【中图分类号】F426.63【文献标识码】A
半导体产业链十分复杂，芯片的制造流程大致可以分为晶圆材料制造、芯片研发与设计、芯片制造、晶圆测试、封装及成品测试等环节。作为半导体产业链的核心环节，芯片研发于20世纪50年代在美国起步，至今已走过近70年的历程。
在当前全球半导体市场份额排序中，美国、韩国和日本位居前三。美国是半导体产业的发源地，日本和韩国均属这一产业领域的后发国家。三个发达国家的芯片研发路径具有一些共性。
初期芯片研发与政府的大力扶持和引导密不可分
1959年2月，美国德州仪器率先发布芯片产品。由于芯片技术高度契合军事需求，美国政府不计代价地大规模投入，美国国家科学基金会、美国国防部高级研究计划局以项目的形式支持斯坦福大学、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术研发。美国商务部公布的统计数据显示，在芯片诞生的1958年，美国政府直接拨款400万美元进行研发支持，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资助高达3200万美元，其中70%来自空军。同期美国半导体产业的研发经费有约85%的比例来自政府，政府的支持成就了美国在半导体领域的技术优势。①20世纪50年代中期到60年代初，至少70%—80%半导体企业的研发经费是从政府的采购合同中获得的。1962年，美国德州仪器为“民兵”导弹制导系统供应了22套芯片，这是芯片第一次在导弹制导系统中使用。直到20世纪60年代，美国80%的芯片产品仍由国防部采购。
后来，随着半导体产业的发展以及市场的扩大，私人资本逐渐进入，美国政府适时推出了《小企业投资公司法》《信贷担保法》等十几部法律，鼓励风险投资，进一步推动了芯片技术创新和产业化。当产业发展进入高速成长期时，美国政府就开始逐渐淡化对产业的干预，通过“第二供货商”，禁止行业垄断等政策上的调整，为企业间的充分竞争扫清障碍，从而促进了产业的整体繁荣。②美国政府对芯片研发和半导体产业的扶持在很大程度上促成了以斯坦福大学为代表的学校和产业实现紧密互动，硅谷很多著名企业都受益于学校里的科研成果。
与此同时，美国政府于1987年批准国防部联合国内14家半导体制造企业成立了半导体制造技术联盟（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年成立到1996年政府退出的10年间，美国政府总计向该联盟投资了8.5亿美元，成员企业也按其销售额的1%投入研发资金。
为了打造与日本半导体企业巨头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律，消除反垄断法对企业间合作研究的限制，推动政企合作研发及科研成果向技术应用转移，促进半导体产品及设备的生产工艺改进。1984年，《国家合作研究法》从法律上认可了企业间合作研究。1986年和1989年两次修订《史蒂文—怀尔德法案》，允许政府资助的研究机构与私营公司以及在美国的生产企业通过签订合作研发协议开展合作。⑥美国政府逐步放松反托拉斯法的限制，长达12年的IBM垄断案的审理被终止，美国反垄断政策的重要规章——《并购指南》和《横向并购指南》多次被重新修订。在相对宽松的法律环境下，美国半导体产业内的并购案数量迅速上升。发起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升。
芯片研发都高度重视吸引和培养人才
日本半导体技术发展归根结底是依靠本国技术人员和企业的不懈努力。日本有大批半导体技术人员将半导体研发、设计和制造作为毕生奋斗的崇高事业。富于工匠精神的日本企业及其员工数十年如一日地苦心钻研技术，富于团队精神的工程师经常与车间工人一道追求技术革新，共同提出合理化建议，努力提高成品率，富于敬业精神的企业管理者将技术革新和合理化建议汇聚成集体智慧。一批又一批优秀的半导体技术和企业管理人才正是在这一过程中成长起来的。可以说，优秀的半导体技术人员、高素质的技能工人和出色的企业管理者，为日本迅速赶超美国先进技术提供了强有力的人才支撑。⑨
芯片研发的成效及启示
日本政府对芯片研发的政策扶持效果在20世纪80年代显现出来。以当时最有代表性的IC产品DRAM为例，1980年，日本先于美国研发出64K容量的DRAM芯片；1984年日本又率先研发出1MB容量的DRAM芯片。1985年日本电气占据全球半导体产品销量的首位，其后几年间日本电气、东芝、日立连续占全球半导体产品销量前三位。1986年，日本超越美国成为世界上最大的半导体生产国。1987年，由于日本半导体产品的价格优势及其几乎达到100%的成品率，日本半导体企业生产的DRAM芯片在全球市场所占份额达到80%。截至1990年，日本半导体企业在全球前10名中占据6席，在前20名中占据12席。然而，日美半导体贸易摩擦发生后，日本半导体产业显现出衰落之势，其市场份额大不如前。到2019年，世界半导体前十名的企业中，已无日本企业踪迹。
韩国的半导体产业在韩国政府扶持和引导下崛起。1983年11月，三星电子在64K容量的DRAM芯片研发方面取得突破，这标志着韩国半导体行业已不再停留在相对简单的LSI（大规模集成电路）技术，开始向VLSI技术迈进。1988年和1992年，三星电子又分别研发出4MDRAM芯片和64MDRAM芯片。到2000年，三星电子在DRAM市场已占据超过全球40%的市场份额。2022年全球半导体销售总额排名前三的企业中，韩国的三星电子和SK海力士就占据两席。根据知识产权产业类媒体IPRdaily和incoPat创新指数研究中心联合发布的《2019年全球半导体技术发明专利排行榜》的统计数据，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第一。以上数据说明，韩国在芯片研发和技术创新方面已具备超强实力。
日本半导体产业由盛转衰有多方面的原因。日美半导体贸易摩擦和《广场协议》签订后日元不断升值，削弱了日本半导体企业的竞争力，但不能据此认为二者就是日本半导体产业由盛转衰的主要原因。如果日本半导体企业能够调整技术主攻方向和内部治理结构，是有可能在日美半导体贸易摩擦和日元升值危机下保持其领先地位的。20世纪80年代中后期，全球半导体行业发生了两个重大变化：一是系统芯片取代存储器芯片成为行业主导产品；二是半导体制造技术模块化带来的生产组织方式由IDM模式向设计—代工模式转变。日本半导体企业的技术和生产优势集中于以DRAM为代表的存储芯片上。半导体行业产品更新迭代速度非常快。一方面，半导体企业要在技术上保持优势，就需要不断投入大量的研发资金；另一方面，半导体企业不仅要满足新产品研发和生产需求，还要持续对生产设备进行投资。半导体企业必须占有较大的市场份额，才能有更多的资金投入到技术研发和创新中，从而保持技术优势，而市场份额下降使得日本企业无力在系统芯片上投入足够的研发资金。
日本半导体企业的生产组织方式是上下游捆绑程度比IDM模式更为紧密的垂直一体化模式。直到20世纪90年代日本半导体产业陷入困境之前，日本的半导体业务几乎都集中于大集团下的子部门，其半导体技术和芯片产品的需求，完全来自于集团自身终端产品的需求。美国英特尔这种IDM企业则采取另一种模式，全力满足市场上广泛的技术和产品需求。前者客户是自己的母公司集团，需求稳定，但很容易因为母公司集团的波动而发生不可抗的波动；后者客户是整个市场，空间巨大且会提出广泛的技术挑战，有利于产品综合性能的提升。日本的大集团模式缺点很明显：一方面，大集团的半导体部门销售方向和研发方向固定，缺乏竞争环境，技术创新动力弱；另一方面，半导体部门很容易受到集团终端部门的影响，终端销售好，半导体部门业绩就好，反之亦然。日本曾经占据了半导体产业下游应用的大部分“风口”，包括电视、个人计算机、收音机、家电等。当“风口”转移到手机、平板电脑等移动智能终端时，日本终端制造快速萎缩，间接导致了日本半导体产业萎缩。
全球半导体行业发生了巨大变化，这导致日本半导体产业的相对优势进一步动摇，日本半导体企业不得不进行部门拆分和重组。2003年4月，日立、日本电子和三菱的芯片部门合并成立“瑞萨科技公司”。2015年3月富士通和松下两家公司的系统LSI业务部门合并成立索喜公司。日本在某些细分产品领域仍占有一些优势。例如，瑞萨科技是无线网络、汽车、消费与工业市场设计制造嵌入式半导体的重要供应商，索喜公司在视频、成像和光纤通信网络等领域占有优势，东芝则是2017年制造内存芯片的全球十大半导体厂商之一。然而，日本半导体产业在全球半导体市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遇困境。1998年，韩国执行了国际货币基金组织的贷款条件，正式宣布全面对外开放金融业，韩国企业股权向外资开放，并且不设上限。三星电子约55%股权由外资持有，主要是美国华尔街资本，包括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，韩国半导体产业还面临专业人才短缺的问题。由于各国对半导体技术人才的需求与日俱增，人才的全球流动趋势愈发明显。韩国经济部门预估，2022年至2031年，韩国将出现至少3万名半导体技术人才的短缺问题。人才短缺将直接影响韩国在AI芯片设计等前沿半导体产业领域的研发。
总之，在半导体产业发展过程中，美国、日本和韩国都采取了政府扶持和引导、人才引进和培养的措施促进芯片研发。这些措施推动了美国、日本和韩国半导体企业的芯片研发和技术进步。日美半导体贸易摩擦和《广场协议》签订后，日本半导体产业由盛转衰。日本半导体企业未能适时调整生产组织方式以适应全球半导体行业的变化，是其竞争力下降的重要原因。韩国半导体产业正面临人才短缺问题，这将影响韩国半导体企业在前沿领域的芯片研发。
芯片是人工智能、5G通信和量子计算的基础。芯片技术是数字时代的底层支撑。近年来，美国、日本和韩国又出台了一系列政策和法规，以加大对芯片研发的支持力度、争夺芯片技术主导权。日本和韩国已意识到自身半导体产业存在的问题，正吸取教训、力图补齐短板。当前，我国正在加大对芯片研发的支持力度，打造具有竞争优势的半导体产业。发达国家芯片研发的路径和经验值得我国政府和半导体企业参考借鉴。
（作者为上海交通大学国际与公共事务学院教授）
【注：本文系2022年国家社会科学基金项目“全球经济治理改革新挑战与中国路径优化研究”（项目编号：22BGJ020）的阶段性成果】
【注释】
①③⑦余盛：《芯片战争》，武汉：华中科技大学出版社，2023年，第18-19页、23页、123-124页。
②冯锦锋、郭启航：《芯路：一书读懂集成电路产业的现在与未来》，北京：机械工业出版社，2023年，第79页。
④⑤周千荷、吕尧：《战后日本发展半导体产业的经验分析》，《网络空间安全》，2020年第7期，第131页、132页。
⑥陶涛、石可寓：《日美半导体摩擦再认识及其对日本半导体产业的影响》，《东北亚论坛》，2023年第1期，第119页、123页。
⑧张晓兰、黄伟熔：《发达国家和地区加强半导体产业发展的趋势及对我国的影响》，《发展研究》，2023年第1期，第54页。
⑨冯昭奎：《日本半导体产业发展的赶超与创新——兼谈对加快中国芯片技术发展的思考》，《日本学刊》，2018年第6期，第16页。
冯昭奎：《日本半导体产业发展与日美半导体贸易摩擦》，《日本研究》，2018年第3期，第26页、27页。