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金钟:美国芯片产业,靠什么走到今天?
最后更新: 2022-09-26 07:36:50【文/观察者网专栏作者 金钟】
1981年,一直领先世界的美国芯片厂商第一次在内存芯片市场上输给了日本企业:日本在内存芯片(64K-DRAMs)上的全球市场份额首次超过美国。到了1987年,日本在该市场上所占的份额达到了80%。
来自日本的竞争威胁,让美国的芯片行业感到了严重的危机感。但是美国本土企业在竞争压力下被迫削减成本,连研发资金也经常被砍掉。同时大学里缺少半导体相关专业,后备人才匮乏。1982年初,全美大学里半导体相关专业的研究生总数还不到100人。
之后的历史大家都已经知道了,美国对日本的反击在我们以前的文章里曾经详细地讨论过:在《广场协议》之外,美国采取反倾销、征收关税、以及贸易协议等等方式对日本芯片行业进行了严厉打击。
要知道,美国打压日本的外交措施我们了解之后可以准备预防措施,但是中国很难模仿和复制这些外交手段。而对美国内部如何推动芯片产业研发的政策措施却是可以采取“拿来主义”的态度,从中选出适合中国国情的部分加以调整运用在国内的产业科研体制上。
1982年,美国多家芯片企业联合设立了Semiconductor Research Corporation(以下简称SRC)。经过近四十年的发展,SRC的会员目前有20多家芯片企业,包括AMD,英特尔,台积电,高通,三星等等。当前SRC的资金资助了1200多名研究生进行半导体相关方向的科研,历史累计资助的研究生数量则达到了12000人的规模。
SRC设立的初衷是通过企业投资和政府拨款,共同分担一部分美国半导体企业的科研投入。在70年代末80年代初,美国芯片企业面临日本的竞争,各企业为了控制成本,不得不开始控制研发投资,而许多企业互相提防,又导致大家针对类似的科研项目重复投资。于是,一部分企业决定联合起来共同出资聘请大学和科研机构的科学家来承接企业急需的科研项目,而这些科研项目的知识产权或者专利在参与成员企业之间免费共享,对成员以外的企业则会收取正常的专利使用费。
后来SRC又争取到美国政府投资,这样各个企业的投入又起到了杠杆作用,争取到了更多的研发资金。而由于美国大学和研究所的科研项目的实际动手人很多都是在读的研究生,通过大笔新增科研资金的吸引和实用性科研项目的考验,参与SRC的芯片企业也为自己招聘大量高素质的技术工程师和科研人员找到了一个理想的渠道。
SRC最初的成员都是美国企业,其目的是为了在和日本半导体竞争的“国战”中取胜。到了90年代后期,美国终于赢得了半导体产业竞争胜利的时候,SRC开始放开会员资格,接纳美国之外的芯片企业的加入。
当地时间9月9日,拜登出席俄亥俄州英特尔新芯片工厂的奠基仪式。图片来源:彭博社
SRC资助的科研项目跟一般大学科研院所的科研项目有什么差别呢?
SRC发现那些基础性科研和具有长期战略意义的研究往往更适合由大学研究所自主进行,或者是各个芯片大企业内部单独推进。SRC内部有一个技术指导委员会,组成人员都是各个芯片企业的中层技术骨干。他们定期开会,确定研究项目内容和研发资金的投入方向,然后他们对于研发项目进度及时跟进和反馈,当科研人员做出成果之后,这个技术指导委员会的成员会对项目成果进行评估,确保科研成果可以及时应用在企业生产之上。
同时,由于这些骨干从科研项目的立项到研发到成果评估都在一直跟进,他们所在的企业也会在第一时间掌握这个科研项目产生的任何进展,这使得科研成果可以迅速地在会员企业之间传播开来,对生产力形成最大的促进。
由于这些企业技术骨干在科研资金的使用上具有决定性的话语权,SRC科研有非常强的实用性导向。绝大部分研究课题如果不能在一两年内产生立竿见影的实际效果,比如改进生产线的效率或者提高工艺良率,那么SRC往往就会决定中止和这些研究学者的合作项目。而那些成功解决了企业当前技术难关的大学教授和研究所科学家们,则会持续不断地得到新的研发资金的支持,形成一个良性循环。
1997年时,全美81所高校中共有212名教授参与了当年的SRC研究项目。今天,美国半导体领域的学术界研究者,大多数都和SRC有过合作研发的经历。
在SRC成立5年后,14家美国芯片制造企业在1987年又联合成立了the Semiconductor Manufacturing Technology Consortium (以下简称SEMATECH)。这个SEMATECH组织和SRC类似,也是各个会员企业联合出资,带动政府投资就芯片制造工艺进行共同研发。
到了1990年前后,SEMATECH将研发投资重点转移到美国的芯片制造供应链的设备和原料的科研投资上,又联合几十家美国芯片产业链上的供应商组成了相应的联盟与SEMATECH深度合作。这样做的一个主要目的就是建立一个完全由美国制造的先进芯片设备供应链。
SEMATECH的研发投资模式与SRC类似,但是由于制造业生产线的重资产特性,SEMATECH的投资规模和人力投入都比SRC要大得多。他们的运行模式也是由会员企业的技术骨干组成了相应的技术指导委员会,将芯片制造业提升工艺和产品创新过程中对于设备和原料的新要求分解成众多技术环节,向供应链联盟企业以及大学和科研机构寻求技术解决方案,并与供应链企业一起分担新设备、新原料、新工艺的研发和制造资金。
SEMATECH有自己的示范性生产线来验证新开发的各种芯片制造设备、工艺和原料,甚至要求会员企业“出租”相关技术骨干在SEMATECH全职工作2-3年来跟进各个研发项目。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 吴立群 
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