組件。

2022年，美國國會已經透過跨黨派所共同提出的CHIPS Acts法案，並撥款超過520億美元，以擴大國家的半導體製造基礎並加速微電子研發。CHIPS Acts法案帶來的重大投資為國內製造提供機會，並推動未來的微電子研發創新生態系統。

美國是半導體微電子革命的發源地，在半導體技術的發展和應用方面也一直引領著世界。然而，國際競爭激烈，持續的領導地位並不是確定的。CHIPS Acts的投資法案，提供一個激厲人心的機遇，可以重振國內微電子研發生態體系，同時也擔負著國家發展和經濟安全的艱巨責任。

如此複雜的製造和鉅額成本的投入，使得建立一個領先的矽製造廠需要數百億美元。如今，全球只有三家公司廠商，得以競相製造最新一代的先進邏輯設備。

CHIPS Act法案，旨在未來五年內，白宮和聯邦部門和各機構將共同努力推動四個相互關聯的目標：

-促進和加速未來一代微電子的研究進步
-支持、建立和搭建從研究到製造的微電子基礎設施
-培育和維護微電子研發與製造的技術人才
-創造一個活躍的微電子創新生態系統

目標1.促進並加速未來一代微電子的研究進步。
材料研發對滿足各個領域和應用領域的需求非常重要。為了實現能源效率、訊息傳遞速度和頻寬，則需要新的材料。例如，正在開發的基板材料，包括碳化矽（SiC）、磷化銦（InP）、氮化鋁（AlN）或鑽石。新的材料擴展奈米電子器件提供的功能。然而，盡管有許多令人振奮的突破，但是將新材料引入複雜的微電子工藝流程之中，通常需要數十年的努力和數十億美元的投入，才能將概念轉變為量產。為了讓新材料發揮其潛力，需要新的方法來大幅降低所需的時間和成本。

提高電路設計、模擬(電腦軟體）和仿真工具的能力，對於持續創新和器件尺寸的縮小非常重要。製造的創新，需要在進行原型設計或昂貴實驗之前，對電路性能和製造過程有深刻理解，這可以透過電腦數位模擬來實現。

目標2：建立微電子基礎設施
第二個目標專注於從小規模材料的製造，到大規模，以及先進的組裝、封裝和測試的研究基礎設施。

微電子研發在每個發展階段都需要適當的設施和相關的專業知識。此外，每個階段的資源都必須連接起來，以確保新的創新能夠快速沿著技術發展路徑前進。

在晶圓廠製造的晶圓，特別是在中間流程中，由於(在美國)研究設施功能有限，無法做進一步加工，CHIPS Acts法案的投資將有助於填補這一差距。透過基礎設施的投資以及新的公私合作夥伴關係，這些努力旨在為晶圓規模的研發提供高效、負擔得起的共享資源網絡，並發展芯片集R&D生態系統。

微電子產業離不開超純無雜質和幾乎無缺陷的材料。新電子、磁性和光子器件的開發也依賴於合適的材料供應。研發單位的強烈關注這些新型材料，並正在積極開發用於相關應用的設備、電路和系統。

目標3.發展並維持微電子研發到製造生態系的技術隊伍
美國在微電子領域的領導地位需要強大的國內勞動力支持。一項分析報告顯示，截至2020年，半導體產業直接和間接支撐的美國就業崗位， 總數為185萬。

分析於2021年發布以來，2023年在美國從事該產業研發、設計和製造活動的直接雇員人數從27.7萬增至34.5萬。這些工作的各教育水平的平均工資明顯高於其他產業，與勞工統計局的數據一致，該數據顯示，半導體和電子元件製造產業的平均工資，幾乎比私營部門的平均工資高出50%。

該產業中需求量大的STEM職位主要由工程和計算機軟件開發職位主導，通常需要學士或更高學位，對於擁有學位的專業人士的需求日益激增，尤其是在博士層次上。2010年至2019年期間，計算機和訊息科學博士以及數學博士的公司聘用量大幅擴大，其中計算機和訊息科學博士的公司聘用量增加103%，數學科學博士的公司聘用量則增加160%。(STEM是科學(Science)，技術(Technology)，工程(Engineering)和數學(Mathematics)四大科目的英文縮寫)

在半導體和其他電子元件製造產業，外國出生的科學家和工程師佔高技能技術工作者的41%。外國出生的人士在所有科學和工程職業中占30%，並且擁有工程、計算機科學和數學的博士學位超過一半。

在美國完成STEM研究生教育的外國學生相對來說，獲得永久居留身份的選擇相對有限，因此許多人返回自己的祖國或移居至其他具有簡化高技能移民程序的國家。此外，過去十年間選擇進入微電子產業的國內學生人數有所下降。

目標4：創建一個充滿活力的微電子創新生態系統
第四個目標聚焦於整個研發領域，期待創建一個活躍的微電子生態系統，以加速轉向更多商業應用。

在半導體產業中，長期以來一直有效地使用路線圖(Roadmaps)來整合協調，使研究、投資與技術進步的共同步調保持一致。如果路線圖被廣泛信任並經常更新，它們將非常有價值。此外，這些路線圖定義預期的進展前沿，使得創新和研發可能超出這些預期。

要將研發轉化為商業實踐需要很長的時間視野，這帶來額外的挑戰。新技術通常需要10到15年的時間，從研究發表到創新達到大規模商業生產。依賴於複雜科學突破的技術可能需要更長的時間。例如，極紫外光刻技術工具需要40多年才能被納入高容量生產。

如果要在微電子領域的保持領導地位，需要克服設備和製造方面的重大挑戰。因此，需要創新那些從實驗室到生產現場的新材料和器件，以促進功能和性能的持續進步。成功建立從實驗室到生產現場的途徑， 需要加強關注基礎科學與製造技術。

半導體供應鏈的性質是全球性的，正如微電子創新生態系統一樣，其中研究設施和人才遍布全球。利用盟友和合作伙伴支持的資源和努力、促進人才流動和研究合作的機會、確保安全的供應鏈、以及促進保護研究、技術和知識產權的法律和監管框架將非常重要。

來自美國企業的半導體研發資金是最大的來源。美國半導體產業一直將其年收入的約20％投入研發，這是全球任何其他國家半導體產業的最大佔比。在2021年，這筆資金在一年內超過500億美元。因此，美國企業依賴於保持對外國市場銷售的訪問權，以推動使它們成為全球領導者。

未來發展方向
CHIPS Acts法案的投資為我們提供一個獨特的機會，不僅激勵國內半導體製造業，還加強微電子研發生態系統，以推動美國在未來的競爭地位。隨著這些歷史性計劃的實施，半導體產業正在迅速演變，而一昧地因循守舊則無法取得成功。

目前的學科分工、機構、學術界和工業界之間的分歧，都構成嚴重的障礙，阻礙技術發展過程中的創新。CHIPS Acts法案旨在減少或消除這些障礙，促進各個環節的合作，促進學術界、工業界和政府之間的合作，並在各種努力之間搭建橋樑，創建一個網絡，使微電子創新能夠加速向市場轉型。

微電子已經成為日常生活中許多方面的必需品。半導體對於美國的經濟和國家安全非常重要，並且已經成為日常生活中許多方面的必需品。這些例子包括汽車、醫療保健、航空航天、虛擬現實、金融系統、電子商務、太空衛星、國防、能源、計算、農業和電信。隨著微電子設備的普及，其關鍵性能要求變得越來越多樣化。

在2023年，美國國務院確定五個目標國家，這些國家有望符合美國微電子戰略-哥斯達黎加、巴拿馬、越南、菲律賓和印尼。美國國務院並且與經濟合作與發展組織（OECD）合作，對這些國家進行獨立的生態系統評估，以提供組裝、測試和封裝子產業能力建設的路線圖。這些評估將考察經濟因素，如勞動力發展需求、基礎設施、法律、吸引投資的人才培養、彌補監管漏洞，以及提高半導體設施的物理和知識產權保護上。