美国半导体制造技术联盟(SEMATECH)是国际上政府与企业合作促进产业技发展的著名成功案例,在企业的创新型合作组织、政府对产业技术的支持以及联合攻克产业关键技术等方面,都有很多经验值得研究和借鉴。本文基于美国学术界和政策界对SEMATECH的系统研究成果,从SEMATECH建立的动力、政府与产业界的关系、组织与活动及成就和贡献等4个方面对SEMATECH做一深入探讨,提出可供中国借鉴的经验和启示。
在当前新的国际竞争形势和国家新的发展需求下,针对国家重要产业发展的关键问题和薄弱环节,组织各方优势科技资源联合攻关,提高创新链的整体效能,发展新质生产力,是我国科技创新发展的一项重要任务。为此,需要研究创新型企业通过合作推进产业技术发展的规律,借鉴国际上的成功经验。在这方面,美国半导体制造技术联盟(Semiconductor Manufacturing Technology consortium,SEMATECH,以下简称SEMATECH)是国际上一个著名的成功案例,被国内外科技界广为引用。SEMATECH是1987年成立的由美国14家半导体公司组成的半导体制造技术联盟,得到了美国政府的支持,目标是在半导体先进技术方面赶上日本。1992年,美国重新夺回自1986年以来失去的世界半导体市场的领先地位,美国内外都公认SEMATECH做出了重大的贡献。SEMATECH是美国主要的半导体公司与政府合作的成果,“当时它被认为代表了美国产业政策的新方向” 。1992年克林顿政府提出的旨在提高美国制造业竞争力的技术倡议中,把SEMATECH作为“政府-工业界合作的样板”,类似的由行业主导的联盟开始在其他领域提出或建立。之后,SEMATECH也是美国面对新挑战时采取新措施的经验借鉴。2022年《美国科学与芯片法案》提出建立国家半导体中心,SEMATECH可以为之发展提供一些经验和借鉴。在企业的创新型合作组织、政府对产业技术的支持以及联合攻克产业关键技术等方面,SEMATECH都有很多经验值得研究和借鉴。
SEMATECH设想于1986年,成立于1987年,1988年在德克萨斯州的奥斯汀正式运行。SEMATECH得到了美国国防部的支持。1996年,在明确美国已经重新获得技术和市场领先地位的形势下,SEMATECH董事会决定退出联邦政府的支持,回到企业健康发展之中,作为企业联合体,继续为成员公司服务。1997年,SEMATECH与国外公司合作,开始国际化进程。1999年,SEMATECH第一次给与5个非美国成员以全会员资格,成为全球化公司联盟。2015年,随着几家大公司离去,SEMATECH失去独立联盟位置,被纳入纽约州立大学理工学院。
国内学术界和政策界对SEMATECH十分重视,在各种政策类软科学研究报告中采用SEMATECH案例不在少数,在某些专著中也有讨论此案例。在学术论文方面,根据对中国知网的检索(截至到2024年3月31日),SEMATECH的相关论文有9篇。主要研究包括:SEMATECH建立、组织结构和所取得的成绩,SEMATECH对美国产业转变的影响,产业技术创新联盟中的政府行为,关键核心技术攻关中的政府角色,技术创新联盟与产业共性技术供给,美国产业复兴的举措,官产学创新网络的合作机制以及新型研究机构的创建与运营。在这些研究中,多数把SEMATECH作为案例分析或案例比较的例子,大都涉及到对其组织结构和运行机制的描述和分析,对SEMATECH提供了基本的认识。但现有的研究存在几方面的不足:在方法论上,注重把SEMATECH作为例子来说明某些道理或作为支撑证据,而对SEMATECH自身的逻辑和发展探讨不足;在研究内容方面,对SEMATECH合作的动力、机制、研究议程和组织结构及其与技术发展之间的关系探讨不足;在研究基础材料方面,对国际学术界的研究成果消化、吸收和利用不足,缺乏系统的认识。
本文基于美国学术界和政策界对SEMATECH系统的研究成果,从建立的动力、政府与产业界的关系、组织与活动及成就和贡献等4个方面对SEMATECH做一深入探讨,提出可供中国借鉴的经验和启示。
半导体技术和产业是美国的发明,从晶体管和集成电路的发明、制造设备的发明到市场的发展几乎完全是美国的现象。在20世纪70年代初,当世界半导体产业市场总值不到50亿美元时,美国占据了70%的市场份额。美国在半导体领域的主导地位帮助其在大多数电子应用领域获得领先地位,包括计算机、通信以及消费类电子产品。然而,自20世纪70年代末开始,美国的统治地位受到挑战。1986年,美国在世界半导体市场统治地位被日本超过,日本发展成美国强大的全球经济竞争对手。这种形势让美国半导体行业感到前所未有的威胁,美国政府也开始担心半导体产业的下滑对美国的军事和经济安全造成不利的影响。
1987年SEMATECH的建立是通过建立研发联盟增强竞争力以应对美国半导体行业业绩下滑的一个典型措施,是在技术发展领域政府与企业合作的一个“国家创业主义(national entrepreneurialism)的试验”,它创造了新的合作范式,实现了竞争对手之间相互横向合作、制造商与供应商的纵向合作以及与国家实验室和学术界的广泛合作。
在此之前,美国半导体行业遵循自由市场竞争法则,而且《反垄断法》禁止企业合作,企业之间的合作是罕见的。一方面,在这种激烈的竞争行业内极其注重知识产权保护,使互相竞争的芯片制造商之间的合作非常困难;另一方面,在整个芯片产业内部,上游企业力图通过降造设备的成本来获得更大利润,使得芯片制造商与设备供应商之间的合作异常困难。
在政府与产业的关系方面,政府通过军事项目对半导体产业的早期发展提供了支持,但1980年国防部资助的旨在促进军民两用技术互动的超高速集成电路项目(VHSIC)并没有取得预想的效果,政府如何支持企业合作仍是一个新的课题。而企业对政府支持充满疑虑,担心政府资助的项目可能会扭曲行业,偏向大公司,增加税收,削弱其独立性精神。
在如上背景下,企业间开展合作需要突破障碍,而且在合作建立之后,如何保证不同规模、不同技术特点的企业的投入都可以获得适当的效益,如何保证企业合作的持续成功,仍然不是明晰的。
SEMATECH的演化和发展历程包括复杂的国际因素、经济因素以及人的因素。合作如何开始的和建立的是探讨SEMATECH发展的逻辑起点,在市场经济下政府与企业的关系是SEMATECH建立和发展的框架,联盟的使命、研究议程与组织结构与活动是SEMATECH的核心内容,因此本文研究视角和研究内容包括:从历史演化的角度看SEMATECH建立过程中环境与行为主体的互动和作用;从政府与产业的关系看政府在SEMATECH中所起的作用;从组织使命、结构和行为看SEMATECH的绩效表现以及在促进半导体产业发展中所起的作用。
本文的研究问题是相互竞争的企业是如何开展合作?企业合作取得了什么样的成功?合作成功的因素是什么?
具体来说,有以下4个问题:(1)SEMATECH是如何建立的?(2)政府在SEMATECH建立和发展中起到什么样的作用?(3)SEMATECH的目标和活动如何保证其目标实现?(4)SEMATECH取得什么样的成功?成功的因素是什么?
本文基于文献分析方法,文献包括美国学术界、智库和政府对SEMATECH的研究文献,主要有:研究人员的学术论文,美国国家科学院等学术团体的研究和研讨会的成果,美国国会研究服务部等智库的研究报告,美国政府问责局给国会的报告和国防部行政办公室的报告等。
在SEMATECH成立之前,在美国半导体领域内已产生了几大关键的行业协会,为后来的SEMATECH提供了便利、支持与经验。1971年美国半导体设备制造行业成立了自己的行业协会——半导体设备和材料研究协会(SEMI),并吸收国际设备制造商加入。1977年,半导体行业协会(SIA)成立,其目的是为应对日本竞争挑战,建立行业交流平台,并为游说贸易制裁发出声音。截止1985年,SIA有48家会员公司,总收入超过1000亿美元。SIA收集了更广泛的行业量化绩效数据等客观统计资料,有利于行业内发出统一而坚定的政治声音,进行贸易制裁游说和法律保护游说。1984年,SIA游说帮助通过了《合作研究法》。SIA主要的措施在交流,合作仍然受到限制。
对SEMATECH的成立起直接刺激作用的是半导体行业内的分析报告和国防部国防科学委员会(DSB)的调查报告。
1986年2月,半导体行业巨头IBM副总裁Sandy Kane提出了一份关于半导体行业的全面型分析报告(包括财务、制造能力、资本投资以及材料和设备制造商等在内的行业全景),以醒目的“讣告”字眼,对美国半导体行业可能在不久将来衰落的前景提出警示,引起行业领导人的共鸣和反响。SIA也召开多次会议讨论应对挑战。在激烈的讨论中,美国半导体界都认识到创建一个制造技术联盟不仅是重要的、而且是必须的,并成立工作组研究制定制造联盟的组织计划。10月的一次会议提出了联盟的名称——SEMATECH (Semiconductor Manufacturing Technology)。
同时,DSB成立工作小组,研究半导体军事技术与商业技术的关系。1987年,DSB工作组的一份报告指出,美国半导体公司在大批量制造工艺技术方面落后了,对国家安全产生了重要的影响。他们建议建立一个由政府和企业共同资助的半导体制造技术研究所。
两组报告分别从行业和国防的角度为美国半导体行业发展敲响了警钟,提出了十分相似的建议。DSB把政府的角色带到产业联盟中。
1987年3月,在充分论证的基础上,SIA董事会批准建立 SEMATECH,每年预算2亿美元,一半来自会员公司,一半希望来自联邦政府。DSB的报告得到国防部长的大力支持,又在国会和政府其他部门获得广泛的支持。
联盟的建立以及实际运行面临着内外挑战。首先面临的外部挑战是《反垄断法》的限制。1984年的《合作研究法》免除了研发联盟的反垄断处罚,但它并没有免除对制造或联合生产计划的处罚。由于司法部的积极态度,最终制定了新的修正案,使SEMATECH成为第一个受到《合作研究法》反垄断保护的美国制造业联盟。作为一家非营利性公司,SEMATECH被允许在晶圆厂生产其非销售制造示范芯片,这些过程仍然是竞争前的。
从企业内部来说,受到相关知识产权的制约,且由于成员企业间的异质性存在着难以协调的困境以及信息泄露和安全问题,而且合作开发的经济性存在不确定性,合作本来缺乏动力。然而,在“即将到来的死亡的幽灵”危机下,各参与企业通过签署参与者协议解决这些问题,在谈判过程中克服分歧,对财政和法律问题努力达成一致。政府部门的支持,扫清了企业内部的合作障碍。
1987年5月,SEMATECH运营计划编写完成,并获董事会的批准,它被称为《》。《》概述了SEMATECH的目标以及实现目标的组织、业务和技术战略,提出了三阶段目标以及实现三个预期阶段的技术路线微米,并专门使用美国设备来实现。《》对这些阶段性目标分配了五年的联邦预算期限。一旦头五年目标实现,再为十年拟订另外两个阶段计划。
《》决议包括一个成员捐款公式,以半导体销售额的1%计算,最低100万美元,最多15%。联盟的成员公司保证提供150万元的启动资金。《》提出两项重要任务,在研究型大学建立SEMATECH卓越中心,建立一个由行业专家组成的咨询委员会的外围系统,为联盟的管理层提供咨询,并协助利用外部资源。《》明确指出,不仅要包括芯片制造商,还必须包括该行业基础设施的供应商。
在SEMATECH提出和形成期间,SEMI的领导人认识到与制造商合作的重要性。1987年夏天,SEMI的美国部分以SEMI/SEMATECH为名,加入SEMATECH。1987年6月中旬,SEMI/SEMATECH在SEMATECH董事会中获得了一个席位,设备和材料供应商的纵向联合成为芯片制造商横向联盟的一个组成部分。SEMI/SEMATECH参与的可见度为该联盟的声明提供了可信度,即它旨在为整个行业服务,而不仅仅是少数公司。
尽管制订完毕,但协作的组织结构仍然需要构建,并且必须反映在参与协议中,以便成员在支付会费并对组织作出承诺时签署。还需要解决的问题包括法律权利和义务、知识产权和专利,以及参与SEMATECH项目的成员公司和供应商参与联盟发展的机会。SEMATECH通过技术规划研讨会在这方面发挥了建设性的作用。
从1987年6月的蒙特雷研讨会开始,创业团队在指导委员会的指导下,组织了一系列这样的聚会。IBM的 Obi Oberai 在第一次研讨会上提出了路线图思想——通过收集各部门的信息协调各部门。路线图的价值在于,它向成员公司的领导们展示了他们如何在没有完全共识的情况下在部分层面也能进行有益的合作。路线图并没有解决他们所有的分歧,但它把他们纳入了一个可能合作的模式。研讨会公开举行标志着合作的新时代的到来。
SEMATECH成立之初,半导体行业和DSB工作组都致力于让美国重新生产日本一直有效出口的主要存储芯片DRAM。到1987年秋天,SEMATECH的目标开始向提高制造业的整体竞争力转移,这预示着SEMATECH在发展过程中会发生许多适应性变化。
1987年12月底,美国国会通过了国防拨款A授权,其中包括为SEMATECH提供1亿美元。法案由里根总统签署成为法律。一周后,国防部批准选址委员会的选址审定程序和标准。1988年1月6日,奥斯汀从34个州的134份申请中胜出,被选为SEMATECH的家。1988年2月,占美国全国半导体力量80%的14家成员公司开始投入会费,SEMAETCH正式运行。
SEMATECH的CEO人选要求很高。领导者必须是业内受人尊敬的、有创造力的科学家和值得信赖的企业领导者,同时在华盛顿的政治舞台上也被认可为具有能力和远见的人。1988年,英特尔总裁罗伯特·诺伊斯终于同意担任SEMATECH的CEO。诺伊斯不仅作为集成电路的共同发明者而闻名,还是硅谷早期的企业家之一,创办了仙童半导体公司和帮助创立了英特尔公司。诺伊斯是创新企业家精神的缩影,他被称为“硅谷市长”。诺伊斯担任CEO极大地鼓舞了各合作公司参与人员的士气。在他到来之前,SEMATECH没有人能就联盟该做什么达成一致。诺伊斯上任几个月后,使命就明确了。他建立了新的领导团队,带领公司走向成长 。
SEMATECH是企业促动和主导的联盟,政府提供了政策和资金支持,但在联盟中占据一个没有投票权的位置。各企业既希望政府的支持,又不希望政府干预。政府对联盟给予了支持,又给了联盟适当的自主权。
在一开始讨论政府介入产业联盟的形式时,美国政府内部就存在不同意见,有意见认为,不应该让政府的政策干涉企业的创造力。在基本达成一致支持意见后,对由哪个政府部门支持也有不同的意见。有人认为国防部的官僚体制不适合支持产业联盟,商务部反而更适合。最后国防部被选中,有几个因素:首先,国防部有支持“两用”技术发展的历史,特别是在微电子领域,SIA认为国防部对技术的需求与他们的技术需求最密切相关;其次, SEMATECH的领导人更愿意只与一家机构打交;第三,国防部的开明领导人,都认识到对联盟支持的重要性。另外,国防部有筹资机制和可随时承付的资金,而其他部门则没有。
尽管国防部为SEMATECH提供50%的资金,但作用有限。在SEMATECH的授权立法中,国会确保国防部不直接介入联盟的项目规划和活动中。国会遵循SEMATECH商业参与者的立场得出结论,认为工业界最了解该做什么以及如何做。国防部在SEMATECH董事会中只占据不具有投票权的一席地位,也没有项目监督权。
国防部对SEMATECH的支持采取补助金(grant)资助的方式,而不是像之前以政府采购使用合同资助具体项目的形式。国防部的监管由国防高级研究发展署(DAPAR)负责,依据双方签署谅解备忘录(MOU)。谅解备忘录规定了在发放授权资金之前必须满足的某些标准,主要有每年向国会提交运行报告、企业提供50%的预算经费等,没有提出具体的技术目标和操作方法。
尽管国防部原期望SEMATECH重点在增加特殊用途的集成电路,更多地承诺长期的研发,但双方充分地交流沟通后,DAPAR领导人没有试图改变联盟基本的产业驱动特征,而是提出了一系列要求和规则,为更具体的规划和结构提供了有益的推动,给与联盟相当大的自主性。尽管DARPA既没有项目监督权,也没有董事会投票权,但谅解备忘录的要求确实给了国防部在联盟议程上的一些影响力。
从1988财年到1996财年,国会通过DARPA向SEMATECH提供了总计约8.7亿美元的资金,另一半由工业界参与者提供 。
SEMATECH采用参与协议的形式,该协议给予每个成员平等的董事会成员投票权,确立了它的自由,既不受任何单一成员公司的内部控制,也不受特定的政府项目监督。
SEMATECH被定性为非营利性公司。工作人员分为会员公司派遣员工和直接雇佣员工两种。1993年SEMATECH有700雇员,其中公司派遣技术人员400人。
SEMATECH的一个主要特点是由一个中央组织指导,由行业人员配备和管理。研究项目在专门的中央设施进行,或由中心管理在成员公司开展。建立SEMATECH的动力来自行业,因此行业经理决定了项目的设计,并将研究重点放在他们认为重要的问题上。SEMATECH由熟悉行业问题和能力的行业管理人员和研究人员组成。它有广泛的行业支持,成员公司派遣来的人都是优秀的,这使得SEMATECH更容易识别问题并制定可行的解决方案。公司实施扁平化管理,只有三级结构,主任、经理、项目经理。
SEMATECH这种集中运作的实体结构与国际上同期其他一些研发联盟(如欧洲的ESPRIT、JESSI和Alvey项目)中使用的“伞状结构”或“秘书处”模式有鲜明的不同,后者是由小型行政管理部门监管,参与项目公司的小团队在内部独立开展合作项目。Peter Grindley等人对两者的差异做了详细的探讨,指出欧洲这类伞式合作项目往往有固定的议程,不容易调整,像Alvey和ESPRIT这类计划的动力来源于来自广泛的经济和社会关心的目标,不是工业界启动的,并且通常由在该行业没有直接经验的管理者管理,工业界的介入是半心半意的。相反,SEMATECH中心结构和经验丰富的管理相结合,使该联盟具有必要的自主权和灵活性,可以在必要时进行研究议程的变更,更适合企业发展的需要。这种根据需要改变和适应的能力被证明是SEMATECH一个关键的优势。
SEMATECH成立是以恢复美国半导体市场竞争领导地位为目标的。在1987年的成立章程提出了其使命:“为美国半导体行业提供在制造业中处于世界领先地位的能力”。但是,制造工艺技术专长是半导体制造商竞争优势的核心,成员公司不愿分享这种敏感信息。各成员公司制造技术的复杂程度也有很大不同,这增加了一些公司“搭便车”的风险。为了应对这些争议,在与成员公司商议后,为了满足大多数企业的需求,SEMATCH在1989年把目标调整为“为美国半导体产业提供引领世界制造业的国内能力” 。SEMATECH改变了其研究议程,以寻求提高美国半导体制造设备供应商的技术能力,并加强美国制造公司与美国设备供应商之间的“垂直”合作。这种研究重点可能使所有成员受益,而不会威胁到他们的专有能力。正如SEMATECH第二任首席执行官William Spencer所说的,SEMATECH不开发特定的产品或工艺,这是会员公司的工作。SEMATECH可以把对研究成果的开发利用留给企业,使成员按照他们认为合适的方式建造互补的能力。新的研究议程将联盟的重点从在奥斯汀工厂开发一个完整的最先进的生产工艺转移到知识传播和技术上,可以很容易地被其成员公司接受。虽然有三家成员公司因联盟研究议程的改变先后于1990年和1992年离开了联盟,但大多数公司赞同研究议程的改变。
在联盟的重心向半导体制造与仪器供应商之间关系转移的调整下,联盟活动逐渐聚焦于4类活动:新设备的联合发展项目;改进现有设备并制定设备标准;技术路线图(包括制造方法和未来工厂设计);加强双向沟通(既用于接收反馈,也用于传播产生的知识)。
联合发展项目(JDP)资助供应商开发新设备,由成员公司和SEMATECH人员支持。JDP
是联盟最大的活动,1991年达到预算的60%,即1亿3千万。赢得JDP合同的设备公司将获得大约25%的项目成本资金,并在整个项目中收到SEMATECH及其成员的反馈。大部分JDP开发活动通常在供应商的设施中开展,每个项目由SEMATECH员工管理,被分配到项目中的SEMATECH工程师大部分时间都在供应商那里,并且SEMATECH定期举办供应商员工与SEMATECH和成员公司人员之间的会议。
SEMATECH活动的第二个领域是针对当前型号设备的设备改进项目(EIP),在SEMATECH的早期,EIP通常位于其中心研究机构。SEMATECH的工程师团队负责全过程管理每一个设备改进项目,这些项目的结果通过各种正式和非正式机制传递给各成员公司,改进它们对这些设备的利用或维修技术。
JDP和EIP都包括对新设备或改进设备进行“鉴定”的大量努力。资格认证通常由SEMATECH和供应商人员在奥斯汀的工厂进行,新设备或改进设备的资格鉴定,通常包括在正常生产和“压力”条件下运行设备,需要大约6至9个月。这些资格认证项目为成员公司提供必要的信息,以作出采购决定,并向供应商提供产品的良率反馈。
在SEMATECH成立的时候,整个半导体行业普遍缺乏标准化规范,这是其秘密专有性质的直接结果。SEMATECH为促进系统创新所做的相关努力包括制定设备接口标准和设备评估标准。
第三项SEMATECH活动是提供半导体行业预期的技术创新路径的“路线图”。每个研究领域(如光刻、金属化、软件和制造方法)的SEMATECH经理、成员公司代表和项目经理每年举行几次会议,回顾项目绩效并讨论未来的需求。该路线图包括:建议目标和时间表、实现新的特性线宽、提供信息的供应商有关预期的采购周期和促进中小企业供应商的计划,这些全行业的预测活动可能促进“系统创新”。同时,SEMATECH也在推广这一路线图,鼓励支持的中小企业同时创新,而不是相继创新。
SEMATECH和SEMI/SEMATECH还致力于改善中小企业供应商与半导体制造商之间的联系。在奥斯汀举行的一系列会议,包括技术咨询委员会(TABS)会议,为不同公司和不同级别的高管之间的互动提供了论坛。其中一个项目是全面质量合作(PFTQ),重点是改善供应商的成本管理、战略和财务实践,以促进更富有成效的关系和世界级能力的发展。SEMATECH每年向PFTQ项目投入大约1000万美元。
SEMATECH采取一系列措施促进技术转移,主要有:用户参与;建立度量标准;高级管理人员的直接参与;关注那些高回报的项目;有效的选择和确定与成员公司核心利益相关的技术发展计划的选择流程,并不断地评估和更新。
1992年美国重新获得半导体市场的世界领先地位。SEMATECH被业界广泛认为对20世纪90年代美国半导体制造业的绩效产生了重大影响。美国政府问责局在1992年给国会的报告中指出:“SEMATECH已经证明,政府-行业制造技术研发联盟可以帮助提高美国工业的技术地位”。1993年,SEMATECH达到其主要技术里程碑之一——制造0.35微米线宽电路。不过,美国半导体产业的复苏有多种因素,包括美国的贸易政策以及日本经济及半导体业自身的下滑等,从总体上用直接的证据或量化的手段说明具体的SEMATECH贡献和影响比较困难。那么如何来理解SEMATECH的成就和贡献?
自SEMATECH运行第一个五年之后,美国学术界和政府部门等对SEMATECH的成就和贡献做了许多研究,从不同方面具体地说明了SEMATECII的成就和贡献。主要结果归纳如下:
据市场研究机构VLSI Research称,SEMATECH创造的设备改进帮助美国芯片制造商将日本的相对产量优势从1985年的50%降至1991年的9% 。
1992年对SEMATECH会员的调查发现,基于采购、运营和维护成本的降低,大多数公司报告其在SEMATECH的投资获得了正回报。Link等人基于案例对会员公司在SEMATECH的投资回报做了定量分析,表明SEMATECH提供了一种组织结构,使重要的过程和技术得到了推进。Irwin等使用SEMATECH成员和非成员的企业层面数据来估计联盟的总收益。在1987-1994年的研究期间,这一利益的数量估计为3亿美元 。到21世纪初,SEMATECH的成员报告称,他们的研发投资的年回报率为20比1。
SEMATECH在支持设备开发和认证方面的作用,使成员公司在面对巨大不确定性的行业中增强了技术选择能力,SEMATECH寻求与多个供应商签订合同,采用多种工程方法,分散了风险。调研表明,SEMATECH给成员公司从研究管理和研究整合中获得的利益,以及从溢出效应中获得的间接利益,比从研究成果中获得的有形直接利益更为重要。
通过发展全行业质量计划,促进了半导体设备工业与半导体制造业之间的协同工作。促进了美国半导体制造商增加从美国供应商那里购买设备的数量。在制定行业标准方面发挥了重要的作用。SEMATECH资助的设备进步通过全球半导体行业更快地传播,增强了中小企业供应商和非成员芯片制造商获得SEMATECH研究的好处。
SEMATECH使美国工业界将小型化周期从三年压缩到两年,加速了15年的创新,并使美国芯片制造商走上了超越日本竞争对手的道路。随着14纳米节点的出现,较短的周期在2014年大幅延长。
SEMATECH促进了美国半导体制造商之间更大的合作。在SEMATECH成立之前,没有任何美国各半导体公司制造人员之间会面的机制。SEMATECH成立之后,通过技术研讨会,交换信息,每年专注于半导体制造技术,并就设备和材料需求向供应商提供一致的技术指导。到1993年,SEMATECH已举办了200多次这样的会议 ,参加人包括成员公司员工、大学员工和政府实验室的员工。信息交换与美国半导体行业面临的共同制造问题有关。
SEMATECH促进了与联邦实验室之间的合作。1989年,SEMATECH与桑迪亚国家实验室签订了一项价值1.1亿美元的合作研究与开发协议(CRADA),该协议使美国公司能够使用桑迪亚的“一流设施和全面的科学专业知识”,双方建立了半导体设备技术中心(SETEC)。除此之外,还与橡树岭国家实验室、国家技术和标准研究院建立合作了关系。在SEMATECH之前,美国从未有过一个平台,让工业界与国家实验室的研究人员分享有关技术问题及其应用的信息。
SEMATECH还与SRC合作,资助大学建立卓越中心,在美国14个州的31个大学和国家实验室建立卓越中心,开展面向未来发展的研究和培养人才。
SEMATECH在制定国家半导体技术路线图方面发挥了主导作用,该路线图利用政府,大学和行业的投入来确定半导体研发投资的战略领域,指导全国各相关力量的研究。
对SEMATECH贡献的研究大都是定性方法,定量研究很少,只有4-5篇。在2003年的一篇论文中,K.Flamm和他的合著者重新用定量的方法审视了SEMATECH对半导体行业研发的影响,得出结论:研发合作的基本模型最终必须成为解开因果链的科学努力的基础,但这些模型过于简化,无法捕捉到研发联盟现实世界的复杂性。他们指出:“SEMATECH唯一绝对确定的事情是,它的相当一部分会员公司一定发现它是有净值的——它们实际上已经进行了结束公共补贴的试验,发现消费者继续购买它的产品。” 也就是说,实际中成员公司对SEMATECH的接受是最大的承认。
SEMATECH的贡献是间接的。正如Browning和Shetler所说:SEMATECH的作用是开发新的制造技术和方法,并将其转让给其成员公司,这些公司反过来生产和销售改进的芯片。最终是成员公司工厂的生产导致了美国半导体市场份额的增加。因此,SEMATECH对市场复苏的准确贡献很难直接评估 。归根到底,SEMATECH通过增强了成员企业的创新能力和竞争力对美国半导体行业做出了贡献。
1996年美国国家研究理事会(NRC)所作的对SEMATECH评估总结,认为SEMAECH取得实质性的成就,得到各方的承认:从企业方面,SEMAECH的目标大部分实现。对于美国半导体公司重新取得世界市场的领先地位,尽管其他因素的作用,但工业界的许多人认为SEMAECH做了主要贡献。SEMAECH还促进半导体供应商之间的竞争。国防部受益于微电子技术领域成本和质量的改进,这些改进对美国国防系统的性能优势日益重要。与其他国防研发项目一样,SEMATECH提供的技术甚至使国防部能够更好地完成其任务。SEMATECH提供了焦点问题和技术思想的交流,加强了大学、政府机构和实验室正在进行的研发。也许最重要的是,SEMATECH帮助锚定了美国战略技术的未来发展。
尽管SEMATECH得到广泛的认同,但对它也存在着争议和批评,主要集中在相互联系的两个方面:政府支持产业的角色、方式和程度;联盟的性质。对于政府是否以及在多大程度上应该投入联邦资金支持半导体技术,从一开始就有争议。即使是联邦政府支持SEMATECH的经费已于1997年5月结束,但辩论仍在继续。对于联盟的性质,它本质上是一个俱乐部,成员付费加入,只有那些支付了公平份额的成员才获得优惠。批评者认为,由于SEMATECH的一半资金来自联邦政府,因此其努力的结果应该平等地提供给所有人,不一定只限于会员。同时,批评者认为,联盟的门槛过高,年费为100万美的最低限额对一家相对较小的半导体生产公司来说过于繁重,中小企业——半导体供应链的重要组成部分和创新的源泉实际上被排除在外。赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor)的CEO罗杰斯是SEMATECH的坚定反对者,他不仅发表文章、讲演批评SEMATECH,而且在美国国会作证反对SEMATECH。罗杰斯认为,政府资助SEMATECH是对“富人”的资助,是给高技术公司的福利,他认为,SEMATECH不仅把美国200家半导体公司大部分挡在外面,而且资助联盟的钱很大一部分最后流向公司自己,成果并没有惠及所有公司。他认为,如果没有政府的资助,SEMATECH可能会做得更好。不过,罗杰斯也承认:SEMATECH在所有政府补贴的科技企业中有着最好的记录。
SEMATECH作为一种公私合作的成功模式被广为讨论和借鉴,正如硅谷的成功引起关于硅谷是否复制的广泛讨论。关于硅谷,美国内外的实践证明是难以复制的,因为硅谷是一个包涵多种因素的创新生态系统及文化系统。硅谷之所以难以赶超,最为核心的不是表面上可见的政策支持、宽松监管和优惠金融待遇,而是独特的一套社会文化生态系统。SEMATECH在很大程度上也具有相当的独特性,它是美国之前未有过的竞争企业之间的合作,被称为是一次“组织试验”(an organizational experiment)。Browning和Shetler在研究SEMATECH 的专著《拯救美国半导体工业》中,以自组织为核心的复杂性理论解释了SEMATECH的运行,充分显示SEMATECH的不可复制性。
不过,虽然SEMATECH不可完全复制,但它作为联盟的组织形式和构成要素在很大程度上是可以学习、借鉴和仿效的。正如美国科学院研究理事会公私伙伴关系研究委员会在《发展新技术的政府-产业伙伴关系》(2003)报告中所指出的:“委员会关注SEMATECH的案例,不是作为盲目复制的模式,而是作为从中得出具有广泛相关性的积极框架原则的例子。”事实上,美国内外都有一些联盟借鉴和仿效SEMATECH模式。例如, 成立于1993年的国家电子制造计划(NEMI)是一个由50家公司组成的行业主导的联盟,专注于战略性电子产品元件及电子制造系统。又如,2008年成立的全国先进运输电池制造联盟就是以SEMATECH为模型设计的。美国能源部的新“阳光计划”(SunShot Initiative)也是如此,该计划旨在到2020年将太阳能的成本降低75%。华盛顿智库信息技术与创新基金会(ITIF)的首席执行官阿特金森曾评论说:“这种模式在许多行业都是可行的” 。2012美国开始实施的国家制造创新网络(NNMI)的第一批7个制造研究所都采取了类似SEMATCH的模式。SEMATECH还对欧洲类似项目(如MEDEA和IME)的启动和运作产生了直接的影响 。因此,可以说,SEMATECH作为公私伴关系的一种成功模式,为之后组织公私技术联盟提供了许多可以借鉴的经验。
SEMATECH从启动到发展,都是企业占主导。在急迫生存压力之下,虽然各公司有不同的文化,面临冲突,却能求同存异,寻求共同受益的合作目标。因此,从SEMATECH的研究议程、项目开展和管理运行,都能贴近企业的实际发展,满足企业的需求,因而也取得了成功。
美国半导体界领袖和各主要公司主管都支持和参与SEMATECH。在共同的目标和期望收益下,各成员公司实质性投入资金,高层管理人员积极参与,并派遣最优秀的人员参与。
美国国防部行政办公室(ESD)在1997年给国防部最终的报告中这样写道:“如果没有国会和几届政府无数支持者的远见卓识和承诺,SEMATECH所取得的成功是不可能的。它们愿意放弃传统的监管负担,在合作研究中开辟新的领域,这应该受到赞扬。” 美国政府对SEMATECH的支持表现在几个方面:(1)在法律上,国会对合作法律的宽松解释,放松对企业合作的限制;(2)免除对SEMATECH项目监管,给与SEMATECH高度的自主性;(3)在资金资助上,使用补助金的方式,给与SEMATECH灵活的资助方式。政府的资助为企业的合作增加了可信性,持续的资助确保合作了的连续性发展。
SEMATECH高度自主和灵活的组织结构,可以根据实际情况,实施调整研究议程和计划。从领先的专有技术转向为行业供应商基础设施提供短期支持,解决了研究议程上的冲突,但代价是失去了几个较小的成员公司。后来又适时加入质量控制项目和标准项目,加强行业的基础创新能力。
技术路线图通过建造共同的视野,为引导各相关方开展合作提供一个框架。不仅对SEMATCH成员公司寻求和达成共识发挥了重要的作用,而且在后来协调全国半导体行业的发展中发挥了重要的作用。
SEMATECH把目标准确定位预竞争,开展通用技术研究以及提高半导体基础设施的质量和能力,为成员公司的进一步利用研发新的产品和工艺提供了有力的基础。同时,在促进技术转移方面,设立了专门的管理目标与机制,与成员企业实现很好的对接。
SEMATECH对我国政府与企业合作发展产业技术提供多方面的借鉴与启示:
在国家战略新兴产业、未来产业领域加强技术联盟建设,汇集企业的优势技术资源,攻克产业共性技术难关,解决行业标准和质量问题,帮助企业提高创新基础能力和竞争力。完善相关政策和制度,鼓励和支持企业自发启动的技术联盟。
发挥政府资金的杠杆作用和聚合作用,引导和汇聚企业及相关方在国家战略领域投入,攻克关键技术和共性技术。发展和完善各相关方投入的收益政策和制度。建立政府资金投入产业技术联盟的退出机制。
建立主管政府部门宏观监管、各参与方责权利明确的联盟组织结构,建立由企业管理人员和技术专家为主的联盟管理结构,最大程度减少行政干预。制定合理的发展规划和研究计划以及各联盟单位参与的组织计划,在研发内容方面明确联盟解决的共性技术问题,建立各参与企业利用这些共性技术成果的技术转移机制和知识产权规则。建立各成员企业之间信息交流机制。
国家实验室、各类产业技术研究研究院以及相关的产业技术研发平台,应加强与国内科技领军企业之间的各种联结与合作,如人员交流与培训、合作研究、技术转移等,使重要的技术突破和重要成果在企业中真正落地,转化为市场中的产品。
在面向产业技术发展的国家研发计划的目标确定、立项、评估等各个环节,加强企业界人士的参与,使企业的真正需求和技术机会可以反映和纳入国家研究计划中,使计划更有针对性、能与产业技术的发展直接挂钩。同时,发展和完善企业参与国家研发计划的激励政策和保障制度,使企业的力量实质性参与承担参与国家研发计划的任务。
本文来源于《中国软科学》2024 (07)。樊春良,中国科学院科技战略咨询研究院研究员;,中国科学院大学公共政策与管理学院。文章观点不代表主办机构立场。
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