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2023-01-31
美國芯片業(yè)的這套操作，中國能否借鑒？
更新時(shí)間：2022-09-26 08:06:31作者：智慧百科
【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 金鐘】
1981年，一直領(lǐng)先世界的美國芯片廠商第一次在內(nèi)存芯片市場(chǎng)上輸給了日本企業(yè)：日本在內(nèi)存芯片（64K-DRAMs）上的全球市場(chǎng)份額首次超過美國。到了1987年，日本在該市場(chǎng)上所占的份額達(dá)到了80%。
來自日本的競(jìng)爭(zhēng)威脅，讓美國的芯片行業(yè)感到了嚴(yán)重的危機(jī)感。但是美國本土企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)壓力下被迫削減成本，連研發(fā)資金也經(jīng)常被砍掉。同時(shí)大學(xué)里缺少半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)，后備人才匱乏。1982年初，全美大學(xué)里半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)的研究生總數(shù)還不到100人。
之后的歷史大家都已經(jīng)知道了，美國對(duì)日本的反擊在我們以前的文章里曾經(jīng)詳細(xì)地討論過：在《廣場(chǎng)協(xié)議》之外，美國采取反傾銷、征收關(guān)稅、以及貿(mào)易協(xié)議等等方式對(duì)日本芯片行業(yè)進(jìn)行了嚴(yán)厲打擊。
要知道，美國打壓日本的外交措施我們了解之后可以準(zhǔn)備預(yù)防措施，但是中國很難模仿和復(fù)制這些外交手段。而對(duì)美國內(nèi)部如何推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)研發(fā)的政策措施卻是可以采取“拿來主義”的態(tài)度，從中選出適合中國國情的部分加以調(diào)整運(yùn)用在國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)科研體制上。
1982年，美國多家芯片企業(yè)聯(lián)合設(shè)立了Semiconductor Research Corporation（以下簡(jiǎn)稱SRC）。經(jīng)過近四十年的發(fā)展，SRC的會(huì)員目前有20多家芯片企業(yè)，包括AMD，英特爾，臺(tái)積電，高通，三星等等。當(dāng)前SRC的資金資助了1200多名研究生進(jìn)行半導(dǎo)體相關(guān)方向的科研，歷史累計(jì)資助的研究生數(shù)量則達(dá)到了12000人的規(guī)模。
SRC設(shè)立的初衷是通過企業(yè)投資和政府撥款，共同分擔(dān)一部分美國半導(dǎo)體企業(yè)的科研投入。在70年代末80年代初，美國芯片企業(yè)面臨日本的競(jìng)爭(zhēng)，各企業(yè)為了控制成本，不得不開始控制研發(fā)投資，而許多企業(yè)互相提防，又導(dǎo)致大家針對(duì)類似的科研項(xiàng)目重復(fù)投資。于是,一部分企業(yè)決定聯(lián)合起來共同出資聘請(qǐng)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)家來承接企業(yè)急需的科研項(xiàng)目，而這些科研項(xiàng)目的知識(shí)產(chǎn)權(quán)或者專利在參與成員企業(yè)之間免費(fèi)共享，對(duì)成員以外的企業(yè)則會(huì)收取正常的專利使用費(fèi)。
后來SRC又爭(zhēng)取到美國政府投資，這樣各個(gè)企業(yè)的投入又起到了杠桿作用，爭(zhēng)取到了更多的研發(fā)資金。而由于美國大學(xué)和研究所的科研項(xiàng)目的實(shí)際動(dòng)手人很多都是在讀的研究生，通過大筆新增科研資金的吸引和實(shí)用性科研項(xiàng)目的考驗(yàn)，參與SRC的芯片企業(yè)也為自己招聘大量高素質(zhì)的技術(shù)工程師和科研人員找到了一個(gè)理想的渠道。
SRC最初的成員都是美國企業(yè)，其目的是為了在和日本半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)的“國戰(zhàn)”中取勝。到了90年代后期，美國終于贏得了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)勝利的時(shí)候，SRC開始放開會(huì)員資格，接納美國之外的芯片企業(yè)的加入。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月9日，拜登出席俄亥俄州英特爾新芯片工廠的奠基儀式。圖片來源：彭博社
SRC資助的科研項(xiàng)目跟一般大學(xué)科研院所的科研項(xiàng)目有什么差別呢？
SRC發(fā)現(xiàn)那些基礎(chǔ)性科研和具有長(zhǎng)期戰(zhàn)略意義的研究往往更適合由大學(xué)研究所自主進(jìn)行，或者是各個(gè)芯片大企業(yè)內(nèi)部單獨(dú)推進(jìn)。SRC內(nèi)部有一個(gè)技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)，組成人員都是各個(gè)芯片企業(yè)的中層技術(shù)骨干。他們定期開會(huì)，確定研究項(xiàng)目?jī)?nèi)容和研發(fā)資金的投入方向，然后他們對(duì)于研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)度及時(shí)跟進(jìn)和反饋，當(dāng)科研人員做出成果之后，這個(gè)技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)的成員會(huì)對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)估，確保科研成果可以及時(shí)應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)之上。
同時(shí)，由于這些骨干從科研項(xiàng)目的立項(xiàng)到研發(fā)到成果評(píng)估都在一直跟進(jìn)，他們所在的企業(yè)也會(huì)在第一時(shí)間掌握這個(gè)科研項(xiàng)目產(chǎn)生的任何進(jìn)展，這使得科研成果可以迅速地在會(huì)員企業(yè)之間傳播開來，對(duì)生產(chǎn)力形成最大的促進(jìn)。
由于這些企業(yè)技術(shù)骨干在科研資金的使用上具有決定性的話語權(quán)，SRC科研有非常強(qiáng)的實(shí)用性導(dǎo)向。絕大部分研究課題如果不能在一兩年內(nèi)產(chǎn)生立竿見影的實(shí)際效果，比如改進(jìn)生產(chǎn)線的效率或者提高工藝良率，那么SRC往往就會(huì)決定中止和這些研究學(xué)者的合作項(xiàng)目。而那些成功解決了企業(yè)當(dāng)前技術(shù)難關(guān)的大學(xué)教授和研究所科學(xué)家們，則會(huì)持續(xù)不斷地得到新的研發(fā)資金的支持，形成一個(gè)良性循環(huán)。
1997年時(shí)，全美81所高校中共有212名教授參與了當(dāng)年的SRC研究項(xiàng)目。今天，美國半導(dǎo)體領(lǐng)域的學(xué)術(shù)界研究者，大多數(shù)都和SRC有過合作研發(fā)的經(jīng)歷。
在SRC成立5年后，14家美國芯片制造企業(yè)在1987年又聯(lián)合成立了the Semiconductor Manufacturing Technology Consortium (以下簡(jiǎn)稱SEMATECH)。這個(gè)SEMATECH組織和SRC類似，也是各個(gè)會(huì)員企業(yè)聯(lián)合出資，帶動(dòng)政府投資就芯片制造工藝進(jìn)行共同研發(fā)。
到了1990年前后，SEMATECH將研發(fā)投資重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到美國的芯片制造供應(yīng)鏈的設(shè)備和原料的科研投資上，又聯(lián)合幾十家美國芯片產(chǎn)業(yè)鏈上的供應(yīng)商組成了相應(yīng)的聯(lián)盟與SEMATECH深度合作。這樣做的一個(gè)主要目的就是建立一個(gè)完全由美國制造的先進(jìn)芯片設(shè)備供應(yīng)鏈。
SEMATECH的研發(fā)投資模式與SRC類似，但是由于制造業(yè)生產(chǎn)線的重資產(chǎn)特性，SEMATECH的投資規(guī)模和人力投入都比SRC要大得多。他們的運(yùn)行模式也是由會(huì)員企業(yè)的技術(shù)骨干組成了相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)，將芯片制造業(yè)提升工藝和產(chǎn)品創(chuàng)新過程中對(duì)于設(shè)備和原料的新要求分解成眾多技術(shù)環(huán)節(jié)，向供應(yīng)鏈聯(lián)盟企業(yè)以及大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)尋求技術(shù)解決方案，并與供應(yīng)鏈企業(yè)一起分擔(dān)新設(shè)備、新原料、新工藝的研發(fā)和制造資金。
SEMATECH有自己的示范性生產(chǎn)線來驗(yàn)證新開發(fā)的各種芯片制造設(shè)備、工藝和原料，甚至要求會(huì)員企業(yè)“出租”相關(guān)技術(shù)骨干在SEMATECH全職工作2-3年來跟進(jìn)各個(gè)研發(fā)項(xiàng)目。
當(dāng)然，SRC和SEMATECH在1990年代后期之后，由于當(dāng)時(shí)全球化趨勢(shì)的影響，逐漸淡化了自身的國界標(biāo)簽，進(jìn)化成為一個(gè)國際性合作組織。在國內(nèi)面臨逆全球化威脅的今天，這兩個(gè)組織在80年代和90年代前半段的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)更加值得我們參考。
同樣的，日本和歐洲也曾經(jīng)成立過類似的全行業(yè)聯(lián)合研發(fā)體制，其中日本（Very Large Scale Integration consortium, VLSI）的成功經(jīng)驗(yàn)和歐洲（Joint European Sub-micro Silicon Initiative，JESSI）的失敗教訓(xùn)也值得我們仔細(xì)研究，限于篇幅，這里就不再贅述。
今天，中國芯片行業(yè)面臨的許多挑戰(zhàn)和1980年代的美國芯片企業(yè)有著相似之處。
受到企業(yè)營收規(guī)模有限的限制，中國芯片企業(yè)的研發(fā)資金依舊不足。同時(shí)，國內(nèi)半導(dǎo)體方面的大學(xué)教育和科研也是剛剛過上好日子，就在五六年前，半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生還大量轉(zhuǎn)行碼農(nóng)，也就是最近兩三年它才成為熱門專業(yè)。許多新開設(shè)半導(dǎo)體專業(yè)的學(xué)校存在著積累不夠的問題，培養(yǎng)的研究生從數(shù)量到質(zhì)量都與國外頂尖高校有著差距。
這兩個(gè)問題幾乎就是1980年代初美國芯片企業(yè)面臨的困境的翻版。當(dāng)然，1980年時(shí)的美國芯片企業(yè)在全球十大芯片企業(yè)中占了六席，他們那時(shí)的生存狀態(tài)還是好過當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)的。
國內(nèi)芯片企業(yè)面臨的問題其實(shí)也是許多國內(nèi)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期都遇到過的共同問題，如果給予足夠的時(shí)間來調(diào)整，這些問題都會(huì)在發(fā)展中逐漸解決。但是關(guān)鍵就在于當(dāng)中國芯片企業(yè)剛剛露出一些有所起色的苗頭的時(shí)候，就已經(jīng)面臨著被人壓制的風(fēng)險(xiǎn)。
因此，我們需要盡快建立一個(gè)立足整合國內(nèi)科研資源，為芯片設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)業(yè)以及整個(gè)國產(chǎn)供應(yīng)鏈的所有企業(yè)研發(fā)提供支持的聯(lián)合研發(fā)機(jī)制。
神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)使用的國產(chǎn)芯片特寫 新華社發(fā)
國內(nèi)目前已經(jīng)有芯片企業(yè)和個(gè)別高校之間組成的研發(fā)合作項(xiàng)目，但是這些都是個(gè)別高校和個(gè)別企業(yè)之間的小規(guī)模合作，與美國那樣的全國全行業(yè)的大規(guī)模統(tǒng)合型合作相差甚遠(yuǎn)。
比如說由學(xué)校和研究所主導(dǎo)的研發(fā)合作更多的著眼于遠(yuǎn)期前瞻性研發(fā)和理論突破。而由于國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的落后處境，我們目前還處于趕超國外先進(jìn)水平的階段，相關(guān)企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)更多集中在中短期的工藝工程方面的問題和困難，美國SRC與SEMATECH的經(jīng)驗(yàn)更適合解決企業(yè)生產(chǎn)中面臨的科研困難。
與美國的經(jīng)驗(yàn)不同，在國內(nèi)建立類似聯(lián)合研發(fā)的機(jī)制首先需要中央政府出面協(xié)調(diào)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)，尤其是涉及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上的不同地區(qū)、不同產(chǎn)業(yè)、不同部門的眾多單位，只有中央政府有能力協(xié)調(diào)組織起來。其次，聯(lián)合研發(fā)的資金除了參與企業(yè)投入之外，主要的資金來源還是需要國家投資。最后，在資金使用的監(jiān)督和監(jiān)察防范舞弊方面的職責(zé)毫無疑問也需要中央政府部門領(lǐng)頭承擔(dān)。
聯(lián)合研發(fā)如果想要做出成果，關(guān)鍵條件就是需要由芯片企業(yè)和供應(yīng)鏈企業(yè)的具體技術(shù)主管們來主導(dǎo)課題選擇和成果評(píng)審。以往由學(xué)術(shù)界和政府主導(dǎo)的科研投資，往往重視論文發(fā)表和引用，實(shí)驗(yàn)室條件下做出一個(gè)樣品通過其他學(xué)術(shù)專家的評(píng)審就算是課題成功了。但是這些學(xué)術(shù)研究成果轉(zhuǎn)化成工業(yè)界實(shí)際產(chǎn)能的比率較低。
而由企業(yè)技術(shù)骨干來確定投資項(xiàng)目和評(píng)審研發(fā)成果，就是盡可能保證這些研發(fā)成果可以盡快投入使用，解決芯片及設(shè)備行業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)和技術(shù)升級(jí)時(shí)面臨的工藝、工程難關(guān)。而大學(xué)和研究所參與這些項(xiàng)目研發(fā)的研究生們，有了更貼近實(shí)用的研究經(jīng)驗(yàn)，他們會(huì)比之前更適合企業(yè)科研的需要，既有助于學(xué)生就業(yè)，也有助于提高企業(yè)研發(fā)能力。
這樣一個(gè)聯(lián)合研發(fā)的機(jī)制必須是覆蓋整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈的，不但包括芯片制造和設(shè)計(jì)行業(yè)，而且包括芯片制造設(shè)計(jì)設(shè)備、軟件以及原材料生產(chǎn)行業(yè)。因此，承擔(dān)研發(fā)項(xiàng)目的大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)也將包括電子、化工、機(jī)械、精密儀器、光學(xué)、軟件開發(fā)等等眾多專業(yè)和領(lǐng)域。而研究成功的技術(shù)解決方案也可以在參與企業(yè)之間免費(fèi)推廣，迅速促成研發(fā)成果的落地和傳播。而從提高大學(xué)研究人員的參與積極性出發(fā)，除了研發(fā)資金的支持，他們解決企業(yè)技術(shù)難關(guān)的貢獻(xiàn)也應(yīng)當(dāng)成為職稱評(píng)定中的參考標(biāo)準(zhǔn)。
面對(duì)外國封鎖和別人持續(xù)加大的投資力度，國內(nèi)已經(jīng)不能再繼續(xù)依靠各個(gè)地區(qū)和部門小團(tuán)體單獨(dú)作戰(zhàn)，現(xiàn)在急需要將國內(nèi)有限的科研人力和資源統(tǒng)合起來，擰成一股繩，以解決企業(yè)面臨的最急切的技術(shù)缺口。
過去中國有過類似的研發(fā)協(xié)調(diào)機(jī)制，比如在制造原子彈和火箭的時(shí)候，國內(nèi)都協(xié)調(diào)全國資源組織了類似的專項(xiàng)研發(fā)體制?，F(xiàn)在國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)條件和可以動(dòng)員的資源總量同60年前相比，可謂是天差地別。而美國SRC 的先例也給我們提供了充分的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
他山之石可以攻玉，美國SRC體制從正式提議到第一筆科研資金發(fā)放總共經(jīng)歷了兩年時(shí)間，希望國內(nèi)能夠發(fā)揮自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，盡快建立起一個(gè)可以統(tǒng)合所有科研資源的有效動(dòng)員體制，讓國家投資可以取得最大的回報(bào)，讓中國自己的芯片產(chǎn)業(yè)鏈獲得更快的發(fā)展。
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