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美国半导体产业的前世今生

美国半导体产业的前世今生美国对基础研究无论在深度还是广度上都首屈一指。 资金支持力度上,美国保留了自二战以来对基础研究支持的传统。从研发支出结构来看,除全球金融危机时期

四、举重若轻的政府角色

半导体发展符合刺激-反应-发展的规律。与美国传统的市场经济、自由发展所不同,美国政府进行过多次直接或间接关键性政策干预,直接行为是政府采购、政府资金支持、相关法律政策、外交贸易;间接行为是影响技术发展方向、市场需求与市场竞争。

1、技术方向、资金支持与政府采购

技术发展初期,即50-70年代,政府既是技术发展的提出者,又是资金提供与产品采购者。一项新技术的发明存在资金与风险双高情况,私人企业无法承担,政府在有明确需求下的大力支持可以很好地缓和企业风险,为技术创新准备充分条件。

作为军方的技术支持,早期各大企业与实验室的研发多基于政府需求,因此政府对技术发展方向影响重大。因战争产生的对电子信息技术高效、快速要求,催生了晶体管的诞生。但第一枚晶体管原材料锗的化学性能在高温条件下不稳定且产量有限,促使了硅材料的使用。

其次,军方对元器件线路庞大复杂、故障率高提出了微型、轻便、高效的要求,激发研发小型整合体,这也是1959年德州仪器实验室发明集成电路的直接动机。

再者,政府的资金支持与大规模采购加快技术发展与产品商业化,其中空军支持率最高。研发经费分政府经费与民间经费,政府经费又分直接拨款与承包合同两种主要形式,而承包合同贡献率更强。据美国商务部数据统计,1958-1964年间,平均每年研发经费来自政府的比例约85%(除1956年),1958年政府直接拨款400万美金,承包合同费用则高达990万美金。集成电路发明后的六年内,政府对其资助达3200万美金,70%来自空军。合作内容包括德州仪器115万美金两年半的技术研发、德州仪器210万美金的500个集成电路生产能力、西屋公司430万美金的电子产品生产等。在产品得到初步回报后,政府降低采购与资金力度,转接给个人与企业投资者,再借助市场效应扩大规模。

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《Technogy,economic growth,and public policy》,恒大研究院

2、特殊时期的外交与贸易手段

到了发展中期,日本以DRAM储存器为切入点,无论从产量、技术还是价格优势均反超美国,从后来者逆袭为世界霸主。对此,美国政府迅速做出了战略调整,包括最为著名的《美日半导体贸易协议》与SEMATECH联盟(美国半导体科技与制造发展联盟)。

双边协议签订背景是日本抢走部分高科技领域而引发美国对自身发展的担忧,美日双边协议取消日本贸易壁垒扩大市场、同时遏制对手发展。80年代前全球销量最高半导体公司被美国所垄断,包括国民半导体、德州仪器、摩托罗拉等;到1986年全球前十公司有六家来自日本,前三强更是易主为日本电气、日立和东芝。为此,联邦政府开始在1985年与日本进行谈判,以反倾销名义令日本政府调整产业政策,主要诉求体现为三个方面:

首先,至1991年底,非日本企业生产的半导体器件与芯片在日本销量必须占日本市场总销量的20%(之前日本政府保护下为10%以下)。

其次,禁止日资在美投资并购。

再次,建立价格监督机制,禁止第三国反倾销。

从出发点与申诉点来看,都与今年中美贸易战有所相似,但不同的是,依赖美军保护与国防需求,日本在1986年签订了协议。由于当时众多美国企业为区别日本低价竞争,转向ASIC(某种特殊目的的定制芯片)等高技术高附加值市场,双边协议带来的效益不算很大。协议过后,日本全球市场份额与DRAM市场份额变动不大,依旧处于美国之上。对此美国于1989年再次与日本签订贸易协议,条款扩大至专利保护与专利授权等,对此,日本不得不令本国企业开始采用美国框架与产品。数据显示,1996年非日企业半导体产品在日本市场份额升至30%,其中75%来自美国。

SEMATECH整合资源,提高信息、技术与人才交流。尽管美国对产业做出调整改变分工方式,转向ASIC定制市场形成Fabless运营模式,但基础技术、设备、材料的劣势不能忽视,对比日本价廉物美,美国急需提高制造工艺降低成本,SEMATECH为此发挥了巨大作用。1987年,政府发挥主导效仿日本大规模集成电路技术合作联盟经验联合英特尔、德州仪器、IBM、摩托罗拉等在内的共11家公司建立SEMATECH,旨在增强美国国内半导体制造与原材料等基础供应能力。在国防部高级研究项目机构(DARPA)领导下,11家企业除了互通有无,更是加强了与设备制造厂商之间的合作,包括四个方面:委托开发设备、改进现有设备、制定下一阶段技术发展战略、加强信息交流。

其中,最重要的是新设备开发,占总预算的60%,项目集中在金属板印刷技术、蚀刻、软件及制造等方面。统一规划合理配置资源的同时,降低研究与实验的重复性,改善企业无主攻方向问题并极大提升制造能力与材料研发进程。因此,美国1992年重新夺回世界第一。市场方面,美国国内对美产新设备采购意愿从1984年的40%提升1991年的70%,1992年美国应用材料公司成为全球最大的设备材料供应商,并保持至今;技术方面,日本终端芯片对比美国的相对成品率从1985年的50%下降到1991年的9%,1993年SEMATECH完成0.35微米的电路制造。

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3、相关立法与优惠政策

注重法律保护的美国,在半导体方面实施了多项政策贯穿全程,直接或间接影响半导体行业在融资、投资、税收、专利保护和科技研发等方面的进程。形式可分为减免所得税、企业低税率、额外费用减扣、亏损结转、所有权保护、打击恶性竞争等。

以《经济复兴税收法》为例,企业研发费用不作为资本支持而作为费用抵扣,如当年研发开支超过前3年平均值,超出部分给予25%税收减免,企业用于新技术改进的设备投资可以按照投资额10%进行所得税抵免。这一法案的实施,减免企业营业压力的同时增加企业创新研发动力与研发强度。

针对早期芯片行业版权混乱现象,美国出台专门也是当时世界第一部的《半导体芯片保护法》,进行注册后的集成电路权利人可以在十年内享有该作品的复制、发行等基础权利,也享有对恶性抄袭复制者的追诉权,即使没有注册,设计者也在两年内享有权利。但是《芯片法》不反对反向工程(通过现成产品进行设计复原),也一定程度的促进市场竞争。这部创新性的保护法案也影响了其他国家集成电路的专利保护,更是影响了世界知识产权组织(WIPO)修订《集成电路知识产权条约》与世界贸易组织(WTO)修订《与贸易有关的知识产权协议》。

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