得益于具有里程碑意义的美国 2022 年《芯片和科学法案》的颁布，预计新的芯片芯片制造能力和研发的很大一部分将位于美国。但随着美国半导体生态系统在未来几年的缺人扩展，其对具有高度创新的难住半导体行业所需的技能、培训和教育的美国半导体工人的需求也会随之增加。
我们预计，芯片到 2030 年，缺人半导体行业的难住劳动力将增加近 115,000 个工作岗位，从目前的美国约 345,000 个工作岗位增加到本十年末的约 460,000 个工作岗位，增长 33%。在这些新工作岗位中，我们估计大约有 67,000 个，即预计新工作岗位的 58%（以及预计新技术工作岗位的 80%），按照目前的学位完成率，面临着空缺的风险。空缺的职位中，39%是技术人员，其中大多数拥有证书或两年制学位；35%将是拥有四年制学位的工程师或计算机科学家；26%将是硕士或博士级别的工程师。
半导体行业在缩小劳动力市场差距方面面临的挑战也是整个美国经济面临的挑战。对美国和世界未来具有战略重要性的其他高增长科技行业也面临着类似的人才缺口，并正在争夺同样一批经过培训的工人。这些产业和技术包括清洁能源、医疗技术、人工智能、物联网、网络安全、下一代通信、航空航天、汽车和先进制造等。因此，技术工人的短缺对半导体行业和更广泛的美国经济构成了巨大的挑战。
数字是惊人的。对于整个经济而言，到 2030 年底，预计美国将新增 385 万个需要精通技术领域的工作岗位。其中，除非我们能够在熟练技术人员、工程和计算机科学等领域扩大此类工人的输送渠道，否则其中 140 万个工作岗位将面临空缺的风险。
缩小人才差距对于美国经济和半导体行业的成功至关重要。虽然技术行业总体上需要共同努力应对这些挑战，但半导体是未来几乎所有关键技术的基础。首先，应对半导体行业的挑战对于促进整个经济的增长和创新至关重要。但芯片行业面临的技术人才缺口只是经济面临的总体挑战的一小部分。
几十年来，美国半导体行业一直致力于招募、培训和雇用多元化和熟练的劳动力队伍。在全国范围内，芯片公司与社区学院和技术学校、学徒计划、大学和实验室以及地区教育网络建立了长期且不断扩大的合作伙伴关系。随着行业不断发展以满足 CHIPS 投资的需求，公司正在扩大其劳动力发展足迹。与此同时，美国政府必须与工业界和学术界合作，优先采取措施，解决更广泛的经济和半导体行业面临的技能差距。为了帮助实现这一目标，我们提出了三项核心建议来加强美国技术劳动力。
建议 1：加强对区域伙伴关系和计划的支持，旨在扩大半导体制造和其他先进制造领域熟练技术人员的渠道
在新建和扩建的半导体工厂附近的社区和技术学院扩大认证训练营、学徒培训和其他培训项目将是帮助缩小技术人员劳动力缺口的有效手段。针对半导体行业量身定制的课程和教育解决方案将确保学生为未来的就业做好准备。技术人员队伍十分强大，来源广泛，例如高中毕业生和回国退伍军人。
改善当前的人才供需轨迹将是一场艰苦的战斗，半导体行业的公司已经在采取行动。《CHIPS 和科学法案》也为缩小这一差距提供了极好的支持，并应继续协助行业主导的增强技术人员队伍的努力。
建议 2：扩大国内 STEM 人才梯队，培养对半导体行业和其他对未来经济至关重要的行业至关重要的工程师和计算机科学家。
我们的分析表明，攻读 STEM 学位的学生数量不足以满足劳动力市场的需求，而且许多获得 STEM 学位的毕业生并没有进入 STEM 职业。这些毕业生中进入半导体行业的人数甚至更少。应采取政策分三个阶段扩大这一管道：
《CHIPS 和科学法案》通过建立国家半导体技术中心、专注于半导体的美国制造研究所、国家先进封装制造计划、扩大的 NIST 计量研究、国防部微电子共享、国家科学基金会 CHIPS 劳动力和教育基金以及其他机构，为推进上述三个目标提供了重要的潜在支持。这些举措是向前迈出的重要一步，但还需要做更多的工作。我们的分析表明，加强国内 STEM 人才的培养，特别是硕士和博士水平的人才培养，是一项代际挑战。如果美国想要到 2030 年充分满足该行业对技术人才的需求，那么美国就需要采取行动，积极向前推进。
建议 3：在美国经济中留住并吸引更多国际高级学位学生。
扩大美国公民学生在 STEM 领域攻读高级学位的国内渠道的过程将需要数年或数十年才能取得成果。与此同时，我们估计每年约有 16,000 名硕士和博士级别的国际工程师离开美国。仅就半导体行业而言，预计到本十年末，这些人才的流失将造成约 17,000 名硕士和博士工程师的缺口。简而言之，在可预见的未来，仅靠美国公民毕业生无法真正解决拥有高级工程和计算机科学学位的人员的劳动力缺口。
在美国高校，超过50%的工程硕士毕业生和超过60%的工程博士毕业生是外国公民。来自美国院校的大约 80% 的硕士和 25% 的外国 STEM 博士毕业生毕业后没有留在美国，无论是出于选择还是由于美国移民政策。
如此高的比例意味着，提供更容易的获得美国永久居留权的途径有可能立即增加半导体行业和其他具有战略重要性的技术行业的国内人才库。高技能移民政策改革降低了美国公司招募和留住拥有高级学位的国际学生的障碍，有助于弥补半导体和其他关键技术行业面临的近期技能差距。
简介
美国经济面临技术工人严重短缺，这对美国经济增长、技术领先和国家安全构成挑战。这种短缺影响了半导体行业和所有技术依赖型行业，包括未来的关键技术——清洁能源、医疗技术、人工智能、网络安全、下一代通信、航空航天、汽车、先进制造等。解决这一熟练劳动力的挑战是一个具有国家重要性的问题。
这种整个经济范围内的短缺主要涉及两类熟练专业人员：
(1) 具有四年制学位和高级学位的工程师和计算机科学家；
(2)两年制及以下学历的熟练技术人员，并附加在职培训。短缺是由一系列复杂的社会和其他因素造成的：
攻读 STEM 学位的美国学生数量不足。
在追求 STEM 领域的美国学生中，攻读这些领域高级学位的人太少，许多拥有 STEM 学位的学生都在非 STEM 职业（例如金融、商业等）找到工作。
没有足够多的美国学生利用社区学院和其他机构的培训机会来获得先进制造设施中技术人员角色所需的技能。
虽然美国学院和大学吸引了大量来自世界各地的学生来 STEM 领域学习，其中包括大多数攻读 STEM 硕士和博士课程的外国学生，但美国公司往往无法招募和留住这些学生在美国长期工作。
本文受半导体行业协会 (SIA) 委托，总结了包括半导体行业在内的美国整体经济面临的技术劳动力挑战。鉴于到 2030 年国内制造和半导体设计的预期增长，本文重点关注美国半导体行业面临的劳动力缺口。
但鉴于半导体在推动通信、计算、医疗保健、军事系统、交通、清洁能源和无数其他应用领域的创新方面发挥着基础性作用，解决半导体行业的这一挑战对于促进整个经济的增长和创新至关重要。
整个经济体的劳动力差距
全球人才竞争将决定推动未来经济的关键技术的领先地位。清洁能源、医疗技术、人工智能、网络安全、下一代通信、航空航天、交通运输和先进制造等行业都需要熟练的劳动力来促进创新。
美国面临技术人员、工程师和计算机科学家这三个主要职业群体中熟练和受过高等教育的工人的严重短缺。
根据附录中描述的整个经济范围的缺口分析，我们估计技术人员的劳动力缺口为 20%，这意味着这些职业的估计供应仅占估计需求的 80%。对于工程和计算机科学，我们估计劳动力缺口为 39%。
这些差距百分比来自整个经济范围的差距分析，该分析比较了相关技术人员、工程和计算机科学学术项目的毕业生供应情况。这三个职业群体对新职位空缺和替代职位空缺的需求主要基于美国劳工统计局 (BLS) 的 2021-2031 年就业预测。进行了调整，以考虑毕业后离开美国的外国学生，以及广泛职业类别与其广泛学位领域不相符的工人。
拥有必要培训和教育来填补先进技术行业职位的工人的供需之间的差距给美国经济的竞争力和美国的国家安全带来了风险。除非美国采取措施解决这一人才缺口，否则它就有可能在经济领导地位和技术创新的竞赛中落后于全球竞争对手。
半导体劳动力缺口
我们估计，截至 2023 年初，美国半导体行业雇用了约 345,000 名工人。其中约三分之二（68% 或 236,000 人）从事半导体制造，要么制造半导体芯片本身，要么制造半导体制造中使用的专用机械。其余 32% 的劳动力（109,000 人）是设计人员，他们要么自己设计半导体，要么开发设计中使用的专用软件工具 (EDA)。
半导体劳动力主要由技术人员、工程师和计算机科学家（“技术劳动力”）以及其他支持性职业（例如管理、行政、人力资源、销售等）组成。我们估计，该行业大约四分之三的人从事其中一种技术职业，其余 (26%) 从事“其他”支持类别。
预计美国半导体行业将在未来十年内实现健康增长。随着数字化和连通性继续推动经济和现代生活的几乎所有方面的发展，对芯片的需求预计将增长。目前全球芯片行业2022年收入为5740亿美元，预计到本十年末这一收入将增长近一倍，到2030年达到1万亿美元
部分由于《芯片和科学法案》的通过，美国半导体行业有望在这一增长中占据很大份额。据 SIA 称，预计 CHIPS 法案资助的半导体行业已在全国范围内宣布了 50 多个项目，将新增 44,000 个就业岗位。随着 CHIPS 法案下的资金开始流动，其他项目可能会推进，还有一些项目可能会由于 CHIPS 先进制造税收抵免的激励措施而推进。
美国半导体行业的增长将导致就业岗位数量相应增加。我们预计，到 2030 年，该行业将增加近 115,000 个就业岗位，从目前的约 345,000 个就业岗位增加到本十年末的约 460,000 个就业岗位（总增长 33%），相当于我们对年增长率 4.2% 的中期增长预测。在技术劳动力的新职位空缺（85,000）中，我们预计一半将是技术人员（42,600），34%将是工程师（28,900），16%将是计算机科学家（13,200）
除了 2023 年至 2030 年行业扩张带来的新职位空缺之外，半导体行业还需要雇用额外的替代工人来填补现有劳动力的定期流动。
半导体行业也不能幸免于更广泛的经济所面临的劳动力挑战。正如其他关键行业面临缺乏具备必要技能和教育水平的工人来填补未来工作岗位一样，半导体行业也面临着这些相同的趋势。
虽然到 2030 年，该行业预计将增长近 115,000 个就业岗位（图 9），但我们估计，按照目前的学位完成率，大约有 67,000 个岗位面临空缺的风险，即预计半导体行业新增技术岗位的 58%。这 67,000 个空缺职位也占技术职业（技术人员、工程师和计算机科学家）预计新增职位的约 80%。
到 2030 年，预计半导体技术劳动力缺口总数将达到 67,000 人，其中约 39%（26,400 个工作岗位）将出现在技术人员职业中，41%（27,300 个工作岗位）将出现在工程职业中，20%（13,400 个工作岗位）将出现在计算机科学领域。技术员职位通常需要 2 年制或更少的学位，而计算机科学职位通常需要四年制学位。在工程领域的 27,300 个缺口中，我们估计约 36%（9,900 个工作岗位）为学士级别，45%（12,300 个工作岗位）为硕士级别，19%（5,100 个工作岗位）为博士级别。
半导体行业面临的劳动力缺口只是整个经济面临的就业短缺的一小部分。正如本章开头所讨论的，到 2030 年底，美国整体经济预计将创造约 385 万个需要精通技术领域的额外就业岗位。在这些新就业岗位中，除非我们能够扩大这些工人的教育渠道，否则有 140 万个就业岗位可能会出现空缺。如图 13 所示，半导体行业仅占整个美国经济面临的预计短缺的一小部分。
因此，美国半导体行业面临的劳动力挑战不能孤立地看待，因为它是更广泛的经济面临的更广泛的人才缺口的一部分。在将推动未来经济增长的未来技术中，这一挑战最为紧迫，所有这些技术都依赖于半导体作为创新的基础技术。因此，教育、招聘和留住更多技术工人对于半导体行业和整个国家来说势在必行。
政策建议
解决整个经济领域，特别是半导体行业训练有素和受过教育的工人短缺问题是一个与国家息息相关的问题。因为这关系到美国持续的经济和技术领先地位、全球竞争力和国家安全。
《CHIPS 和科学法案》的颁布提供了一个独特的机会，可以采取新的努力来缩小技术人员、工程和计算机科学人才方面预计的劳动力缺口。这需要采取多种策略来增加技术人员、工程和计算机科学领域相关毕业生的供应；更好地吸引毕业生人才进入半导体行业，特别是通过传播意识和激发学生的想象力；并战略性地瞄准国际顶尖人才，以增强美国半导体劳动力的高技能水平。
几十年来，美国半导体行业一直致力于招募、培训和雇用多元化和熟练的劳动力队伍。在全国范围内，半导体公司与社区学院和技术学校、学徒计划、大学和实验室以及地区教育网络建立了长期且不断扩大的合作伙伴关系。随着行业不断发展以满足 CHIPS 投资的需求，公司正在扩大其劳动力发展足迹。与此同时，美国政府必须与工业界和学术界合作，优先采取措施解决更广泛的经济和半导体行业面临的技能差距。
为了帮助实现这一目标，我们提出了三项核心建议来加强美国技术劳动力。第一个建议侧重于技术人员，后两个建议针对工程师和计算机科学家。
建议 1：加强对区域合作伙伴关系和计划的支持，旨在扩大半导体制造和其他先进制造行业熟练技术人员的渠道。
我们估计，如果不采取补救措施，到本十年末，半导体行业的技术人员缺口将达到 26,400 名。在此期间，技术员职位预计将增加 42,600 个，此外还需要更换 91,700 个技术员职位。
相对于工程师的就业市场，技术人员的就业市场通常更加本地化，大多数技术人员都在与晶圆厂位于同一地区的教育机构接受培训。这些工作的人力资本投资较小（近 80% 的技术人员通过证书或副学士学位课程获得为期六个月至两年的认证——见图 14），而且，与此相关的是，这些职业的流动率较高，正如劳工统计局数据所示，并反映在高替代需求中。这些职位较高的流动率也有助于鼓励工业界和学术界之间的经常性雇佣关系。
因此，在新建和扩建的半导体工厂附近的社区和技术学院（见图 15）扩大认证训练营、学徒培训和其他培训项目将是帮助缩小技术人员劳动力缺口的有效手段。针对半导体行业量身定制的课程和教育解决方案将确保学生为未来的就业做好准备。技术人员队伍十分强大，来源广泛，例如高中毕业生和回国退伍军人。《CHIPS 和科学法案》为缩小技术人员劳动力缺口提供了支持，这将继续协助行业主导的增强技术人员劳动力的努力。
建议 2：扩大国内 STEM 人才梯队，培养对半导体行业和其他对未来经济至关重要的行业至关重要的工程师和计算机科学家
半导体行业的工程师和计算机科学家通常接受过四到十年的高等教育。因此，解决劳动力缺口需要采取长期、广泛的方法：1）扩大 STEM 学生群体，2）鼓励更多 STEM 学生从事 STEM 职业，3）激励更多 STEM 专业人士选择在半导体行业工作。在每一个干预点，即使人才供应的边际增长也可能对满足必要的需求产生有意义的长期影响。
各种干预措施可以帮助推进这三个目标，包括有针对性的招聘和教育活动、奖学金、研究金、实践经验、对大学工程项目的支持、新设施和机会等等。《CHIPS 和科学法案》通过建立国家半导体技术中心、专注于半导体的美国制造研究所、国家先进封装制造计划、扩大的 NIST 计量研究、国防部微电子共享、国家科学基金会 CHIPS 劳动力和教育基金以及其他机构，为实现这三个目标提供了重要的潜在支持。重要的是，我们的分析表明，加强国内 STEM 人才储备，特别是硕士和博士水平的人才储备，是一项代际挑战，任何努力都需要从现在开始，以便到 2030 年充分满足行业对技术人才的需求。
STEM 管道范围从幼儿园到博士。提高 K-12 学生对 STEM 兴趣的项目尤其重要，特别是在技术和半导体相关科目中，尤其是在该行业致力于扩大来自代表性不足背景的劳动力的情况下。这对于扩大整体人才库至关重要。
建议 3：在美国经济中留住并吸引更多国际高级学位学生。
扩大美国公民学生在 STEM 领域攻读高级学位的国内渠道的过程将需要数年或数十年才能取得成果。与此同时，我们估计每年约有 16,000 名硕士和博士级别的国际工程师离开美国。仅就半导体行业而言，预计到本十年末，这些人才的流失将造成约 17,000 名硕士和博士工程师的缺口。简而言之，在可预见的未来，仅靠美国公民毕业生无法真正解决拥有高级工程和计算机科学学位的人员的劳动力缺口。
在美国学院和大学，超过 50% 的工程硕士毕业生和超过 60% 的工程博士毕业生是外国公民。无论是出于选择还是由于美国移民政策，来自美国院校的约 80% 的 STEM 外国硕士毕业生和 25% 的外国 STEM 博士毕业生在毕业后没有留在美国。
如此高的比例意味着，提供更容易的获得美国永久居留权的途径有可能立即增加半导体行业和其他具有战略重要性的技术行业的国内人才库。高技能移民政策改革降低了美国公司招募和留住拥有高级学位的国际学生的障碍，有助于弥补半导体和其他关键技术行业面临的近期技能差距。
在整个经济范围内，我们估计每年有 24,133 名外国工程毕业生离开美国。同时，我们预计整个经济范围内工程师的年度劳动力缺口为 26,642 人。对于占这一缺口约 15% 的半导体行业来说，每年招收 3,900 名国际工程毕业生（占每年离职人数的 15%）几乎可以完全解决预计的短缺问题，特别是半导体行业每年短缺的 2,500 名硕士和博士级工程师。
大多数在美国完成高级学位课程的外国人都想留在美国工作，但在参加了一段时间的可选实践培训 (OPT) 计划后最终未能成功获得 H-1B签证。这导致在美国接受过教育的外国优秀人才返回自己的祖国或在另一个提供居留权的国家寻找工作。这些研究生中的许多人都参与过美国政府或美国半导体公司资助的项目，这强调了保留此类专业知识和经验的重要性和好处。在增加国内工程管道所需的时间内，解决这一紧迫短缺问题的改革对于应对这些挑战将非常有效。
旨在留住更多外国人的长期政策，例如放宽外国 STEM 毕业生获得美国长期工作许可和居留权的途径，包括“green card stapling”计划或为半导体创新者保留部分年度 H-1B 签证，可能会在很大程度上缩小这一差距。此外，一些直接的监管变化可能包括保留可选实践培训计划、改进 H-1B 注册系统、有利的签证重新验证试点计划以及减少绿卡系统中的 PERM 等待时间。
重要的是，除了努力增加外国 STEM 毕业生的保留率之外，一些需要高级工程学位的职位必须由美国公民担任，因为这些职位涉及国家安全相关工作。这包括半导体行业中的一些角色，例如为先进武器系统设计芯片。虽然高级技术工人的大多数工作岗位不需要由美国公民担任，但与这些国家安全相关职位相关的关键需求耗尽了本已很小的高级工程项目美国公民毕业生，从而增加了招聘剩余人才的需求，而这些人才中外国人比例过高。
结论
由于所有经济部门对依赖半导体的尖端技术的需求不断增加以及《芯片和科学法案》的颁布，美国半导体行业有望在本世纪末及以后实现快速增长。因此，随着公司扩张和开设新的制造工厂以及半导体设计和研发机构，该行业将需要增加国内劳动力。如果不采取行动来解决具备必要技能和资历的工人的缺口，以填补这种增长带来的就业岗位，美国可能无法充分发挥未来几年预期的产能增长、供应链弹性和技术创新领导力的潜力。
根据我们的预测，到 2030 年，美国半导体行业的劳动力预计将增长约三分之一，增加约 115,000 个工作岗位，其中 85,000 个属于技术岗位（技术人员、工程师和计算机科学家）。除此之外，还需要招聘 153,000 个现有技术职位的替代人员，到 2030 年，员工总数将达到 238,000 人。满足这一需求将是一项挑战，特别是考虑到相邻行业对所有教育水平和技能的合格和多样化人才的竞争。
该报告估计，从 2023 年到 2030 年，半导体行业的劳动力市场缺口为 67,100 名工人：26,400 名技术人员、27,300 名工程师和 13,400 名计算机科学家。
本报告建议扩大现有的教育计划以培训技术人员，特别关注需求大幅增长的地区。80% 的技术人员在 6 至 24 个月内获得了认证，半导体公司已经开始制定和扩大新员工招聘和培训计划。
对于工程师和计算机科学家来说，高等教育项目通常需要四到十年的时间，因此有必要采取更广泛的努力来扩大 STEM 渠道。缩小这些差距需要制定全面的 STEM 战略，首先要提高学生对 K-12 级别 STEM 机会的兴趣。在大学阶段，应该鼓励这些学生从事 STEM 职业，并让他们了解半导体行业的就业机会。行业、教育机构和政府都可以发挥重要作用，让这些机会的好处更加明显。
增加美国公民中工程和计算机专业毕业生的供应，特别是硕士和博士级别的毕业生，其中大多数毕业生是外国人，对于实现经济和国家安全目标至关重要。然而，从短期到中期来看，考虑到培养这些人才需要很长的时间，留住更多美国院校的外国毕业生至关重要。
所有行业的技术人员、工程师和计算机科学专业人员的可持续和可预测的供应对于美国的国家安全、竞争力和创新至关重要，并保证美国消费者和企业所需的最终产品的供应。美国半导体制造、设计和研发的成功取决于行业、政府和教育的领导力，以迎接挑战并最大限度地利用未来的世代机会。
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