■文/李海英

美國在半導(dǎo)體創(chuàng)新方面一直處于世界領(lǐng)先地位，其創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)值得我國借鑒和學(xué)習(xí)。

美國是半導(dǎo)體技術(shù)的誕生地，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地。半導(dǎo)體行業(yè)是美國最大的出口行業(yè)之一，也是其經(jīng)濟(jì)實(shí)力、國家安全和全球競爭力的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。從半導(dǎo)體技術(shù)誕生至今的70 多年里，隨著技術(shù)擴(kuò)散與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工已呈現(xiàn)高度全球化形態(tài)，但美國仍是半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。同時(shí)，美國在半導(dǎo)體創(chuàng)新方面一直處于世界領(lǐng)先地位，半導(dǎo)體領(lǐng)域的創(chuàng)新推動(dòng)了幾乎所有現(xiàn)代技術(shù)的變革性進(jìn)步。

美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

半導(dǎo)體行業(yè)是美國研發(fā)投入比排名第二的行業(yè)。美國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SIA）發(fā)布的《2021年美國半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)狀》顯示，就研發(fā)投入占銷售額的百分比而言，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（占比18.6%）僅次于美國制藥和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)（占比27.1%），且美國公司在研發(fā)上的投入占銷售額的百分比高于其他任何一個(gè)國家。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新鏈上，美國在研發(fā)密集度高的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）和內(nèi)核模塊（IP）、芯片設(shè)計(jì)和（半導(dǎo)體）制造設(shè)備領(lǐng)域全球領(lǐng)先；而在資本密集度更高的原材料及半導(dǎo)體制造，包括晶圓制造和封裝測試領(lǐng)域不及亞洲地區(qū)。

近年來，特別是全球新冠肺炎疫情暴發(fā)后，全球半導(dǎo)體短缺，美國強(qiáng)調(diào)將半導(dǎo)體創(chuàng)新轉(zhuǎn)移至原型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，以加強(qiáng)美國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全。

美國半導(dǎo)體創(chuàng)新生態(tài)

●政府創(chuàng)新政策工具支持

縱觀美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展史，政府在半導(dǎo)體領(lǐng)域創(chuàng)新競爭或產(chǎn)業(yè)競爭的關(guān)鍵點(diǎn)給予大力干預(yù)支持，可以說，創(chuàng)新政策工具是美國半導(dǎo)體創(chuàng)新系統(tǒng)中不可缺少的一環(huán)。美國政府對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的支持主要包括3 個(gè)方面：一是通過研發(fā)補(bǔ)貼政策加碼半導(dǎo)體研究布局；二是通過工業(yè)生產(chǎn)補(bǔ)貼促進(jìn)半導(dǎo)體制造回流以提升半導(dǎo)體制造業(yè)創(chuàng)新；三是特殊時(shí)期研究方向政策干預(yù)。

2021 財(cái)年美國《國防授權(quán)法案》（NDAA）中通過《為芯片生產(chǎn)創(chuàng)造有益的激勵(lì)措施法案》（CHIPS 法案）。2022年8月9日，美國總統(tǒng)拜登正式簽署《2022年芯片與科技法案》，為美國本土芯片制造及研發(fā)提供527 億美元資助。主要措施包括：直接補(bǔ)貼美國的半導(dǎo)體制造、研究、封裝、設(shè)備和材料領(lǐng)域的產(chǎn)能擴(kuò)大；為半導(dǎo)體制造業(yè)的投資提供25%的投資稅收抵免；為半導(dǎo)體制造領(lǐng)域研發(fā)活動(dòng)提供資金支持，包括建設(shè)國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）等；為半導(dǎo)體行業(yè)勞動(dòng)力培育提供資金支持。

此外，政府在特殊時(shí)期對半導(dǎo)體研究方向進(jìn)行干預(yù)。1989年，美國政府組建了國家半導(dǎo)體咨詢委員會(huì)，確立了“集中攻關(guān)通用集成電路大規(guī)模制造技術(shù)，重點(diǎn)發(fā)展微組件及邏輯器件等附加價(jià)值高、技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)的半導(dǎo)體產(chǎn)品”的戰(zhàn)略，在國家層面實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。

●創(chuàng)新模式：企業(yè)為創(chuàng)新主力，關(guān)鍵時(shí)期開展公私合作創(chuàng)新

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，半導(dǎo)體企業(yè)是創(chuàng)新研發(fā)的主力。2022年5月，半導(dǎo)體市場研究公司IC Insights 發(fā)布的《半導(dǎo)體研發(fā)投入報(bào)告》顯示，2021年全球有21 家半導(dǎo)體供應(yīng)商研發(fā)投入超過10 億美元，美國英特爾公司以512 億美元研發(fā)投入占行業(yè)投入總額的19%，位居第一。

但是，在美國半導(dǎo)體發(fā)展史上，公私合作創(chuàng)新研究模式在關(guān)鍵時(shí)期為半導(dǎo)體創(chuàng)新注入了強(qiáng)大活力。其中，1987年成立的美國半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟（SEMATECH）和2021年CHIPS 法案提出建立的美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）是典型的公私合作創(chuàng)新代表機(jī)構(gòu)。

SEMATECH 聯(lián)合政府部門、企業(yè)、高校與聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室以及中介機(jī)構(gòu)，通過發(fā)布路線圖、制定標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)合研究、成果共享等方式提高了美國企業(yè)的生產(chǎn)率，并在降低分散研發(fā)之間的交易成本、培育產(chǎn)品制造企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商之間的協(xié)作關(guān)系上發(fā)揮了重要作用，促進(jìn)了工藝材料的開發(fā)、制造設(shè)備的開發(fā)以及與芯片制造工藝的集成。SEMATECH 完成了“國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖”，通過該路線圖，聯(lián)邦政府每年對SEMATECH 的1 億美元投資撬動(dòng)了80 億至90 億美元的年度私人投資。SEMATECH 開發(fā)了通用標(biāo)準(zhǔn)工具，使半導(dǎo)體領(lǐng)域工具和軟件能夠?qū)崿F(xiàn)互操作性，減少設(shè)備公司及工具材料供應(yīng)商的成本和運(yùn)營負(fù)擔(dān)。

美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）旨在由政府組織并聯(lián)合行業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴攜手合作以推進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，以整合美國現(xiàn)有的研究、設(shè)計(jì)和制造能力。雖然NSTC 尚未正式建立，但各界對NSTC 的設(shè)想和規(guī)劃頗多。例如，半導(dǎo)體聯(lián)盟（Mitre Engenuity）技術(shù)基金會(huì)發(fā)布的《美國創(chuàng)新與成長：國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NTSC）發(fā)展愿景》白皮書指出，NSTC 應(yīng)當(dāng)聯(lián)合半導(dǎo)體企業(yè)，整合全國半導(dǎo)體領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，推動(dòng)半導(dǎo)體全棧創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體領(lǐng)域突破性技術(shù)的“實(shí)驗(yàn)室到晶圓廠”轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)美國創(chuàng)新技術(shù)的國內(nèi)制造落地。此外，NSTC 應(yīng)當(dāng)為初創(chuàng)企業(yè)提供融資渠道，如成立一支半導(dǎo)體投資基金，為滿足早期公司關(guān)鍵的、未得到滿足的資本需求提供一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)。

●提供基礎(chǔ)設(shè)施接入，降低研發(fā)成本

《美國創(chuàng)新與成長：國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NTSC）發(fā)展愿景》指出，NSTC 的4 項(xiàng)核心職能中應(yīng)當(dāng)包括提供探索性基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)施接入，NSTC 應(yīng)利用全國各地的相關(guān)現(xiàn)有設(shè)施并根據(jù)需要建設(shè)或獲取新的基礎(chǔ)設(shè)施，以填補(bǔ)關(guān)鍵缺口。NSTC 的業(yè)績評估標(biāo)準(zhǔn)則包括創(chuàng)建國內(nèi)設(shè)施無障礙使用網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)新者可以使用美國本地的半導(dǎo)體相關(guān)設(shè)施，以快速輕松地嘗試有風(fēng)險(xiǎn)的新想法。美國戰(zhàn)略與國際問題研究中心（CSIS）發(fā)布的《強(qiáng)大國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的必要支柱》提出，NSTC 應(yīng)戰(zhàn)略性地利用現(xiàn)有研究和生產(chǎn)設(shè)施中的專業(yè)知識和先進(jìn)設(shè)施，主要包括：美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的兩個(gè)納米制造設(shè)施以及用于制造定制芯片的測量工具和儀器，能源部17 個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)大的研究設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，紐約州立大學(xué)最先進(jìn)的200 ～300 毫米晶圓制造設(shè)施，等等。

●人才培育：重視基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用相結(jié)合

半導(dǎo)體領(lǐng)域是基礎(chǔ)領(lǐng)域與工程應(yīng)用交叉型領(lǐng)域，在人才培育方面，美國通過聯(lián)盟形式聯(lián)合企業(yè)與高校，以聯(lián)合項(xiàng)目形式突破基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用的溝壑。1982年成立的美國半導(dǎo)體研究聯(lián)盟（Semiconductor Research Corporation，SRC）, 目前有20 余家頭部半導(dǎo)體公司會(huì)員，與100 多所大學(xué)和多個(gè)政府機(jī)構(gòu)合作。從1982年至今，SRC 已為1.2 萬名學(xué)生資助超過20 億美元的研究資金，旨在通過項(xiàng)目培育學(xué)生基礎(chǔ)研究與早期產(chǎn)品開發(fā)對接，培育一支科學(xué)、工程與技術(shù)方面才能卓越的精英勞動(dòng)力隊(duì)伍。

美國半導(dǎo)體發(fā)展對我國的借鑒和啟示

我國目前在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)及封裝領(lǐng)域有一定優(yōu)勢，但核心技術(shù)仍被“卡脖子”。我國要實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主和產(chǎn)業(yè)升級，道阻且長，還需借鑒美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史中的關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)，從而培育我國半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

●構(gòu)建公私合作研發(fā)架構(gòu)， 減少分散研發(fā)和重復(fù)投資

政府主持下聯(lián)合行業(yè)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及技術(shù)轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，不同類型參與者在聯(lián)合體中各司其職，發(fā)揮領(lǐng)域優(yōu)勢。政府進(jìn)行立法保障、項(xiàng)目管理、戰(zhàn)略咨詢及經(jīng)費(fèi)支持等工作；企業(yè)提供資金、人力和技術(shù)及設(shè)施環(huán)境支持，同時(shí)享受研發(fā)帶來的技術(shù)改進(jìn)和革新；科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行學(xué)科及交叉學(xué)科基礎(chǔ)性、前瞻性研究；轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)促進(jìn)技術(shù)交流和擴(kuò)散。合作研發(fā)架構(gòu)的目的是通過合作減少分散研究、避免重復(fù)投資，使資源發(fā)揮最佳效果，降低成本。

●提供共享基礎(chǔ)設(shè)施以減少創(chuàng)新門檻

半導(dǎo)體是技術(shù)密集、資本密集型行業(yè)，半導(dǎo)體研究與開發(fā)需要大量的資本投入以獲取設(shè)備與技術(shù)，這對初創(chuàng)企業(yè)甚至中小企業(yè)而言都是難以逾越的技術(shù)與資金壁壘。同時(shí)，學(xué)校在人才培育過程中也需要通過可操作的設(shè)備來突破紙上談兵。因此，提供共享的基礎(chǔ)設(shè)施是降低企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)研發(fā)門檻的重要手段。

●人才培育過程中縮小基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用之間的差距

半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新需要基礎(chǔ)學(xué)科與工程應(yīng)用的創(chuàng)新與突破，構(gòu)建半導(dǎo)體頂尖企業(yè)與高校聯(lián)合培育半導(dǎo)體人才聯(lián)盟，通過企業(yè)與高校合作培育的方式，支持大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的研究，專注于半導(dǎo)體生產(chǎn)鏈所有環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)研究與早期產(chǎn)品開發(fā)之間的空間，將大量極富才華的學(xué)生集中在與行業(yè)直接相關(guān)的研究主題上，縮小基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用之間的差距，從而培育有基礎(chǔ)研究能力的應(yīng)用型人才。