众所周知，随着美国对华为、中芯国际的制裁，我国迅速发展自己的芯片迫在眉睫，未来我国半导体复兴之路是否有值得学习和借鉴之处？
美国是半导体技术的故乡，1959年，仙童公司的Robert Noyce发明了单片集成电路技术，以半导体硅基材料和集成电路技术为基础的芯片就此诞生。美国的产业也开始进入了以电子、航空航天、核能为代表的第三次工业革命时代。
20世纪80和90年代，面对半导体芯片生产技术、产品质量、市场份额被日本全面赶超的困境，美国通过调整半导体芯片产业发展方向、实施SEMATECH计划、加强对日贸易限制、加强政企协同创新等措施，迅速实现了半导体芯片技术产业对日全方位反超。
美国信号军团（U.S. Signal Corps）是美国半导体早期发展的主要资助者，30年来他们一直在研发晶体管和半导体，并购买了大部分初始产量。美国军方为西部电力公司(Western Electric)、通用电气(General Electric)、雷神(Raytheon)和西瓦尼亚公司(Sylvania)的第一条试验生产线提供了资金，并建设了远远超出需求的产能。从20世纪50年代末到70年代初，联邦政府资助了美国半导体研发的40%到45%。对半导体的军事采购使该行业得以确立规模，从而导致半导体价格在1962年至1968年期间大幅下跌，使其更适于商业用途。
但在低成本资本和受到保护的国内市场的支持下，日本开始进入DRAM行业，导致产能大幅增加，并在第三国市场倾销产品。在使用相同设备的质量和生产率方面，一些美国公司也落后于日本公司。其结果就是，到1985年，美国在这一市场的全球份额从大约90%下降到不到10%，英特尔、高级微设备公司(Advanced Micro Devices)和国家半导体公司(national semiconductor)等生产商都纷纷退出了DRAM业务。在DRAM失去市场领导地位被认为是美国行业的重大挫折，尤其是因为大容量存储设备是该行业的工艺技术驱动因素。大宗商品DRAM芯片的大规模生产，证明了对新工艺技术和晶圆制造设备的投资是合理的。
随着日本企业在全球存储设备市场占据了绝对的份额和技术领先地位，并迅速增加了产能。人们普遍担心，美国半导体行业的衰落不仅会带来经济挑战，还会带来国家安全风险。美国国防特别工作组甚至在1987年警告说，依靠外国供应商提供最先进的武器芯片是一种“不可接受的情况”，因为这将破坏美国保持技术优势的军事战略。于是大家开始向华盛顿政府寻求帮助，此举对于扭转市场份额和技术领先地位的丧失起到了重要作用。
意识到危机的美国开始采取措施，第一步是加强研究机构的建立，使美国的公司能够与之合作。1982年，半导体工业成立了半导体研究公司(SIA的一个独立分支机构)，并为其提供资金，在大学进行硅基研究。两年后，Ronald Reagan总统签署了《国家合作研究法案》，该法案改革了美国反垄断法，以鼓励联合研发协会。微电子和计算机技术机构(Microelectronics and Computer Technology Corp.)是一家私人出资的行业财团，是为了响应日本政府资助的“第五代”研发计划而成立的，但被认为是失败的，并在2001年被关闭。
美国在国际半导体产业能有如此地位 ， 不得不提及34年前建立的美国半导体制造技术联盟 （ Sematech, SEmiconductor MAnufacturing TECHnology ） 及其引领的美国半导体产业复兴 。 Sematech的成功经验 ， 与美国政府在Sematech中发挥的关键作用 ， 至今仍有值得学习和借鉴之处 。
在半导体工业和国防科学委员会的建议下，在1987年由联邦政府和大多数美国大型芯片公司共同出资成立了SEMATECH，每年投入2亿美元的研究项目，加快了基于共同技术路线图的半导体制造业的生产率和创新。SEMATECH公司的成员包括当时所有最大的设备制造商，例如IBM、英特尔、摩托罗拉、德州仪器、惠普和国家半导体公司。英特尔前董事长戈登摩尔称该组织在该行业是独一无二的，它确保了美国公司将高层人员安排到公私合作关系中。该联盟的战略是让SEMATECH专注于制造设备和工艺，关键加工技术的主要如光刻、熔炉和注入、等离子体蚀刻和沉积。SIA还协调政府、产业界和学术界制定指导研究和开发的路线图，并监督研究的实施。
美国国家研究委员会的一份分析报告发现，该财团“在促进半导体行业有效制造技术方面发挥了不可或缺的作用”。SEMATECH公司还帮助设备行业开发出可靠的、标准化的芯片制造工具，尤其是光刻技术。SEMATECH因减少了其成员的研发重复而受到赞扬，从而降低了成本并释放了额外投资的资金。
到1993年，美国半导体工业在世界半导体市场份额中重新占据领先地位。SEMATECH的成就很大程度上得益于其管理的灵活性和DARPA(美国国防部高级研究计划局)提供的持续支持，以帮助振兴美国芯片制造业。
此后，国际SEMATECH仍然活跃，并已将其业务扩展到设计，材料，测试和包装技术。它还为新的300毫米工具的开发提供资金，并继续追求技术路线图。美国其他行业，例如光电和纳米技术，也纷纷效仿SEMATECH的模式。
到20世纪90年代初，美国半导体公司重新获得了全球领先地位，尽管在韩国、中国大陆和中国台湾出现了大量新的竞争对手，但美国半导体公司至今仍是全球最大的半导体生产商。2010年美国公司的销售额占全球市场的48%。虽然只有一家美国公司仍然是内存芯片领域的主要参与者，但美国半导体行业在微处理器和模拟混合信号产品等利润丰厚的逻辑设备市场占据主导地位。
SEMATECH不仅帮助美国实现了半导体行业复兴，推动了那个时代的技术创新。随着全球市场和供应链的开放，SEMATECH的努力也导致了我们今天所拥有的无与伦比的增长和创新。
到了1980年代 ， 随着日本的崛起 ， 美国在半导体产业一家独大的地位遭遇严峻挑战 。 日本政府和企业斥巨资发展半导体 ， 特别是动态存储芯片 （ DRAM ） 制造产业 。 1984年至85年 ， DRAM发生大规模产能过剩 ， 价格下降近80% ， 使美国半导体产业遭受巨大打击 。
美国产业界估计 ， 尽管当时美国的国际市场份额仍占到70%以上 ， 但在日本冲击下 ， 到1990年代初期 ， 美国半导体产业的国际份额可能跌至不到30% 。 在此背景下 ， 美国政府和产业开始同时行动 。 美国政府与日本签订了 《 美日半导体协议 》 ， 要求日本限制半导体产品出口 。 美国产业界则组建了Sematech ， 致力于练好内功 ， 重建美国半导体产业的国际竞争力 。
在此多说一句 ， 日本半导体产业是不是被美国政府打趴下的 ， 是个见仁见智的问题 。 美国政府是逼着日本签了协议 ， 但日本自身也有很多问题 。
比如 ， 日本的半导体产业一直停留在存储芯片层次 ， 而未能随着计算机时代的到来向逻辑处理芯片转型 。 更严重的是 ， 日本国内心态膨胀 ， 搞出了泡沫经济 ， 90年代泡沫破灭后经济全面陷入通缩 ， 一蹶不振 。 同时韩国开始走日本路线 ， 用高额补贴支持半导体产业发展 （ 当然其中也有美国支持 ） ， 对日本形成了竞争 ， 后来日韩还就DRAM补贴问题在WTO打过官司 。
不论日本如何 ， 美国半导体产业要在国际竞争中胜出 ， 归根结底还在于做好自己的事 。 1986年 ， 也就是美日签订半导体协议的同一年 ， Sematech成立 。
Sematech的核心任务是就未来中短期半导体制造相关技术进行研发和产业化 （ commercialization ） 。
一是在得克萨斯州奥斯汀市建立了总部 ， 成为了一个类似公司化运营的独立组织 。
在总部旁边 ， Sematech建立了一个半导体制造技术试验基地 ， 相当于一个微型工厂 ， 随时进行新技术的生产试验 。
Noyce将各创始成员出于自身利益提出 、 但对Sematech而言过于繁琐冗长以至于根本不可行的初始研发意向 ， 整合提炼成了切实可行的研发方案 。 同时 ， Noyce凭借其平易近人 、 务实专业的领导风格 ， 和半导体产业江湖地位 （ 作为仙童和英特尔的双料创始人 ） ， 使各成员企业愿意贡献出资金和研发人员 ， 与具有竞争关系的同行业共享 。
这种高质量行业信息资源对于Sematech中的小企业成员具有很高价值 ， 实现了信息和技术在全行业的扩散共享 。
SEMI/Sematech是从国际半导体制造设备协会中衍生出的一个组织 。 Sematech在研发过程中发现 ， 要突破半导体制造技术 ， 很大程度上有赖于掌握先进的半导体制造设备 。 国际半导体制造设备协会成员中包括很多非美国企业 ， 而DARPA给Sematech的钱不允许资助外国企业 ， 于是就从国际协会中单独成立了全部由美国半导体制造设备企业组成的SEMI/Sematech ， 大约包括140个成员 ， 一起加入了Sematech 。
在建立初期 ， Sematech以内部研发为主 ， 由各创始成员贡献出的研发人员承担研发任务 。 在DARPA的支持和鼓励下 ， Sematech逐渐将研发任务外包给半导体制造设备企业 、 美国国家实验室和在大学建立的卓越中心 （ Center of Excellence ） ， 有效整合了与半导体相关的产学研各界力量 。 值得一提的是 ， 在外包给企业进行技术开发时 ， Sematech通常要求企业进行至少一半的资金配套 ， 以提高企业取得开发成果的积极性 。
Sematech在研发方向上经历过一次重大调整 ， 从半导体制造技术转向半导体制造设备技术 。 最初Sematech主要研发半导体制造技术 ， 即如何改进制造流程和更好使用制造设备 ， 相当于现在台积电和中芯国际所做的业务 。 到1989年至1990年左右 ， Sematech开始将研发重心转向半导体制造设备 。
一是如前所述 ， Sematech通过密集的行业调研和实践发现 ， 半导体制造技术的提高很大程度上有赖于制造设备的改进 ， 而当时在研发新一代光刻机的过程中又遇到了意想不到的困难 ， 促使Sematech开始重视制造设备相关技术 。
1960至1970年代 ， 美国的半导体制造设备企业处于上游垄断地位 ， 具有很强的议价权 。 因此 ， 当时是由设备企业和使用设备的制造企业共担半导体制造设备的开发成本 。
后来日本半导体制造设备崛起 ， 美国的设备企业失去议价权 ， 被迫独担开发成本 ， 致使利润降低 ， 企业缺少进一步投入研发的资金 ， 导致竞争力进一步下降 ， 形成恶性循环 。
Sematech成员以半导体制造企业和半导体应用企业为主 ， 研发重心转向制造设备 ， 实质是重塑了良性的半导体产业上下游关系 ， 提高了产业链韧性 。
由于Sematech成员均有各自的半导体制造技术路线 ， 强行研发统一的技术路线既无必要 ， 也不符合成员利益 ， 容易造成矛盾 。 而改进半导体制造设备性能符合成员共同利益 ， 容易凝聚共识 。
Sematech为制造设备开发设立了 “ 联合开发项目 ” 和 “ 设备改进项目 ” 。
“ 联合开发项目 ” 由Sematech成员与制造设备企业合作 ， 开发未来半导体制造所需的设备 、 材料 、 制造流程 ， 如晶圆清洗 、 缺陷检测 、 光学步进器 、 化学气相沉积等技术 。
“ 设备改进项目 ” 主要改进现有半导体制造设备的性能和可靠性 ， 以适应当前和未来技术发展 ， 降造流程成本 、 设备制造难度和设备维修费用 。
承接研发项目的设备企业将研发成果在Sematech总部实验室或Sematech成员工厂进行验证 ， 获得使用意见反馈 ， 再不断进行改进 。 著名的半导体制造设备企业Lam Research在两个项目中均有参加 。
Sematech总体上非常成功 ， 到第二个charter即将结束时 ， 也就是1995年左右 ， 美国半导体产业已全面恢复在国际上竞争力 。 特别是在半导体制造设备领域 ， 美国的控制性地位至今无人能撼动 。 这是在Sematech领导下美国半导体产业上下游协同创新的重要成果 。
DARPA在美国半导体的发展中扮演了非常重要的角色。几十年来，DARPA一直坚持一个单一而持久的使命：对国家安全突破性技术进行关键性投资。在半导体技术领域，DARPA组织过对半导体材料砷化镓的研究、启动了VLSI计划、进行微波和毫米波集成电路（MIMIC）计划、与商业伙伴共同开创了193nm光刻技术、推动MRAM技术的发展、还对RISC-V进行过投资等等。从1987年开始，SEMATECH就开始获得DARPA提供的公共资助，历时五年，总计5亿美元。
事实上，美国联邦政府一开始就深度介入美国半导体行业。正如经济学家Laura Tyson在1992年所观察到的那样：“半导体行业从未摆脱政府干预这只看得见的手。”
政府与市场到底是什么关系 ， 如何 “ 更好发挥政府作用 ” ， 一直是极易引起争议的话题 。 在科技创新中 ， 这个问题尤为重要 。 长期以来 ， 美国政府一直宣称自己是小政府 ， 主要是支持基础研究 ， 为市场创设良好制度环境 ， 并公正执法 。 到底是不是这样 ， 从DARPA在Sematech的作用中可以一窥端倪 。
从绝对值上看 ， DARPA给Sematech每年1亿美元 ， 相当于现在17亿元人民币 。 估计现在我国由政府给单一技术开发项目每年17亿 ， 连给5年的情况都不会太多 。
从比例上看 ， DARPA给的资金占Sematech总预算的50% 。 WTO 《 补贴与反补贴措施协定 》 第8条 （ 尽管已失效 ） 规定的政府给竞争前开发项目的研发补贴比例上限就是50% ， 美国正好卡在这条上限上 。
其次 ， 政府的补贴补什么 ？ 以Sematech的经验 ， 简单说 ， 补中短期技术开发 。 这是一个比较反常识的结论 ， 但从Sematech的经验看 ， 却是有一定道理的 。
从企业的角度看 ， 绝大部分企业对基础研究 ， 甚至应用研究都没有兴趣 ， 因为创新链条太长 ， 研究成果转化成产品的不确定性太大 ， 而企业真正感兴趣的是能带来实际利润的创新产品 。 这决定了大部分企业对投资于能带来创新产品的中短期技术动力最大 ， Sematech成立之初就定下了中短期技术的开发目标 ， DARPA支持的也正是中短期技术 。 美国国会甚至在其关于Sematech的研究报告中明确指出 ， 美国政府上世纪70年代以来的一系列研发投资能取得成功 ， 正是因为支持了企业最感兴趣的创新产品开发 。
从政府的角度看 ， 必须守住的一条底线是 ， 要支持真正的技术开发 ， 哪怕是中短期技术 ， 也一定要有创新的技术开发 ， 而不能只支持产品生产 。 政府资助没有技术开发的产品 ， 哪怕这个产品属于一个听起来很新兴的行业 ， 也只是在支持扩大低端产能 ， 最后极有可能成为违反国际规则的可诉补贴 。
再次 ， 政府补多长时间 ？ 对于要产业化的高技术开发项目 ， 5-7年是可参考的时间限 。
DARPA给Sematech的补贴到1996年全部退出 ， 主要补贴集中于1987至1992年的5年间 。 1992-93年左右 ， Sematech已在很大程度上使美国半导体产业恢复了竞争力 ， 企业已可以在自主资源的基础上实现良性循环 。 从DARPA作为美国重要的高技术开发资助机构的自身经验看 ， DARPA项目的期限通常为6年 ， 行就行 ， 不行就换方向 。
DARPA在Sematech建立初期的组织管理工作对于Sematech的成功至关重要 。 跟很多初创组织一样 ， Sematech在成立的第一年非常混乱 ， 成员不知道要干什么 ， 还有竞争关系 ， 相互提防 。 DARPA非常重要的一个贡献是帮助Sematech选择了Robert Noyce作为第一任CEO 。
选择Noyce与DARPA为自己的研发项目选项目经理的思路几乎完全一致 ： 要懂技术 、 要有产业背景和人脉 、 要懂管理 、 要有企业家的开拓精神 。 跟一个成功的初创企业的创始人需要具备的素质没有区别 。 这样的人才非常难得 ， 但却是一个重要技术开发项目/组织成功所必需的要素 。 后来Sematech搞研发外包和研究方向转型 ， 也都有DARPA在背后推动 。
回顾美国半导体企业的历史，一个有趣的发现是新兴公司往往能够迅速崛起，并推动着半导体产业在技术领域的进步。这与美国科技产业的另一大特征有着联系：人才在不同公司之间频繁的流动。
公益组织Endeavor曾于2014年发布的一项调查结果显示，目前带有“仙童基因”的美股上市公司多达92家，其中既有苹果、谷歌、甲骨文、Facebook和特斯拉等如今最火热的科技公司，也有英特尔、AMD、应用材料、闪迪、英伟达和赛灵思等重要的半导体厂商，以及KLA-Tencor和Lam Research等半导体设备公司。Endeavor表示，如果跳出上市公司的限制，可追溯至仙童八位联合创始人的公司更是多达2000家。
诺丁汉大学教授John Orton认为，“仙童八叛徒”的故事决定了一种文化，成千上百的模仿者保证了专业知识和技术能够快速地在产业中实现扩散，这与欧洲和日本相对稳定的环境非常不同。
新兴公司推动着技术革新是美国半导体产业生命力的重要体现，这一特征得到了传承。20世纪80、90年代，又一批后起的美国厂商乘着Fabless模式兴起和信息时代（互联网和移动网络兴起）来临之风，在迅速崛起的同时为美国半导体产业开辟着新的疆土，高通和英伟达即是最典型的代表之一。
“对我们而言，Fabless模式已被证明是非常成功的。”高通公司一位发言人6月1日接受21世纪经济报道记者采访时表示，“这允许我们可以不对设备等进行前期投资，更灵活地专注于更核心、基础的研发层面，并让更乐于且擅长芯片生产的厂商从事生产。”
如今，在5G、AI、物联网等新兴前沿科技等领域，美国厂商依然走在前列。Strategy Analytics手机元件技术研究服务副总监Sravan Kundojjala认为，包括英特尔、高通、英伟达、博通、美光、AMD和赛灵思在内的众多美国半导体厂商，均在这一轮机遇中积极布局。
“举例来说，英伟达这家GPU厂商，已经将其主要面向个人客户的业务模式重整为面向AI、自动驾驶和数据中心等领域。”他介绍，“高通这家基带市场的领导者，也正在努力将它在4G上的成功延续至5G，还对AI、VR和AR相关技术进行投资。”
“5G是在为其他所有相关的产业打开一扇门。”高通公司发言人表示，“过去是由手机运营商、手机厂商、半导体厂商去定义3G和4G的功能。而5G则是需要众多产业参与进来，告知我们其需求，一同来定义5G的功能。”
不过，尽管美国已是世界上最接近拥有半导体全产业链的国家，但在光刻机领域美国企业依然缺席，主要的DRAM生产工厂也不在美国。“目前没有单一国家拥有完整的供应链。” 林建宏表示，“半导体产业有高度的专业分工，但在各个子系统却又具有高度集中的特性。”
在Strategy Analytics RF和无线组件研究服务总监Chris Taylor看来，人才储备是美国半导体产业保持领先地位的重要因素，尤其是美国强调基础科学、技术、工程和数学领域的教育。不过，缪英妤指出美国在人才层面目前存在的一项挑战：相较于人才培养周期较长的半导体领域，新兴的互联网、软件等领域无论在人才培养周期还是收入层面，似乎都更有吸引力。
为了推动未来经济增长的关键技术上取得突破，并在全球竞争中保持美国的领导地位，美国对半导体各产业链持续加大投资，是美国社会皇冠上的一颗宝石，它产生了无数的创新，为美国的经济实力和国家安全做出了贡献。 今天 ， 中国的半导体产业正面临着比美国当年更加严峻的危机 。 美国能这样卡我们 ， 是它背后有产业实力做支撑 ； 它能有这样的产业实力 ， 是它曾经做了正确的事情 。愿我国能取长补短、化危为机，走出一条中国半导体产业的自主创新之路。
创新驱动产业转型:美国政府20世纪80~90年代的经验与启示返回搜狐，查看更多JN江南·体育下载
