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在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，許多國(guó)家都致力于實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化。但是志同道合的國(guó)家也可以通過(guò)發(fā)展技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)和貿(mào)易自由化方面的合作來(lái)共同維持其領(lǐng)先地位。在本文，我們建議志同道合的國(guó)家在半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)發(fā)，技術(shù)保護(hù)，生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展和貿(mào)易自由化這四個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行合作，以保證公司在半導(dǎo)體方面的領(lǐng)先地位。

一、協(xié)調(diào)技術(shù)發(fā)展

如前所述，半導(dǎo)體領(lǐng)域成功創(chuàng)新所需的費(fèi)用和規(guī)模使任何一個(gè)國(guó)家（更不用說(shuō)任何一家企業(yè)）都很難孤軍奮戰(zhàn)。志同道合的國(guó)家和企業(yè)可以通過(guò)多種方式進(jìn)行合作，從而共同提高各自半導(dǎo)體行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

（1）建立支持半導(dǎo)體制造的美國(guó)制造研究院，包括研發(fā)，制造和ATP

美國(guó)的“美國(guó)制造”網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了一種公私合作伙伴關(guān)系，這種關(guān)系由14家開(kāi)發(fā)先進(jìn)制造產(chǎn)品和工藝技術(shù)的制造創(chuàng)新研究所組成。第二家研究所PowerAmerica致力于加速普及由碳化硅和氮化鎵制成的寬帶先進(jìn)半導(dǎo)體組件。

2018年，美國(guó)制造協(xié)會(huì)動(dòng)用了1.83億美元的聯(lián)邦資金，吸引了3.04億美元的私營(yíng)部門(mén)和州政府投資?！缎酒少?gòu)和投資法案》要求建立先進(jìn)的國(guó)家封裝制造研究所，以“建立美國(guó)在微電子封裝前沿領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位以及支持建立國(guó)內(nèi)微電子封裝生態(tài)”。

可以肯定的是，半導(dǎo)體制造工藝的某些問(wèn)題應(yīng)由美國(guó)制造研究所來(lái)解決，這些問(wèn)題包括半導(dǎo)體設(shè)計(jì)，先進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝，半導(dǎo)體工具或先進(jìn)的微電子封裝。

ITIF呼吁，國(guó)會(huì)應(yīng)準(zhǔn)許商務(wù)部部長(zhǎng)采用“會(huì)員模式”，該模式將美國(guó)制造研究所指定為美國(guó)制造組織的成員。這些組織與現(xiàn)有機(jī)構(gòu)基本相似，其職能是快速擴(kuò)展美國(guó)制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)，包括建立致力于半導(dǎo)體的其他研究所。

“美國(guó)制造業(yè)振興計(jì)劃”提供了一種行之有效的模式，該模式對(duì)于美國(guó)建立更強(qiáng)大的具有全球性競(jìng)爭(zhēng)力的半導(dǎo)體行業(yè)至關(guān)重要。這種模式被證明是與國(guó)際公司合作進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的有效手段。

例如，PowerAmerica的成員包括ABB，BAE Systems，Infineon和Toshiba，而專注于數(shù)字制造的MxD則成為包括勞斯萊斯和西門(mén)子在內(nèi)的國(guó)際公司的成員。正如美國(guó)政府問(wèn)責(zé)署所闡述，“在某些研究所協(xié)議一致規(guī)定，如果贊助機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)此類成員并滿足某些條件（例如在美國(guó)擁有大量制造基地），則允許外國(guó)成員進(jìn)入美國(guó)。”

但是，如果美國(guó)希望建立更多以半導(dǎo)體為重點(diǎn)的美國(guó)制造學(xué)會(huì)，鑒于半導(dǎo)體行業(yè)的全球性，關(guān)鍵是不僅要允許外國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)（包括制造業(yè)和無(wú)晶圓廠的企業(yè)）加入，還應(yīng)鼓勵(lì)它們的加入。只要這些公司在美國(guó)進(jìn)行制造，生產(chǎn)或研發(fā)過(guò)程，它們就可以為實(shí)現(xiàn)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)這一總體目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

同時(shí)，這種伙伴關(guān)系應(yīng)以互惠為基礎(chǔ)來(lái)作為考驗(yàn)：外國(guó)應(yīng)允許美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)以同等條件參加其類似計(jì)劃。同樣類似的外國(guó)競(jìng)爭(zhēng)前研究機(jī)構(gòu)表明，允許總部位于美國(guó)的公司以互惠條件參與。

（2）擴(kuò)大半導(dǎo)體行業(yè)的公私伙伴關(guān)系中的國(guó)際合作

合作性的競(jìng)爭(zhēng)前研究以及協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖的開(kāi)發(fā)往往預(yù)示著半導(dǎo)體的創(chuàng)新，特別是考慮到成功創(chuàng)新該行業(yè)所需的費(fèi)用和規(guī)模。一個(gè)原型案例是SEMATECH，這是由14家美國(guó)公司組成的財(cái)團(tuán)，這些公司于1988年被召集并進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)前（盡管已經(jīng)得到應(yīng)用）的研發(fā)，以開(kāi)發(fā)通用半導(dǎo)體的制造技術(shù)，其既定目標(biāo)是在制造0.35微米器件方面取得世界領(lǐng)先地位。美國(guó)國(guó)防部（DOD）通過(guò)DARPA在5年內(nèi)為SEMATECH提供了5億美元的資助，工業(yè)界以及一些州和大學(xué)也進(jìn)行了額外的資助。

SEMATECH的研發(fā)工作集中在光刻工藝（包括步進(jìn)機(jī)，光刻膠，掩模制造和計(jì)量學(xué)），多層金屬（蝕刻，平坦化和沉積）以及諸如制造系統(tǒng)和工藝集成之類的工藝技術(shù)上。SEMATECH在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造工藝領(lǐng)域取得了技術(shù)突破，但同時(shí)又使行業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施幾乎崩潰，這使得美國(guó)半導(dǎo)體制造商能夠與日本競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手保持同等技術(shù)水平，并在隨后的幾十年中保持其競(jìng)爭(zhēng)力。

1996年，SEMATECH董事會(huì)投票決定從美國(guó)政府中取消對(duì)等資金，該組織把重點(diǎn)從美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到更大的國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。也許部分是由于半導(dǎo)體行業(yè)隨后的整合，SEMATECH在2015年與SUNY理工學(xué)院合并，因此合并之后的組織不僅僅關(guān)注半導(dǎo)體領(lǐng)域，還諸如綠色能源，電力電子元件和生物工藝等行業(yè)的研究監(jiān)管，開(kāi)發(fā)和商業(yè)化。

半導(dǎo)體能否成功創(chuàng)新取決于科學(xué)家、研究人員和工程師，這些人在公司、大學(xué)、政府機(jī)構(gòu)，研究機(jī)構(gòu)和研究聯(lián)盟（國(guó)有或私有）之間開(kāi)展國(guó)際合作。

隨著SEMATECH的發(fā)展，如今的半導(dǎo)體研究公司（SRC）已經(jīng)成為了一個(gè)技術(shù)研究財(cái)團(tuán)，其宗旨是“聚集最優(yōu)秀的大學(xué)研究人員并將他們培養(yǎng)成科學(xué)，工程和技術(shù)領(lǐng)域的精英，” SRC代表了一個(gè)與志同道合的國(guó)家進(jìn)行交流的有效平臺(tái)，這些國(guó)家試圖共同推進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)樗呀?jīng)與許多世界領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司（美國(guó)和外國(guó)）合作。

正如SRC首席執(zhí)行官肯·漢森（Ken Hansen）解釋的那樣：“ SRC于1982年成立，其使命是通過(guò)培養(yǎng)那些受過(guò)良好教育并正在研究行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的博士人才隊(duì)伍，以及在競(jìng)爭(zhēng)前階段為大學(xué)研究提供資金，進(jìn)而克服我們當(dāng)時(shí)所感受到的技術(shù)劣勢(shì)?！?SRC運(yùn)營(yíng)著聯(lián)合大學(xué)微電子計(jì)劃（JUMP），該計(jì)劃與DARPA合作以致力于高性能，高能效微電子技術(shù)，還與NSF和國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究院（NIST）進(jìn)行合作以進(jìn)行納米電子計(jì)算研究。

2018年，SRC發(fā)起了一項(xiàng)倡議，將公司，學(xué)者和學(xué)生，政府機(jī)構(gòu)以及其他利益相關(guān)者召集在一起，制定了一項(xiàng)“半導(dǎo)體十年計(jì)劃”，該計(jì)劃將在未來(lái)十年中滿足該行業(yè)的研發(fā)需求，這將為希望在該領(lǐng)域獲得高等學(xué)位的學(xué)生和學(xué)術(shù)研究人員提供指導(dǎo)方向。

《半導(dǎo)體十年計(jì)劃》旨在通過(guò)以下方式改變?nèi)虬雽?dǎo)體行業(yè)的未來(lái)：1）告知并支持半導(dǎo)體公司和政府機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略構(gòu)想；2）指導(dǎo)合作學(xué)術(shù)，行業(yè)和政府研究計(jì)劃的發(fā)展；3）為準(zhǔn)備迎接挑戰(zhàn)的最優(yōu)秀和最聰明的大學(xué)教授夯實(shí)基礎(chǔ)?！妒暧?jì)劃》試圖開(kāi)發(fā)有效的方法來(lái)應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體（以及更廣泛的ICT行業(yè)）所面臨的迫在眉睫的挑戰(zhàn)，包括：1）繼續(xù)致力于執(zhí)行計(jì)算所需的計(jì)算量的指數(shù)遞減，以免能源支出的減少限制了計(jì)算能力的增長(zhǎng)；2）解決模擬數(shù)據(jù)泛濫（即快速處理大量數(shù)據(jù)）的問(wèn)題；3）滿足全球數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的急劇增長(zhǎng)；4）開(kāi)發(fā)先進(jìn)的通信技術(shù)以快速無(wú)縫地傳輸數(shù)據(jù)；5）應(yīng)對(duì)由從硬件到人工智能再到云的轉(zhuǎn)變所帶來(lái)的新興安全問(wèn)題。

可以肯定的是，即使這種合作只涉及國(guó)內(nèi)參與者（更不用說(shuō)存在國(guó)際參與者的情況下），在半導(dǎo)體或任何其他技術(shù)領(lǐng)域中，以市場(chǎng)為目標(biāo)的應(yīng)用型R＆D活動(dòng)所涉及的合作研發(fā)工作仍具有挑戰(zhàn)性。

但是，在5至10年甚至3至5年左右的時(shí)間跨度里，當(dāng)各國(guó)撤離其半導(dǎo)體技術(shù)專家時(shí)，他們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些研究契機(jī)。盡管這些對(duì)單獨(dú)一個(gè)國(guó)就不再具備吸引力，但是在高風(fēng)險(xiǎn)，高回報(bào)的研究領(lǐng)域中，這些機(jī)會(huì)仍然可以產(chǎn)生巨大的科學(xué)價(jià)值。

例如，在這些時(shí)間跨度上的研究可能包括計(jì)算架構(gòu)的新方法，例如內(nèi)存計(jì)算，專用計(jì)算引擎，腦啟發(fā)/神經(jīng)形態(tài)計(jì)算和量子計(jì)算。來(lái)自志同道合的國(guó)家的參與者應(yīng)召集其首席技術(shù)官（和其他技術(shù)專家），學(xué)術(shù)研究人員和政策制定者應(yīng)該共同為重點(diǎn)研究領(lǐng)域制定路線圖，并尋找機(jī)會(huì)共同推動(dòng)其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展，因?yàn)檫@一優(yōu)先領(lǐng)域是任何一個(gè)國(guó)家都不愿獨(dú)自追求的（并且這一領(lǐng)域不具備商業(yè)價(jià)值）。如果美國(guó)在這項(xiàng)工作中發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，它應(yīng)該考慮建立一個(gè)“綠色清單”，列出將邀請(qǐng)利益攸關(guān)方參加這種合作的國(guó)家。

CHIPS法案設(shè)想的用于支持安全微電子和安全微電子供應(yīng)鏈的開(kāi)發(fā)和采用的7.5億美元多邊安全基金將是重大的一步，并且國(guó)會(huì)應(yīng)確保在今年秋天審查NDAA時(shí)撥出此類資金。

但是，除非美國(guó)和志同道合的國(guó)家為這種合作和競(jìng)爭(zhēng)前的研發(fā)工作增加資金，并確保合作國(guó)的半導(dǎo)體企業(yè)在參與之后有獲取利益的機(jī)會(huì)，否則這種合作將只能產(chǎn)生有限的作用。

2019年，美國(guó)聯(lián)邦政府僅對(duì)核心的，特定于半導(dǎo)體的研發(fā)投入了17億美元（此外還對(duì)半導(dǎo)體相關(guān)領(lǐng)域的研究投入了43億美元）。盡管40年前聯(lián)邦政府為半導(dǎo)體研發(fā)提供的資金是私營(yíng)部門(mén)資金水平的兩倍以上，但在2019年，美國(guó)私營(yíng)部門(mén)在半導(dǎo)體研發(fā)方面的投資約為400億美元，是聯(lián)邦政府投資水平的23倍。

然而，即使是每年對(duì)半導(dǎo)體工業(yè)研發(fā)的17億美元聯(lián)邦研發(fā)投資，其中很大一部分是由機(jī)構(gòu)計(jì)劃經(jīng)理牽頭的，如果在聯(lián)邦政府內(nèi)部能更有效地協(xié)調(diào)計(jì)劃，美國(guó)的半導(dǎo)體研發(fā)投資可能會(huì)產(chǎn)生更大的影響。除了增加研發(fā)資金外，還可以通過(guò)更加靈活的聯(lián)邦合同準(zhǔn)則，例如放寬《聯(lián)邦采購(gòu)條例》或更多利用其他交易授權(quán)工具來(lái)提高此類組織的影響力和商業(yè)化潛力。（雖然SRC和DARPA已經(jīng)用了20多年，但它們可以得到更廣泛地應(yīng)用）

國(guó)防部還開(kāi)展了多項(xiàng)重要的合作研究計(jì)劃以促進(jìn)半導(dǎo)體創(chuàng)新。例如，2013年，DARPA啟動(dòng)了半導(dǎo)體技術(shù)高級(jí)研究網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（STARnet），DARPA請(qǐng)了8家公司和46所大學(xué)來(lái)確定關(guān)于威脅微電子行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的基本物理極限的路線。

2017年，DARPA啟動(dòng)了一項(xiàng)更大的計(jì)劃—復(fù)興計(jì)劃（ERI），該計(jì)劃旨在在商業(yè)電子界，國(guó)防工業(yè)基地，大學(xué)研究人員和國(guó)防部之間建立前瞻性合作，以應(yīng)對(duì)相關(guān)挑戰(zhàn)。ERI將是一項(xiàng)為期5年的計(jì)劃，該計(jì)劃涵蓋了20多個(gè)不同的DARPA子計(jì)劃并且得到了15億美元的聯(lián)邦資金支持。

ERI的研發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域包括：1）3D異構(gòu)集成；2）新材料和新設(shè)備；3）專業(yè)功能；4）設(shè)計(jì)和安全性。雖然ERI合作伙伴必須確保該計(jì)劃給美國(guó)商業(yè)和國(guó)防基礎(chǔ)帶來(lái)不同的收益，但是ERI也舉辦了有關(guān)其各種研究計(jì)劃的年度峰會(huì)，這為國(guó)際交流與合作提供了機(jī)會(huì)。