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顾小徐:30年前美国半导体产业那次传奇的复兴
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)。为此,Sematech主要干了这样几件事:
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。
二是选择了Robert Noyce作为Sematech的首任CEO。
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、务实专业的克里斯玛型领导风格,和令人高山仰止的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企业协同创新。
Noyce(左)和Gordon Moore(资料图/维基百科)
三是Sematech定期召开通气会,交流研判技术和产业发展趋势。
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。
四是在成立两年后吸收了SEMI/Sematech。
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。
五是由内部研发为主转为内部与外包研发并行。
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。
做这个转变有几方面原因,或说好处:
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。
二是重塑上下游关系,加强半导体产业链。
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。
三是有利于促进成员间的合作,避免竞争。
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,降低制造流程成本、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。
- 原标题:顾小徐:30年前美国半导体产业那次传奇的复兴 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 李泠 
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