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据媒体报道，近来美国正赶紧向韩国施压，要求其协作美方对华出口操控，敦促韩国只向盟国供给高带宽内存（HBM）等先进芯片。韩国相关范畴专家表明，与日本和荷兰不同，韩国无法100%与美国出口操控办法坚持一致，因为韩国高度依托对华出口。
芯片技能是第四次工业革命的中心技能。高端通用芯片一向是各国前沿科技范畴抢夺的制高点，其制作技能代表着世界超精细制作的最高水平。其时，我国正在加大对芯片研制的支撑力度，打造具有竞赛优势的半导体工业。发达国家芯片研制的途径和阅历，可以带来哪些重要参阅与学习？一同重视《公民论坛》独家文章。
半导体工业链十分复杂，芯片的制作流程大致可以分为晶圆资料制作、芯片研制与规划、芯片制作、晶圆测验、封装及制品测验等环节。作为半导体工业链的中心环节，芯片研制于20世纪50年代在美国起步，至今已走过近70年的进程。在其时全球半导体商场比例排序中，美国、韩国和日本位居前三。美国是半导体工业的发源地，日本和韩国均属这一工业范畴的后发国家。三个发达国家的芯片研制途径具有一些共性。
初期芯片研制与政府的大力扶持和引导密不行分
1959年2月，美国德州仪器首先发布芯片产品。因为芯片技能高度符合军事需求，美国政府不计价值地大规划投入，美国国家科学基金会、美国国防部高档研讨方案局以项目的方法支撑斯坦福大学、贝尔实验室、IBM、德州仪器和硅谷仙童半导体公司等科研机构和企业进行半导体技能研制。美国商务部发布的核算数据显现，在芯片诞生的1958年，美国政府直接拨款400万美元进行研制支撑，此外还有高达900万美元的订单合同。芯片发明后的六年间，美国政府对芯片项目的赞助高达3200万美元，其间70%来自空军。同期美国半导体工业的研制经费有约85%的比例来自政府，政府的支撑作用了美国在半导体范畴的技能优势。20世纪50年代中期到60年代初，至少70%—80%半导体企业的研制经费是从政府的收购合同中获得的。1962年，美国德州仪器为“民兵”导弹制导体系供给了22套芯片，这是芯片榜首次在导弹制导体系中运用。直到20世纪60年代，美国80%的芯片产品仍由国防部收购。后来，跟着半导体工业的展开以及商场的扩展，私人本钱逐渐进入，美国政府当令推出了《小企业出资公司法》《信贷担保法》等十几部法令，鼓舞风险出资，进一步推进了芯片技能立异和工业化。当工业展开进入高速生长期时，美国政府就开端逐渐淡化对工业的干涉，经过“第二供货商”，制止职业独占等方针上的调整，为企业间的充沛竞赛扫清妨碍，然后促进了工业的全体昌盛。美国政府对芯片研制和半导体工业的扶持在很大程度上促成了以斯坦福大学为代表的校园和工业完结严密互动，硅谷许多著名企业都获益于校园里的科研作用。在美国德州仪器发布芯片产品后不久，日本政府就意识到芯片代表着半导体商场的未来。1960年12月，日本通产省（互易商货工业省的简称）部属的工业技能院电气实验所成功研制出日本的榜首块芯片。1962年，日本电气（NEC）从美国仙童半导体公司买来平面光刻技能的授权，从零起步，三年做到了5万块的芯片年产量。1966年，“集成电路”被正式列入通产省的工业核算。日本政府别离于1971年和1978年拟定了《特定电子工业及特定机械工业复兴暂时办法法》和《特定机械情报工业复兴暂时办法法》。这两部法规均规则：有必要加强对日本没有把握或远落后于国外的芯片等半导体出产技能的实验研讨及出产；通产省需求依据技能难度、先进性以及老练度推进相关课题研讨。这一方针促进了日本企业对国外半导体范畴先进技能的学习、吸收和转化，并为施行超大规划集成电路的一起组合技能立异行动方案奠定了根底。1976年，日本发动了“下世代电子核算机用超大规划集成电路”(VLSI)研讨开发方案，其间心是先进制程内存及半导体出产设备的研制。VLSI方案由通产省牵头，日本电气、日立、东芝、富士通和三菱五家半导体企业参加其间，并与日本工业技能研讨院等研讨机构构成研讨组合。董事会是VLSI组合的最高决策机构，主席由五家企业的总裁轮番担任，秘书长则由通产省代表担任。VLSI方案的作用一切权归政府，但参加该方案的企业可以同享其技能作用。VLSI组合存续了四年时刻，筹措到了737亿日元研制资金，日本政府以无息借款的方法投入了约291亿日元。VLSI组合在不同年份供给的研制资金别离占日本半导体职业研制总投入的25%—66%，相当于五家成员企业研制投入总和的2—3倍。为进步成员企业参加联合研制的积极性，日本通产省还答应企业将部分协作研制资金转入到企业实验室，这促进约85%的研制资金被分配到企业实验室。别的，成员企业还可享用8%—10%的研制开销税收抵免等税收优惠。在VLSI组合协助下，日本在动态存储器等范畴日新月异。在1986年—1991年间，日本在全球半导体商场占有了近一半的比例。这让美国半导体企业感到惊惧。所以美国半导体职业协会向本国政府宣告正告，日本半导体工业的鼓起对美国半导体工业造成了严峻冲击，而且会危及美国国家安全。由此，美国对日本半导体工业实体主张制裁。1985年10月，美国商务部指控日本企业推销只读存储器产品。1986年，日本通产省与美国商务部签署了榜首次《美日半导体协议》。依据这项协议，美国暂时中止对日本企业的反推销诉讼，作为交换条件，日本政府将加强对半导体价格的监督，日本企业将购买美国企业出产的半导体。日本赞同设置6个种类的半导体产品对美国及第三国的出口价格下限，不再贱价推销芯片。日本还赞同敞开半导体商场，方针是到1991年外国公司在日本商场的比例到达20%。1987年，美国声称日本并没有彻底恪守《美日半导体协议》，依据“301条款”对日本出口到美国的3亿多美元的芯片征收100%的惩罚性关税。美国还否决了日本富士通对美国仙童半导体公司的收购方案。1991年，美国和日本又签署了第2次《美日半导体协议》。自此，日本半导体产品的世界商场比例一跌再跌，动态随机存取存储器（DRAM）比例更是从近80%下跌到10%以下。与此一起，美国政府于1987年同意国防部联合国内14家半导体系作企业建立了半导体系作技能联盟（SEMATECH）。该联盟的董事会由14家企业的高管和政府代表组成。从1987年建立到1996年政府退出的10年间，美国政府总计向该联盟出资了8.5亿美元，成员企业也按其出售额的1%投入研制资金。为了打造与日本半导体企业巨子相抗衡的大型半导体企业，20世纪80年代中期以来，美国修订了一系列法令，消除反独占法对企业间协作研讨的约束，推进政企协作研制及科研作用向技能使用搬运，促进半导体产品及设备的出产工艺改善。1984年，《国家协作研讨法》从法令上认可了企业间协作研讨。1986年和1989年两次修订《史蒂文—怀尔德法案》，答应政府赞助的研讨机构与私营公司以及在美国的出产企业经过签定协作研制协议展开协作。美国政府逐渐放松反托拉斯法的约束，长达12年的IBM独占案的审理被停止，美国反独占方针的重要规章——《并购攻略》和《横向并购攻略》屡次被从头修订。在相对宽松的法令环境下，美国半导体工业界的并购案数量敏捷上升。主张方为美国半导体企业、价值高于100万美元的并购案数量从1980年到1985年间的每年6起左右，上升至1986年到1990年间的每年18起、1991年到1995年间的每年34起。并购案的数量和金额都大幅提高。韩国政府对芯片研制的扶持首要体现为战略引导、优惠借款和资金支撑。在日本政府发动VLSI方案的一起，韩国政府也建立了韩国电子通讯研讨院，设置了实验出产线，于1979年成功出产出16K内存。这是韩国把握内存技能的开端。1982年，韩国政府公布相似日本VLSI方案的“半导体工业复兴方案”，提出要完结电子配件和半导体出产的本土化。韩国建立了由国家研讨所、三家财团和六所大学联手的一起研制体系，在三年内总计投入了2.5亿美元的研制资金，其间大都由政府拨款。韩国政府大力引导大型企业，特别是财阀进入半导体范畴，向他们供给优惠借款、减税和其他奖赏。20世纪70年代后期，韩国经过信贷手法将巨额的本钱注入半导体职业，从根本上改变了大型财阀的出资环境。1981年5月，韩国实行了一般银行民营化的方针，接连把15家一般银行交给大企业集团运营。韩国三多半导体企业在刚开端展开半导体事务时都阅历了多年的巨额亏本，全依托韩国银行在政府直接干涉下继续给予的借款支撑，方针性借款在韩国各大银行一切借款中的占比一度高达60%。1986年，韩国政府将研制4M内存列为由韩国电子通讯研讨院牵头的国家项目。三星电子、金星、现代和韩国六所大学联合进行4M内存技能的攻关，三年间投入研制费用1.1亿美元，其间大都出资仍由政府承当。在三星电子等企业获得内存技能的抢先位置后，韩国依然竭尽全力地施行对芯片研制的扶持方针。1994年，韩国政府为促进芯片技能立异，公布了《半导体芯片保护法》。同年，韩国政府还拟定了电子工业技能展开战略，将集成电路等7大战略技能作为要点开发目标，在未来五年内出资2万亿韩元来展开电子工业，其间政府出资9000亿韩元。
芯片研制都高度重视招引和培育人才
美国经过向与芯片研制、出产相关的高技能人才以及家庭供给永久居留权请求的便当条件，以促进高技能人才移民美国。2022年以来，美国政府继续放宽科学、技能、工程和数学（STEM）范畴高层次人才获得美国绿卡的条件，并经过延伸在美留学生作业答应有效期、延伸STEM人员实习作业时长、简化STEM专业毕业生签证请求程序等方针办法添加高层次人才留美时机，然后招引全球顶尖半导体科技人才。日本半导体技能展开归根到底是依托本国技能人员和企业的不懈努力。日本有大批半导体技能人员将半导体研制、规划和制作作为一生斗争的崇高工作。富于工匠精力的日本企业及其职工数十年如一日地苦心研讨技能，富于团队精力的工程师常常与车间工人一道寻求技能革新，一起提出合理化主张，努力进步制品率，富于敬业精力的企业管理者将技能革新和合理化主张会聚成团体才智。一批又一批优异的半导体技能和企业管理人才正是在这一进程中生长起来的。可以说，优异的半导体技能人员、高素质的技能工人和超卓的企业管理者，为日本敏捷赶超美国先进技能供给了强有力的人才支撑。在半导体工业展开初期，三星电子等韩国大企业就施行了从竞赛对手“挖人”的战略。20世纪80年代末90年代初，日本半导体企业成绩大幅下滑，韩国大企业借机从日本东芝等海外竞赛对手公司很多引入半导体技能和管理人才，仅东芝就被三星电子挖走了70多人。一起，韩国大企业经过并购海外半导体企业等方法，引入了大批优异工程师，开发了多项前沿芯片技能。而且韩国半导体范畴的大财团还在数十个要点国家和区域组成了研讨团队和研讨机构，在海外闻名院校展开专场招聘，大力引入海外技能人才。除此之外，韩国还高度重视本国人才的培育。20世纪末，韩国教育部分先后主张“BK21”“BK21+”等方案，耗资数万亿韩元，向韩国境内的五百多所大学和研讨机构进行精准专项援助；进入21世纪后，韩国政府又推出半导体期望基金，使得韩国大企业、高等院校和相关科研机构获得了满意的研讨经费，经过产学研用的联合培育，稳固了韩国在半导体范畴的优势位置。
发达国家芯片研制，带来哪些启示？
在一系列芯片研制方针支撑下，美国于1992年从头占有全球半导体商场比例的首位。在半导体职业，美国公司近年来一向占全球总出售额的45%至50%，是逻辑体系、内存和模仿以及FAB软件、设备和进程操控东西制作工艺研制的全球领导者。美国以技能抢先优势构建了一个从前沿技能研制为主，中下流制作业依托东亚区域的半导体工业全球价值链，并由此完结工业链主导。不只如此，SEMATECH方案还产生了两个作用：一是会集研制，并将研制作用在半导体职业界完结同享；二是半导体系作技能变得模块化，这使规划与制作别离成为可能。1987年从前，全球半导体职业都采纳集成器材制作商(IDM)形式，即在企业界部完结芯片规划、出产和封装测验三个流程。半导体系作技能模块化促成了规划—代工形式的鼓起。这一形式大大降低了芯片规划的门槛，几个有阅历的芯片工程师就可以组成团队，展开芯片规划事务，然后付费给芯片代工企业加工出产，构成自主品牌产品。半导体系作技能模块化不只进步了美国半导体工业的竞赛力，还降低了职业门槛，使技能不太老练的企业可以从事半导体出产。凭仗劳动力本钱优势，韩国三星电子开端投入到DRAM芯片的研制和出产中。以台积电为代表的代工企业也不断生长强大，开端与传统IDM巨子同台竞技。日本政府对芯片研制的方针扶持作用在20世纪80年代显现出来。以其时最有代表性的IC产品DRAM为例，1980年，日本先于美国研制出64K容量的DRAM芯片；1984年日本又首先研制出1MB容量的DRAM芯片。1985年日本电气占有全球半导体产品销量的首位，这以后几年间日本电气、东芝、日立接连占全球半导体产品销量前三位。1986年，日本逾越美国成为世界上最大的半导体出产国。1987年，因为日本半导体产品的价格优势及其简直到达100%的制品率，日本半导体企业出产的DRAM芯片在全球商场所占比例到达80%。到1990年，日本半导体企业在全球前10名中占有6席，在前20名中占有12席。但是，日美半导体交易冲突产生后，日本半导体工业显现出式微之势，其商场比例大不如前。到2019年，世界半导体前十名的企业中，已无日本企业踪影。韩国的半导体工业在韩国政府扶持和引导下鼓起。1983年11月，三星电子在64K容量的DRAM芯片研制方面获得打破，这标志着韩国半导体职业已不再停留在相对简略的LSI（大规划集成电路）技能，开端向VLSI技能跨进。1988年和1992年，三星电子又别离研制出4M DRAM芯片和64M DRAM芯片。到2000年，三星电子在DRAM商场已占有超越全球40%的商场比例。2022年全球半导体出售总额排名前三的企业中，韩国的三星电子和SK海力士就占有两席。依据知识产权工业类媒体IPRdaily和incoPat立异指数研讨中心联合发布的《2019年全球半导体技能发明专利排行榜》的核算数据，韩国企业在世界前五名中占有两名，三星电子更是以5376件发明专利位居世界榜首。以上数据阐明，韩国在芯片研制和技能立异方面已具有超强实力。日本半导体工业由盛转衰有多方面的原因。日美半导体交易冲突和《广场协议》签定后日元不断增值，削弱了日本半导体企业的竞赛力，但不能据此以为二者便是日本半导体工业由盛转衰的首要原因。假如日本半导体企业可以调整技能主攻方向和内部管理结构，是有可能在日美半导体交易冲突和日元增值危机下坚持其抢先位置的。20世纪80年代中后期，全球半导体职业产生了两个严重改变：一是体系芯片替代存储器芯片成为职业主导产品；二是半导体系作技能模块化带来的出产安排方法由IDM形式向规划—代工形式改变。日本半导体企业的技能和出产优势会集于以DRAM为代表的存储芯片上。半导体职业产品更新迭代速度非常快。一方面，半导体企业要在技能上坚持优势，就需求不断投入很多的研制资金；另一方面，半导体企业不只要满意新产品研制和出产需求，还要继续对出产设备进行出资。半导体企业有必要占有较大的商场比例，才干有更多的资金投入到技能研制和立异中，然后坚持技能优势，而商场比例下降使得日本企业无力在体系芯片上投入满意的研制资金。日本半导体企业的出产安排方法是上下流绑缚程度比IDM形式更为严密的笔直一体化形式。直到20世纪90年代日本半导体工业陷入窘境之前，日本的半导体事务简直都会集于大集团下的子部分，其半导体技能和芯片产品的需求，彻底来自于集团本身终端产品的需求。美国英特尔这种IDM企业则采纳另一种形式，全力满意商场上广泛的技能和产品需求。前者客户是自己的母公司集团，需求安稳，但很简单因为母公司集团的不坚定而产生不行抗的不坚定；后者客户是整个商场，空间巨大且会提出广泛的技能应战，有利于产品归纳功能的提高。日本的大集团形式缺陷很显着：一方面，大集团的半导体部分出售方向和研制方向固定，缺少竞赛环境，技能立异动力弱；另一方面，半导体部分很简单遭到集团终端部分的影响，终端出售好，半导体部分成绩就好，反之亦然。日本从前占有了半导体工业下流使用的大部分“风口”，包含电视、个人核算机、收音机、家电等。当“风口”搬运到手机、平板电脑等移动智能终端时，日本终端制作快速萎缩，直接导致了日本半导体工业萎缩。全球半导体职业产生了巨大改变，这导致日本半导体工业的相对优势进一步不坚定，日本半导体企业不得不进行部分拆分和重组。2003年4月，日立、日本电子和三菱的芯片部分兼并建立“瑞萨科技公司”。2015年3月富士通和松下两家公司的体系LSI事务部分兼并建立索喜公司。日本在某些细分产品范畴仍占有一些优势。例如，瑞萨科技是无线网络、轿车、消费与工业商场规划制作嵌入式半导体的重要供给商，索喜公司在视频、成像和光纤通讯网络等范畴占有优势，东芝则是2017年制作内存芯片的全球十多半导体厂商之一。但是，日本半导体工业在全球半导体商场的影响力已大幅下降。韩国半导体企业在1997年亚洲金融危机后也遭受窘境。1998年，韩国执行了世界货币基金安排的借款条件，正式宣告全面对外敞开金融业，韩国企业股权向外资敞开，而且不设上限。三星电子约55%股权由外资持有，首要是美国华尔街本钱，包含花旗银行和摩根士丹利。由此，以三星电子为代表的韩国半导体企业失去了独立自主性。此外，韩国半导体工业还面对专业人才缺少的问题。因为各国对半导体技能人才的需求日积月累，人才的全球活动趋势益发显着。韩国经济部分预估，2022年至2031年，韩国将呈现至少3万名半导体技能人才的缺少问题。人才缺少将直接影响韩国在AI芯片规划等前沿半导体工业范畴的研制。总归，在半导体工业展开进程中，美国、日本和韩国都采纳了政府扶持和引导、人才引入和培育的办法促进芯片研制。这些办法推进了美国、日本和韩国半导体企业的芯片研制和技能进步。日美半导体交易冲突和《广场协议》签定后，日本半导体工业由盛转衰。日本半导体企业未能当令调整出产安排方法以习惯全球半导体职业的改变，是其竞赛力下降的重要原因。韩国半导体工业正面对人才缺少问题，这将影响韩国半导体企业在前沿范畴的芯片研制。芯片是人工智能、5G通讯和量子核算的根底。芯片技能是数字年代的底层支撑。近年来，美国、日本和韩国又出台了一系列方针和法规，以加大对芯片研制的支撑力度、抢夺芯片技能主导权。日本和韩国已意识到本身半导体工业存在的问题，正吸取教训、力求补齐短板。其时，我国正在加大对芯片研制的支撑力度，打造具有竞赛优势的半导体工业。发达国家芯片研制的途径和阅历值得我国政府和半导体企业参阅学习。
上文略有删减选自 | 《公民论坛》杂志原标题 | 发达国家芯片研制进程、成效及启示作者 | 上海交通大学世界与公共事务学院教授 刘宏松新媒体修改 | 常嫦原文责编 | 谢帅
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