【摘要】芯片技術是第四次工業革命的核心技術。半導體芯片是集成電路的載體，應用十分廣泛。美國、日本和韓國等發達國家都采取了政府扶持和引導、人才引進和培養的路徑來促進芯片研發。這些措施推動了美國、日本和韓國半導體企業的芯片研發和技術進步。但在日本和韓國芯片研發歷程中，日本半導體企業未能適時調整生產組織方式以適應全球半導體行業的變化，是其競爭力下降的重要原因；韓國半導體產業正面臨人才短缺問題。當前，我國正在加大對芯片研發的支持力度，打造具有競爭優勢的半導體產業。發達國家芯片研發的路徑和經驗值得我國政府和半導體企業參考借鑒。

【關鍵詞】芯片研發 半導體產業 發達國家 【中圖分類號】F426.63 【文獻標識碼】A

半導體產業分為集成電路、傳感器、分立器件和光電子，并以集成電路產業為主，而芯片是集成電路的載體，所以通常半導體、集成電路、芯片可等價相稱。半導體技術已成為當今世界持續高速發展時間最長、投入最大、最為復雜和先進的技術之一。半導體芯片產品型號數以萬計，應用極為廣泛，深刻地影響著我們的生活和世界。

半導體產業鏈十分復雜，芯片的制造流程大致可以分為晶圓材料制造、芯片研發與設計、芯片制造、晶圓測試、封裝及成品測試等環節。作為半導體產業鏈的核心環節，芯片研發于20世紀50年代在美國起步，至今已走過近70年的歷程。

在當前全球半導體市場份額排序中，美國、韓國和日本位居前三。美國是半導體產業的發源地，日本和韓國均屬這一產業領域的后發國家。三個發達國家的芯片研發路徑具有一些共性。

初期芯片研發與政府的大力扶持和引導密不可分

1959年2月，美國德州儀器率先發布芯片產品。由于芯片技術高度契合軍事需求，美國政府不計代價地大規模投入，美國國家科學基金會、美國國防部高級研究計劃局以項目的形式支持斯坦福大學、貝爾實驗室、IBM、德州儀器和硅谷仙童半導體公司等科研機構和企業進行半導體技術研發。美國商務部公布的統計數據顯示，在芯片誕生的1958年，美國政府直接撥款400萬美元進行研發支持，此外還有高達900萬美元的訂單合同。芯片發明后的六年間，美國政府對芯片項目的資助高達3200萬美元，其中70%來自空軍。同期美國半導體產業的研發經費有約85%的比例來自政府，政府的支持成就了美國在半導體領域的技術優勢。①20世紀50年代中期到60年代初，至少70%—80%半導體企業的研發經費是從政府的采購合同中獲得的。1962年，美國德州儀器為“民兵”導彈制導系統供應了22套芯片，這是芯片第一次在導彈制導系統中使用。直到20世紀60年代，美國80%的芯片產品仍由國防部采購。

后來，隨著半導體產業的發展以及市場的擴大，私人資本逐漸進入，美國政府適時推出了《小企業投資公司法》《信貸擔保法》等十幾部法律，鼓勵風險投資，進一步推動了芯片技術創新和產業化。當產業發展進入高速成長期時，美國政府就開始逐漸淡化對產業的干預，通過“第二供貨商”，禁止行業壟斷等政策上的調整，為企業間的充分競爭掃清障礙，從而促進了產業的整體繁榮。②美國政府對芯片研發和半導體產業的扶持在很大程度上促成了以斯坦福大學為代表的學校和產業實現緊密互動，硅谷很多著名企業都受益于學校里的科研成果。

在美國德州儀器發布芯片產品后不久，日本政府就意識到芯片代表著半導體市場的未來。1960年12月，日本通產省（通商產業省的簡稱）下屬的工業技術院電氣試驗所成功研制出日本的第一塊芯片。1962年，日本電氣（NEC）從美國仙童半導體公司買來平面光刻技術的授權，從零起步，三年做到了5萬塊的芯片年產量。③1966年，“集成電路”被正式列入通產省的產業統計。日本政府分別于1971年和1978年制定了《特定電子工業及特定機械工業振興臨時措施法》和《特定機械情報產業振興臨時措施法》。這兩部法規均規定：必須加強對日本尚未掌握或遠落后于國外的芯片等半導體生產技術的試驗研究及生產；通產省需要根據技術難度、先進性以及成熟度推進相關課題研究。這一政策促進了日本企業對國外半導體領域先進技術的學習、吸收和轉化，并為實施超大規模集成電路的共同組合技術創新行動計劃奠定了基礎。④

1976年，日本啟動了“下世代電子計算機用超大規模集成電路”(VLSI)研究開發計劃，其核心是先進制程內存及半導體生產設備的研發。VLSI計劃由通產省牽頭，日本電氣、日立、東芝、富士通和三菱五家半導體企業參與其中，并與日本工業技術研究院等研究機構形成研究組合。董事會是VLSI組合的最高決策機構，主席由五家企業的總裁輪流擔任，秘書長則由通產省代表擔任。VLSI計劃的成果所有權歸政府，但參與該計劃的企業可以共享其技術成果。⑤VLSI組合存續了四年時間，籌集到了737億日元研發資金，日本政府以無息貸款的形式投入了約291億日元。VLSI組合在不同年份提供的研發資金分別占日本半導體行業研發總投入的25%—66%，相當于五家成員企業研發投入總和的2—3倍。為提高成員企業參與聯合研發的積極性，日本通產省還允許企業將部分合作研發資金轉入到企業實驗室，這促使約85%的研發資金被分配到企業實驗室。另外，成員企業還可享受8%—10%的研發支出稅收抵免等稅收優惠。

在VLSI組合幫助下，日本在動態存儲器等領域突飛猛進。在1986年—1991年間，日本在全球半導體市場占據了近一半的份額。這讓美國半導體企業感到恐慌。于是美國半導體行業協會向本國政府發出警告，日本半導體產業的崛起對美國半導體產業造成了嚴重沖擊，并且會危及美國國家安全。由此，美國對日本半導體產業實體發起制裁。1985年10月，美國商務部指控日本企業傾銷只讀存儲器產品。1986年，日本通產省與美國商務部簽署了第一次《美日半導體協議》。根據這項協議，美國暫時停止對日本企業的反傾銷訴訟，作為交換條件，日本政府將加強對半導體價格的監督，日本企業將購買美國企業生產的半導體。日本同意設置6個品種的半導體產品對美國及第三國的出口價格下限，不再低價傾銷芯片。日本還同意開放半導體市場，目標是到1991年外國公司在日本市場的份額達到20%。1987年，美國宣稱日本并沒有完全遵守《美日半導體協議》，根據“301條款”對日本出口到美國的3億多美元的芯片征收100%的懲罰性關稅。美國還否決了日本富士通對美國仙童半導體公司的收購計劃。1991年，美國和日本又簽署了第二次《美日半導體協議》。自此，日本半導體產品的國際市場份額一跌再跌，動態隨機存取存儲器（DRAM）份額更是從近80%下跌到10%以下。

與此同時，美國政府于1987年批準國防部聯合國內14家半導體制造企業成立了半導體制造技術聯盟（SEMATECH）。該聯盟的董事會由14家企業的高管和政府代表組成。從1987年成立到1996年政府退出的10年間，美國政府總計向該聯盟投資了8.5億美元，成員企業也按其銷售額的1%投入研發資金。

為了打造與日本半導體企業巨頭相抗衡的大型半導體企業，20世紀80年代中期以來，美國修訂了一系列法律，消除反壟斷法對企業間合作研究的限制，推動政企合作研發及科研成果向技術應用轉移，促進半導體產品及設備的生產工藝改進。1984年，《國家合作研究法》從法律上認可了企業間合作研究。1986年和1989年兩次修訂《史蒂文—懷爾德法案》，允許政府資助的研究機構與私營公司以及在美國的生產企業通過簽訂合作研發協議開展合作。⑥美國政府逐步放松反托拉斯法的限制，長達12年的IBM壟斷案的審理被終止，美國反壟斷政策的重要規章——《并購指南》和《橫向并購指南》多次被重新修訂。在相對寬松的法律環境下，美國半導體產業內的并購案數量迅速上升。發起方為美國半導體企業、價值高于100萬美元的并購案數量從1980年到1985年間的每年6起左右，上升至1986年到1990年間的每年18起、1991年到1995年間的每年34起。并購案的數量和金額都大幅提升。

韓國政府對芯片研發的扶持主要體現為戰略引導、優惠貸款和資金支持。在日本政府啟動VLSI計劃的同時，韓國政府也建立了韓國電子通信研究院，設置了試驗生產線，于1979年成功生產出16K內存。這是韓國掌握內存技術的開始。1982年，韓國政府頒布類似日本VLSI計劃的“半導體產業振興計劃”，提出要實現電子配件和半導體生產的本土化。韓國建立了由國家研究所、三家財團和六所大學聯手的共同研發體制，在三年內總計投入了2.5億美元的研發資金，其中多數由政府撥款。韓國政府大力引導大型企業，特別是財閥進入半導體領域，向他們提供優惠貸款、減稅和其他獎勵。20世紀70年代后期，韓國通過信貸手段將巨額的資本注入半導體行業，從根本上改變了大型財閥的投資環境。1981年5月，韓國實行了普通銀行民營化的政策，陸續把15家普通銀行交給大企業集團經營。韓國三大半導體企業在剛開始發展半導體業務時都經歷了多年的巨額虧損，全依靠韓國銀行在政府直接干預下持續給予的貸款支持，政策性貸款在韓國各大銀行所有貸款中的占比一度高達60%。1986年，韓國政府將研發4M內存列為由韓國電子通信研究院牽頭的國家項目。三星電子、金星、現代和韓國六所大學聯合進行4M內存技術的攻關，三年間投入研發費用1.1億美元，其中多數投資仍由政府承擔。在三星電子等企業取得內存技術的領先地位后，韓國仍然不遺余力地實施對芯片研發的扶持政策。1994年，韓國政府為促進芯片技術創新，頒布了《半導體芯片保護法》。同年，韓國政府還制定了電子產業技術發展戰略，將集成電路等7大戰略技術作為重點開發對象，在未來五年內投資2萬億韓元來發展電子產業，其中政府投資9000億韓元。⑦

芯片研發都高度重視吸引和培養人才

美國通過向與芯片研發、生產相關的高技能人才以及家庭提供永久居留權申請的便利條件，以促進高技能人才移民美國。2022年以來，美國政府持續放寬科學、技術、工程和數學（STEM）領域高層次人才獲得美國綠卡的條件，并通過延長在美留學生就業許可有效期、延長STEM人員實習工作時長、簡化STEM專業畢業生簽證申請程序等政策措施增加高層次人才留美機會，進而吸引全球頂尖半導體科技人才。⑧

日本半導體技術發展歸根結底是依靠本國技術人員和企業的不懈努力。日本有大批半導體技術人員將半導體研發、設計和制造作為畢生奮斗的崇高事業。富于工匠精神的日本企業及其員工數十年如一日地苦心鉆研技術，富于團隊精神的工程師經常與車間工人一道追求技術革新，共同提出合理化建議，努力提高成品率，富于敬業精神的企業管理者將技術革新和合理化建議匯聚成集體智慧。一批又一批優秀的半導體技術和企業管理人才正是在這一過程中成長起來的。可以說，優秀的半導體技術人員、高素質的技能工人和出色的企業管理者，為日本迅速趕超美國先進技術提供了強有力的人才支撐。⑨

在半導體產業發展初期，三星電子等韓國大企業就實施了從競爭對手“挖人”的戰略。20世紀80年代末90年代初，日本半導體企業業績大幅下滑，韓國大企業借機從日本東芝等海外競爭對手公司大量引進半導體技術和管理人才，僅東芝就被三星電子挖走了70多人。同時，韓國大企業通過并購海外半導體企業等方式，引進了大批優秀工程師，開發了多項前沿芯片技術。并且韓國半導體領域的大財團還在數十個重點國家和地區組建了研究團隊和研究機構，在海外知名院校開展專場招聘，大力引進海外技術人才。除此之外，韓國還高度重視本國人才的培養。20世紀末，韓國教育部門先后發起“BK21”“BK21+”等計劃，耗資數萬億韓元，向韓國境內的五百多所大學和研究機構進行精準專項支援；進入21世紀后，韓國政府又推出半導體希望基金，使得韓國大企業、高等院校和相關科研機構獲得了充足的研究經費，通過產學研用的聯合培養，鞏固了韓國在半導體領域的優勢地位。⑩

芯片研發的成效及啟示

在一系列芯片研發政策支持下，美國于1992年重新占據全球半導體市場份額的首位。在半導體行業，美國公司近年來一直占全球總銷售額的45%至50%，是邏輯系統、內存和模擬以及FAB軟件、設備和過程控制工具制造工藝研發的全球領導者。美國以技術領先優勢構建了一個以前沿技術研發為主，中下游制造業依賴東亞地區的半導體產業全球價值鏈，并由此實現產業鏈主導。不僅如此，SEMATECH計劃還產生了兩個效果：一是集中研發，并將研發成果在半導體行業內實現共享；二是半導體制造技術變得模塊化，這使設計與制造分離成為可能。1987年以前，全球半導體行業都采取集成器件制造商(IDM)模式，即在企業內部完成芯片設計、生產和封裝測試三個流程。半導體制造技術模塊化促成了設計—代工模式的興起。這一模式大大降低了芯片設計的門檻，幾個有經驗的芯片工程師就可以組建團隊，開展芯片設計業務，然后付費給芯片代工企業加工生產，形成自主品牌產品。半導體制造技術模塊化不僅提高了美國半導體產業的競爭力，還降低了行業門檻，使技術不太成熟的企業能夠從事半導體生產。憑借勞動力成本優勢，韓國三星電子開始投入到DRAM芯片的研發和生產中。?以臺積電為代表的代工企業也不斷成長壯大，開始與傳統IDM巨頭同臺競技。

日本政府對芯片研發的政策扶持效果在20世紀80年代顯現出來。以當時最有代表性的IC產品DRAM為例，1980年，日本先于美國研發出64K容量的DRAM芯片；1984年日本又率先研發出1MB容量的DRAM芯片。1985年日本電氣占據全球半導體產品銷量的首位，其后幾年間日本電氣、東芝、日立連續占全球半導體產品銷量前三位。1986年，日本超越美國成為世界上最大的半導體生產國。1987年，由于日本半導體產品的價格優勢及其幾乎達到100%的成品率，日本半導體企業生產的DRAM芯片在全球市場所占份額達到80%。截至1990年，日本半導體企業在全球前10名中占據6席，在前20名中占據12席。?然而，日美半導體貿易摩擦發生后，日本半導體產業顯現出衰落之勢，其市場份額大不如前。到2019年，世界半導體前十名的企業中，已無日本企業蹤跡。

韓國的半導體產業在韓國政府扶持和引導下崛起。1983年11月，三星電子在64K容量的DRAM芯片研發方面取得突破，這標志著韓國半導體行業已不再停留在相對簡單的LSI（大規模集成電路）技術，開始向VLSI技術邁進。1988年和1992年，三星電子又分別研發出4M DRAM芯片和64M DRAM芯片。到2000年，三星電子在DRAM市場已占據超過全球40%的市場份額。2022年全球半導體銷售總額排名前三的企業中，韓國的三星電子和SK海力士就占據兩席。根據知識產權產業類媒體IPRdaily和incoPat創新指數研究中心聯合發布的《2019年全球半導體技術發明專利排行榜》的統計數據，韓國企業在世界前五名中占有兩名，三星電子更是以5376件發明專利位居世界第一。以上數據說明，韓國在芯片研發和技術創新方面已具備超強實力。?

日本半導體產業由盛轉衰有多方面的原因。日美半導體貿易摩擦和《廣場協議》簽訂后日元不斷升值，削弱了日本半導體企業的競爭力，但不能據此認為二者就是日本半導體產業由盛轉衰的主要原因。如果日本半導體企業能夠調整技術主攻方向和內部治理結構，是有可能在日美半導體貿易摩擦和日元升值危機下保持其領先地位的。20世紀80年代中后期，全球半導體行業發生了兩個重大變化：一是系統芯片取代存儲器芯片成為行業主導產品；二是半導體制造技術模塊化帶來的生產組織方式由IDM模式向設計—代工模式轉變。日本半導體企業的技術和生產優勢集中于以DRAM為代表的存儲芯片上。半導體行業產品更新迭代速度非常快。一方面，半導體企業要在技術上保持優勢，就需要不斷投入大量的研發資金；另一方面，半導體企業不僅要滿足新產品研發和生產需求，還要持續對生產設備進行投資。半導體企業必須占有較大的市場份額，才能有更多的資金投入到技術研發和創新中，從而保持技術優勢，而市場份額下降使得日本企業無力在系統芯片上投入足夠的研發資金。

日本半導體企業的生產組織方式是上下游捆綁程度比IDM模式更為緊密的垂直一體化模式。直到20世紀90年代日本半導體產業陷入困境之前，日本的半導體業務幾乎都集中于大集團下的子部門，其半導體技術和芯片產品的需求，完全來自于集團自身終端產品的需求。美國英特爾這種IDM企業則采取另一種模式，全力滿足市場上廣泛的技術和產品需求。前者客戶是自己的母公司集團，需求穩定，但很容易因為母公司集團的波動而發生不可抗的波動；后者客戶是整個市場，空間巨大且會提出廣泛的技術挑戰，有利于產品綜合性能的提升。日本的大集團模式缺點很明顯：一方面，大集團的半導體部門銷售方向和研發方向固定，缺乏競爭環境，技術創新動力弱；另一方面，半導體部門很容易受到集團終端部門的影響，終端銷售好，半導體部門業績就好，反之亦然。日本曾經占據了半導體產業下游應用的大部分“風口”，包括電視、個人計算機、收音機、家電等。當“風口”轉移到手機、平板電腦等移動智能終端時，日本終端制造快速萎縮，間接導致了日本半導體產業萎縮。

全球半導體行業發生了巨大變化，這導致日本半導體產業的相對優勢進一步動搖，日本半導體企業不得不進行部門拆分和重組。2003年4月，日立、日本電子和三菱的芯片部門合并成立“瑞薩科技公司”。2015年3月富士通和松下兩家公司的系統LSI業務部門合并成立索喜公司。?日本在某些細分產品領域仍占有一些優勢。例如，瑞薩科技是無線網絡、汽車、消費與工業市場設計制造嵌入式半導體的重要供應商，索喜公司在視頻、成像和光纖通信網絡等領域占有優勢，東芝則是2017年制造內存芯片的全球十大半導體廠商之一。然而，日本半導體產業在全球半導體市場的影響力已大幅下降。

韓國半導體企業在1997年亞洲金融危機后也遭遇困境。1998年，韓國執行了國際貨幣基金組織的貸款條件，正式宣布全面對外開放金融業，韓國企業股權向外資開放，并且不設上限。三星電子約55%股權由外資持有，主要是美國華爾街資本，包括花旗銀行和摩根士丹利。由此，以三星電子為代表的韓國半導體企業失去了獨立自主性。

此外，韓國半導體產業還面臨專業人才短缺的問題。由于各國對半導體技術人才的需求與日俱增，人才的全球流動趨勢愈發明顯。韓國經濟部門預估，2022年至2031年，韓國將出現至少3萬名半導體技術人才的短缺問題。人才短缺將直接影響韓國在AI芯片設計等前沿半導體產業領域的研發。?

總之，在半導體產業發展過程中，美國、日本和韓國都采取了政府扶持和引導、人才引進和培養的措施促進芯片研發。這些措施推動了美國、日本和韓國半導體企業的芯片研發和技術進步。日美半導體貿易摩擦和《廣場協議》簽訂后，日本半導體產業由盛轉衰。日本半導體企業未能適時調整生產組織方式以適應全球半導體行業的變化，是其競爭力下降的重要原因。韓國半導體產業正面臨人才短缺問題，這將影響韓國半導體企業在前沿領域的芯片研發。

芯片是人工智能、5G通信和量子計算的基礎。芯片技術是數字時代的底層支撐。近年來，美國、日本和韓國又出臺了一系列政策和法規，以加大對芯片研發的支持力度、爭奪芯片技術主導權。日本和韓國已意識到自身半導體產業存在的問題，正吸取教訓、力圖補齊短板。當前，我國正在加大對芯片研發的支持力度，打造具有競爭優勢的半導體產業。發達國家芯片研發的路徑和經驗值得我國政府和半導體企業參考借鑒。

（作者為上海交通大學國際與公共事務學院教授）

【注：本文系2022年國家社會科學基金項目“全球經濟治理改革新挑戰與中國路徑優化研究”（項目編號：22BGJ020）的階段性成果】

【注釋】

①③⑦余盛：《芯片戰爭》，武漢：華中科技大學出版社，2023年，第18-19頁、23頁、123-124頁。

②馮錦鋒、郭啟航：《芯路：一書讀懂集成電路產業的現在與未來》，北京：機械工業出版社，2023年，第79頁。

④⑤周千荷、呂堯：《戰后日本發展半導體產業的經驗分析》，《網絡空間安全》，2020年第7期，第131頁、132頁。

⑥?陶濤、石可寓：《日美半導體摩擦再認識及其對日本半導體產業的影響》，《東北亞論壇》，2023年第1期，第119頁、123頁。

⑧張曉蘭、黃偉熔：《發達國家和地區加強半導體產業發展的趨勢及對我國的影響》，《發展研究》，2023年第1期，第54頁。

⑨馮昭奎：《日本半導體產業發展的趕超與創新——兼談對加快中國芯片技術發展的思考》，《日本學刊》，2018年第6期，第16頁。

⑩??磨惟偉：《韓國半導體產業發展情況分析及相關啟示》，《中國信息安全》，2022年第10期，第96頁、95頁、97頁。

??馮昭奎：《日本半導體產業發展與日美半導體貿易摩擦》，《日本研究》，2018年第3期，第26頁、27頁。

責編/謝帥 美編/王夢雅

聲明：本文為人民論壇雜志社原創內容，任何單位或個人轉載請回復本微信號獲得授權，轉載時務必標明來源及作者，否則追究法律責任。