■文/傅方正 黄晓飞(浙江大学杭州国际科创中心)
当前,我国集成电路产业断链断供情况日益严峻,国产芯片自给率不高,技术落后,自主工艺匮乏,设计、材料、设备等环节的关键核心技术受制于人,与世界先进水平相比存在明显差距。长三角作为我国集成电路产业发展比较先进的地区,产业结构完整,行业分工清晰,科研力量集聚,具有较为明显的技术优势、人才优势和产业优势,应瞄准关键核心技术难点和可能实现的突破点,建立上下游协同、产学研一体的协同攻关机制,推动创新链、人才链和产业链深度融合,促进集成电路产业健康运行,助力长三角区域经济高质量发展。
长三角区域集成电路产业发达,科教资源丰富,市场竞争充分,是国内最主要的集成电路研发和生产基地。据统计,2022年长三角集成电路设计、制造、封测的规模达到7235亿元,在全国占比超60%,较2021年增加1.94%,较2019年增加14.14%,总体规模增速非常明显。
长三角“三省一市”集成电路产业各有特色,上海综合水平相对较高,江苏强于封装测试,浙江以IC设计、特色工艺为主,安徽以晶圆制造牵引产业链发展,形成了“以上海为龙头牵引、三省齐头并进”的产业发展格局。在集成电路设计业、制造业和封测业细分领域中,2022年长三角地区在全国占比分别为57%、51%和78%。特别是上海市产业链最为完整、产业结构最为均衡,覆盖设计、制造、封装测试、装备材料等各环节,构建EDA工具、高端芯片设计、先进晶圆制造、高端封测服务、装备材料为一体的集成电路全产业链,形成以浦东为核心、多个地区协同发展“一核多极”分布,全力打造国家集成电路综合性产业创新基地。
长三角地区布局国家级科研平台、重点实验室以及专业性科研院所,能够为集成电路产业创新提供各类技术支撑和研发服务。国家集成电路创新中心由高校和行业龙头企业发起,为我国集成电路产业技术升级和下一代集成电路生产线的建设提供技术来源和知识产权保护;集成电路与系统国家重点实验室、硅及先进半导体材料国家重点实验室、极端光学技术与仪器国家重点实验室等,解决集成电路产业的材料、仪器、IC设计等领域科学问题和技术难题;中国科学院上海微系统与信息技术研究所在信息功能材料及其制备技术和方法上具有深厚的研究积累,在化合物半导体、薄膜材料等领域具有重要地位;上海集成电路研发中心(ICRD)拥有领先的工艺制造能力,向全球客户提供0.35微米到14纳米FinFET不同技术节点的晶圆代工与技术服务。
长三角地区集中了C9高校中的5所顶尖研究型大学,以及杭州电子科技大学、东南大学等专业型大学,拥有8所国家示范性微电子学院,6所高校获批第一批“集成电路科学与工程”博士学位授予点。这些高校均设立集成电路相关学科,开展集成电路专业人才培养,聚集3个国家级集成电路设计产业化基地,5个国家级集成电路设计人才培训基地,2个国家集成电路产教融合创新平台,2个国家集成电路技术创新中心,在产教融合、科教协同的高素质创新人才培养方面具有得天独厚的条件。
长三角地区集成电路产业具有深厚的技术积累和原创能力。复旦大学在数字集成电路设计领域科研实力雄厚,拥有SoC和FPGA创新团队及EDA、信息安全芯片、类脑芯片等研究团队;上海交通大学在微纳加工技术、纳米材料制备及应用领域科研实力强劲;东南大学聚焦集成电路高能效设计,在低功耗和低损耗芯片领域取得一定成果;浙江大学牵头建设浙江省CMOS集成电路成套工艺与设计技术创新中心,在集成电路制造领域优势突出;同济大学在多核处理器架构体系方面拥有多项成果。
长三角地区凭借其独特的区位优势、全方位的政策支持以及充沛的创新资源,成为国内集成电路产业最发达、技术力量最集中、创新后劲最充足的地区,具备在极端施压、技术熔断的条件下实现关键技术自我突破的可能性。同时,由于“三省一市”在区域产业规划和创新布局上缺乏协调机制,存在各自为战、重复建设和同质化竞争现象,导致产业创新链融合不足,关键核心技术协同不够,创新资源内耗较为严重,迫切需要从体制机制上予以解决。
创新链是产业链的动力源泉,产业链是创新链的落地载体,两者相互依存、共同演进,从而实现科技创新和产业创新的融合发展。当前,集成电路产业面临断供断链的风险,核心关键技术自主可控依然没有解决,产业链的痛点、难点和堵点仍然存在,创新链支撑产业链的作用不够明显,协同攻关上存在亟待解决的问题。
协同攻关任务主要来自政府部门、链主企业、产业联盟等机构,不同机构对协同攻关的本质认识、方案设计和组织方式都有不同的考量,较难达成一致的目标共识和利益诉求。在具体协同攻关中,任务组织者缺乏,战略科学家较少,战略牵引作用不显著,多兵种协同、各业务联动、上下游整合的组织架构没有形成,各地创新政策支持各有侧重,项目任务遴选机制不够健全,跨行业、跨领域、跨学科的协同创新网络尚未建立。
现有协同攻关平台主要依托高校和科研院所建立,政府产业部门、龙头企业参与不多,创新主体相互之间处于弱联系状态。平台内部以PI课题组为主,有组织科研的协同体系尚未建立;平台外部开放性欠缺,其他创新主体难以融入参与,从而导致平台的承载、汇聚和协同作用发挥不够,对于各类创新资源的统筹能力不足,推动全链条创新的动力不强,大学—政府—产业“三螺旋”的协同创新机制有待完善。
当前,协同攻关团队很大程度上是任务驱动的松散科研组织,单兵作战能力强而大兵团作战不够,“金字塔型”的创新人才梯队还未形成。依靠企业、高校和科研院所的单一主体,在短期内无法凑齐满足攻关任务的技术队伍,而长期上又无法保持大规模的攻关团队。同时,高校团队倾向于做“从0到1”的原始创新,以发论文、拿奖项为出发点;企业团队需要解决“从1到100”的技术攻关,以产品商业化为目标,两者的出发点和落脚点不同,导致合作意愿不强、团队凝聚力缺乏、信任机制不足。
由于协同攻关涉及多个兵种、不同学科、分散任务,参与各方的诉求不同,成果认定的专业性较强,导致成果归属的切割分配较难,标准化的评价指标难以体现整体业绩和个体贡献,参与者的成果分享不充分。尤其是集成电路领域的设计、制造、封装、测试等每个技术节点都十分关键,单个指标都无法反映整体效应,需要进行全流程的评价管理,实行全要素的利益分配,既体现协同攻关整体目标任务的达成,也反映个体在其中的贡献作用。
协同攻关主要指针对某项技术发挥集中力量办大事的优势,集合汇聚各方资源,协同多个创新主体进行的联合技术攻关。对于集成电路产业而言,攻关难题并不是单一的技术点创新,而是跨学科、跨领域、跨行业的复杂综合性技术群突破,需要政府、企业和高校院所不同主体的创新协同来实现。结合已有产业创新链协同攻关的案例,提出政府推动型、“链主”引领型和平台赋能型三种模式。
由政府主导的关键技术突破项目,通过产业界、学术界专家认定重点行业的重大待突破技术后,以科研专项形式发布攻关任务,符合条件的龙头企业组建创新联合体,协同产业链上企业共同“揭榜”,完成既定的协同攻关任务。比如,宁波市成立绿色石化创新联合体,由行业龙头企业牵头组建和申报,产业上下游重点企业、科研院所作为核心成员,按照协议、章程明确权利和义务,开展产业关键核心技术攻关。科技主管部门负责创新联合体的管理工作,出台相应建设指导文件和管理办法,设立创新联合体科研专项,组织实施创新联合体攻关项目。因此,可由“三省一市”政府联合选聘专家团队,遴选集成电路协同攻关任务,由区域内若干集成电路龙头企业牵头,组建协同攻关创新联合体,邀请重点高校、相关企业参与,签署协同攻关共建协议,制定创新联合体工作任务,形成政府主导推动的协同攻关机制。
由行业领军企业牵头,针对产业技术的“痛点”“难点”,上下游相关企业深度参与,高校和科研机构协同助力,建立合作开发的市场化攻关模式。由于行业领军企业对产业链影响巨大,在技术攻关上更具目标性、落地性和应用性,可以发挥龙头带动作用,辐射产业链中小企业,推动产学研一体化攻关。比如,海康威视联合上下游企业、高校院所开展监控设备领域的技术攻关,企业投入资金和研发资源,政府给予重点研发项目的指南建议权,产业链内中小企业的科技项目或给予采购订单承诺的攻关项目优先支持,从而打破单一企业资源禀赋的限制,建立“链主”牵引的协同攻关。对此,长三角地区政府可向集成电路领军企业派驻科技特派员,支持企业梳理产业链技术清单,围绕“链主”开展关键技术攻关。对于“链主”企业组织的协同攻关任务,在研发投入、创新券使用、税收抵扣等方面提供优惠政策,降低企业的研发投入压力。
由优势高校或科研机构牵头,面向行业关键共性技术研发,建立相对独立运行的公共技术服务平台。政府提供平台建设配套资金,企业提供技术需求和应用场景,高校提供人才和技术支撑,平台提供技术验证和开发服务,形成“技术供给+验证服务+中试检测”的公共技术服务能力。比如,浙江省CMOS集成电路创新平台由地方政府与高校共建,成立独立的平台运行公司,建设全国唯一的12英寸CMOS 设计制造一体化工艺技术平台,开展产业公共技术研发和产教融合人才培养,打造“市场化运营、企业化运作”的集成电路产业公共技术平台。因此,在现有浙江省CMOS集成电路平台基础上,进一步探索“高校主导、政府支持、企业参与、市场运作”的建设模式,吸引长三角地区相关企业、科研机构共同参与平台建设,整合行业上下游技术需求、引进行业亟需技术人才、制定行业技术规范标准、推进行业关键技术攻关,打造一个独立法人运营的中国版IMEC。
协同攻关是基础研究、应用研究到试验发展和市场化生产的过程,各个环节不是简单的线性递进关系,而是呈现相互作用、互为交叉、跨界融合的发展态势。要建立政府、大学、科研院所、企业之间的协作网络,打造“企业出题、政府立题、有组织解题、市场阅卷”的开放系统,实施有组织科研攻关,推进大兵团作战,优化配置创新资源,提升体系化创新能力,补齐产业链创新链短板,保障产业健康安全发展。
要发挥政府协调产业协同攻关方面的引导作用,成立区域性的重点产业科技咨询委员会,建立领域首席科学家轮值制度,加强重点产业发展战略谋划。“三省一市”科技部门可联合设立产业链协同创新管理办公室,协调各地产业政策和创新资源,梳理关键共性技术问题和清单,建立重点产业协同攻关科技项目,不定期、常态化地开展协同攻关项目组织工作。要发挥行业龙头企业的主体作用,以产业化为导向,以市场化为手段,整合产业链上下游的技术力量,带动链上企业从需求出发,开展有组织的科研攻关和协同创新。要发挥高校、科研机构、企业研发部门等各自技术优势,确立协同攻关的“军令状”,聚焦目标、集中资源、固化时间来推动关键技术攻关,将企业研发骨干和高校前沿学科优势、科研院所的核心研发力量进行整合协同,体现多主体、跨领域、跨行业协同的创新动员能力。
要探索社会主义市场经济条件下的新型举国体制,把政府的政策优势、企业的市场优势和高校的人才优势整合起来,发挥不同创新主体的作用,系统性、集成性、体制性地进行协同攻关。要面向重点产业需求,选择已有优势力量建设集成攻关公共平台,进一步引导国家重点实验室、技术创新中心、产业创新平台等创新载体开放共享,实现创新资源有效配置。要坚持创新载体的公益属性,在载体建设期依托某一技术力量和资源丰富的高校科研机构建设,政府给予支持部分研发及运营经费,企业投入相应的资金和设备,打造研发中试性质的创新载体。要探索创新平台的市场化机制,在载体运营期成立相应的技术服务公司,开展面向市场的企业化运营,拓展服务范围和对外服务能力,逐步实现平台的自我造血和可持续发展。
要发挥产业技术联盟的作用,将企业生产中遇到的各类技术问题,通过一定的遴选方式(比如协同攻关项目征集)组成“协同攻关题库”,选出一批产业迫切、企业亟需、攻关有望的攻关目录,开展精准的科研力量匹配和对接。比如针对集成电路产业,在上游技术领域围绕半导体材料、EDA软件、设备关键零部件等开展技术攻关,突破国外的技术壁垒;在下游应用环节遴选具有广泛应用场景的领域,加快在芯片设计、特色制造工艺等方面的研发,满足巨大的市场需求。要优化“出题—答题”的协同机制,通过课题指南发布、“赛马”制、“揭榜挂帅”制、项目委托制等形式,让真正有水平的“答题人”脱颖而出,并用“看得见”的指标体系来评估关键技术和共性技术的任务实施成效,保护各方的技术和商业秘密,保障不同的利益诉求。
要形成多元化的资源投入,政府财政资金加强配套,企业研发资金保证投入,社会资本注资入股,高校和科研机构开放共享,着眼于协同攻关的重大成果以及未来的可观收益。要建立协同攻关的目标责任制,明确不同主体的责任和需要承担的义务,实行关键技术节点的里程碑考核。要探索科研经费拨付与科技成果作价投资相结合的“拨投联动”机制,推动团队技术入股和成果转化分配股权,激发科研人员的创造性,实现科研资金的效益最大化。要完善成果开放共享机制,协同攻关所产生的知识产权在成员单位内优先使用,开展成果转化应用按照投入比例进行分配,充分保护成员单位的市场收益。要树立资源共投、风险共担、利益共享的意识,正确对待协同攻关中的失败现象,建立相应的免责条款和清单,完善企业科研诚信管理与惩戒机制,弘扬具有高度社会责任感的创新精神与诚信文化。