美国成立多少年(美国一共存在了多少年)

[文/观察者网专栏作家金钟]1981年,一直领先全球的美国芯片厂商在存储芯片市场上第一次输给了日本公司:日本在存储芯片(64K-dram)的全球市场份额首次超过

[文/观察者网专栏作家金钟]

1981年,一直领先全球的美国芯片厂商在存储芯片市场上第一次输给了日本公司:日本在存储芯片(64K-dram)的全球市场份额首次超过美国。到1987年,日本在这个市场的份额已经达到80%。

来自日本的竞争威胁让美国芯片行业感受到了严重的危机感。然而,在竞争的压力下,美国国内企业被迫削减成本,甚至R&D的资金也经常被切断。同时,高校半导体相关专业和储备人才短缺。1982年初,美国大学半导体专业的研究生不到100人。

之后,我们都知道了历史。美国对日本的反击在我们之前的文章中已经详细讨论过:在广场协议之外,美国通过反倾销、关税征收、贸易协定等手段严厉打击日本芯片产业。

要知道,我们可以在知道美国打压日本的外交手段后,准备防范措施,但中国很难模仿和复制这些外交手段。而美国如何促进芯片产业研发的政策措施,可以采取“拿来主义”的态度,选择适合中国国情的部分进行调整,应用到国内的产业科研体系中。

1982年,美国几家芯片公司联合成立了半导体研究公司(以下简称SRC)。经过近40年的发展,SRC成员现在有20多家芯片公司,包括AMD、英特尔、TSMC、高通、三星等。目前,SRC基金已资助1200余名研究生开展半导体相关领域的研究,历史累计资助研究生人数达12000人。

SRC的初衷是通过企业投资和政府资助来分担美国半导体企业的部分科研投入。在20世纪70年代末和80年代初,美国芯片公司面临来自日本的竞争。为了控制成本,每家公司都不得不开始控制R&D的投资,许多公司相互警惕,这导致了对类似研究项目的重复投资。因此,一些企业决定联合起来,共同出资聘请高校和科研机构的科学家承担急需的科研项目。这些科研项目的知识产权或专利在参与的成员企业之间免费共享,成员以外的企业将收取正常的专利费。

后来SRC获得了美国政府的投资,使各企业的投资起到了杠杆作用,获得了更多的R&D资金。但由于美国高校和科研院所科研项目的实际动手人员很多都是研究生,通过大量新增科研经费的吸引和实际科研项目的检验,参与SRC的芯片公司也为自己找到了一个招聘大量高素质技术工程师和研究人员的理想渠道。

SRC的原始成员都是美国公司,其目的是在与日本半导体的竞争中赢得“国战”。上世纪90年代末,当美国终于赢得了半导体行业的竞争时,SRC开始开放会员资格,接受美国以外的芯片公司。

美国成立多少年(美国一共存在了多少年)插图当地时间9月9日,拜登出席了英特尔位于俄亥俄州的新芯片工厂的奠基仪式。图片来源:彭博

SRC资助的科研项目和一般高校科研院所有什么区别?

发现SRC基础科研和具有长远战略意义的研究往往更适合由高校科研院所独立开展,或者由各芯片企业独立推进。SRC内部有技术指导委员会,成员是各芯片企业的中层技术骨干。他们定期召开会议,确定研究项目的内容和R&D基金的投资方向,然后他们跟进并及时反馈R&D项目的进展。在研究人员做出成果后,这个技术指导委员会的成员将对项目成果进行评估,以确保研究成果能及时应用于企业的生产。

同时,由于这些骨干从科研项目立项到R&D再到成果评估都一直在跟进,他们所在的企业也会在第一时间掌握这个科研项目取得的任何进展,使得科研成果在成员企业中迅速传播,从而给生产力带来最大的推动。

因为这些企业的技术骨干在科研经费的使用上拥有决定性的话语权,所以SRC的研究具有非常强的实践导向性。如果大多数研究课题不能在一两年内产生立竿见影的实际效果,比如提高生产线的效率或增加工艺良率,那么SRC往往会决定暂停与这些研究人员的合作项目。那些成功解决了企业当前技术难题的大学教授和科研人员将继续得到新R&D基金的支持,形成良性循环。

1997年,共有来自美国81所大学的212名教授参加了当年的SRC研究项目。如今,美国半导体领域的大多数学术研究人员都有过与SRC合作研发的经历。

SRC成立5年后,14家美国芯片制造公司于1987年联合成立了半导体制造技术联盟(以下简称SEMATECH)。与SRC类似,这个SEMATECH组织由各个成员公司共同出资,带动政府投资联合研发芯片制造技术。

1990年前后,SEMATECH将R&D投资重点转移到美国芯片制造供应链的设备和原材料的R&D投资,并与美国芯片产业链上的数十家供应商结成相应联盟,与SEMATECH进行深度合作。这样做的主要目的之一是建立一个完全由美国制造的先进芯片设备供应链。

SEMATECH的R&D投资模式与SRC类似,但由于制造生产线的重资产特性,SEMATECH的投资规模和人力投入都远大于SRC。他们的运作模式也是由成员企业的技术骨干和相应的技术指导委员会组成,将芯片制造行业技术升级和产品创新过程中对设备和原材料的新要求分解到多个技术环节,向供应链联盟企业、高校和科研机构寻求技术解决方案,并与供应链企业共享新设备、新原材料、新工艺的R&D和制造资金。

SEMATECH拥有自己的示范生产线,可以验证各种新开发的芯片制造设备、工艺和原材料,甚至要求会员公司“租借”相关技术骨干在SEMATECH全职工作2-3年,跟进各种R&D项目。

当然,90年代后期以后,SRC和SEMATECH由于当时全球化的影响,逐渐淡化了国界,演变成一个国际合作组织。在中国面临逆全球化威胁的今天,这两个组织在80年代和90年代上半期的经验教训更值得我们借鉴。

同样,日本和欧洲也建立了类似的全行业联合R&D系统,其中日本(超大规模集成电路联盟,VLSI)的成功经验和欧洲(联合欧洲亚微硅计划,JESSI)的失败教训也值得我们认真研究。限于篇幅,在此不再赘述。

今天,中国芯片产业面临的许多挑战与上世纪80年代美国芯片公司面临的挑战类似。

受企业收入规模有限的限制,中国芯片企业的R&D资金仍然不足。与此同时,我国半导体的大学教育和科研刚刚有了好日子。就在五六年前,大量半导体相关专业毕业的学生转到了码农,也就是最近两三年,成为了热门专业。很多新开的半导体专业学校都存在积累不足的问题,培养的研究生数量和质量都远远落后于国外顶尖大学。

这两个问题几乎是80年代初美国芯片公司面临的困难的翻版。当然,在1980年,美国芯片公司在全球十大芯片公司中占了六席,当时的生存状况还是比目前国内公司好。

其实国内芯片企业面临的问题是国内很多行业在发展初期遇到的共性问题。如果给足够的时间调整,这些问题会在发展过程中逐步解决。但关键在于,当中国芯片企业刚刚出现一些起色的时候,就已经面临着被打压的风险。

因此,我们需要尽快建立一个联合R&D机制,该机制基于国内科研资源的整合,为芯片设计和制造行业的所有企业以及整个国内供应链的研发提供支持。

美国成立多少年(美国一共存在了多少年)插图(1)神威太湖之光超级计算机使用的国产芯片特写新华社

目前国内有芯片企业与个别高校的R&D合作项目,但这些都是个别高校与企业的小规模合作,与美国整个行业的大规模集成合作相差甚远。

例如,由学校和研究机构牵头的R&D合作更侧重于长期前瞻性的R&D和理论突破。但是,由于国内半导体行业的落后状况,我们仍然处于追赶国外先进水平的阶段。相关企业面临的挑战更多集中在短期工艺工程中的问题和困难。美国SRC和SEMATECH的经验更适合解决企业在生产中面临的科研困难。

与美国的经验不同,我国建立类似的联合R&D机制首先需要中央政府协调企业和科研机构,尤其是整个产业链上不同地区、行业、部门的众多单位。只有中央政府有能力协调和组织。其次,除了参与企业投资,联合R&D的主要资金来源仍然需要国家投资。最后,毫无疑问,中央政府部门应该带头监督资金的使用,防止欺诈。

联合R&D要想取得成果,关键条件是芯片企业和供应链企业的具体技术总监要主导选题和成果评估。过去,学术界和政府主导的科研投入往往重视论文的发表和引用。如果样品是在实验室条件下制成的,并且通过了其他学术专家的评估,那么它将被认为是成功的。然而,这些学术研究成果与实际工业能力的比率很低。

企业技术骨干确定投资项目,评审R&D成果,就是为了保证这些R&D成果能够尽快投入使用,解决芯片和设备行业在实际生产和技术升级中面临的技术和工程困难。参与这些项目研发的高校和科研院所的研究生,有了更多的实际研究经验,会比以前更适应企业科研的需要,不仅有利于学生就业,也有利于提高企业的研发能力。

这样的联合R&D机制必须覆盖整个芯片产业链,不仅包括芯片制造和设计行业,还包括芯片制造和设计设备、软件和原材料生产行业。因此,承担R&D项目的高校和科研机构还将包括电子、化工、机械、精密仪器、光学、软件开发等诸多专业和领域。成功的技术方案还可以在参会企业中免费推广,可以快速推动R&D成果的落地和传播。为了提高高校科研人员的参与积极性,除了R&D基金的支持外,他们对解决企业技术困难的贡献也应成为职称评定中的参考标准。

面对外国的封锁和别人越来越多的投资,中国不能再继续依靠各地区、各部门的小团体单打独斗。现在迫切需要把国内有限的科研人力和资源整合成一股绳,解决企业面临的最迫切的技术缺口。

过去,中国也有类似的R&D协调机制。例如,在制造原子弹和火箭时,中国协调国家资源组织了类似的特殊R&D系统。与60年前相比,目前国内的经济条件和可以调动的资源总量已今非昔比。美国SRC的先例也为我们提供了足够的经验和教训。

美国的SRC制度从正式提出到第一次支付科研经费,经历了两年的时间。希望中国能发挥独特的优势,尽快建立一个能整合所有科研资源的有效动员体系,让国家投入获得最大回报,让中国自己的芯片产业链发展得更快。

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