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关键核心技术求不来、买不来!如何借鉴IMEC(欧洲微电子中心)的科研模式发展我国基础科研与高新技术?

2020-09-01
来源:EETOP
关键词: 高新技术产业 IMEC

  摘要:高校和科研院所、高技术企业集群和新型研究机构是我国科技创新和高新技术产业发展的三方面主力。他们在基础科学研究、科研成果转化和高新技术产业发展方面各有侧重,各自发挥着不可替代的作用。在当前中美科技战愈演愈烈的情况下,核心技术成为重要筹码,关键核心技术“求不来、买不来”已为公众所熟知。“国家弱小就会被动挨打,核心技术缺失就会被卡脖子”的地球法则再次被印证。如何搞好我国基础科学研究和核心技术研究,保障我国高新技术产业发展行稳致远,是大家都应关心和思考的问题。

  中美科技战暴露了我国关键核心技术缺乏的短板,国家和省市相继出台了关于全面加强基础科学研究的指导文件,重视基础科学研究和核心技术研究成为各界的共识。我国有着庞大的基础科学研究和高新技术产业大军,从政府支持力度和功能定位的角度看,这支大军由三个方面军组成。

  一方面军是高校和科研院所,他们主要依靠政府的科研经费开展长期性、基础性、前瞻性和原创性的科学技术研究,是我国科学技术研究的主力军。

  二方面军是高科技企业集群,他们的科研经费基本上靠自己,是高新技术产品研发的主力军。虽然他们可以开展应用技术创新、科技成果转化和产业化,但基本上是为企业自己的高新技术产品开发而服务。政府会遵照公开、公平、公正的原则,按照竞争性程序为高科技企业的科研活动提供资金资助。

  三方面军是二十多年来政府相继成立的新型研究机构(一般采取民办非企模式),政府希望他们能成为技术创新、科技成果转化和产业化的主力军,希望他们有助于解决科技成果在一方面军与二方面军之间,“最后一公里”的成果转化难题。笔者试图对三方面军的情况进行粗浅分析,探讨我国基础科学研究与高新技术产业的发展之路。

  一、高校和科研院所(一方面军)

  高校和科研院所是培养人的地方,也是潜心科学探索,出产基础科学研究成果的地方。我国拥有世界上规模较为庞大的高教体系、中科院体系、央企科研体系(原部委所属院所)、以及国防军工科研体系等,这些体系都可以归类到第一方面军(高校和科研院所)中来。一方面军是老一辈革命家、教育家、科学家和科技工作者共同努力,从零开始经过艰苦奋斗建设起来的。对我国科技人才培养、科技水平提升、支撑高科技产业发展做出了巨大贡献。一方面军是系统化、专业化和长期性的科研正规军。据不完全统计,目前全国一本大学800多所,其中,双一流建设高校约140所,211工程所列大学112所,985工程所列大学39所。中科院体系拥有12个分院、100多家科研院所、3所直属和共建高校、130多个国家级重点实验室和工程中心、270多个野外观测台站,承担20余项国家重大科技基础设施的建设与运行,正式职工7.1万余人,在学研究生6.4万余人。

  改革开放一来,我国教育和科研逐步实现了国际化和现代化,中国广阔的消费市场也成为了全球高科技公司的必争之地,吸引了大量国外高新技术流入中国并快速推广应用,中国成为了世界高科技产业的重要组成部分。就像大量进口国外产品既冲击了本土产品市场,也促进了本土产品设计水平提升的道理一样。在全球化科技分工协作的大背景下,国外高新技术加速流向中国,并在中国广泛应用,一方面大大提高了中国科技现代化水平,另一方面也对国内基础科学研究和应用技术研究产生了一定的冲击。

  高校和科研院所应该是培养科技人才和从事基础科学研究的地方;这里大部分科研人员应该自觉是最智慧、最受人尊重的人;他们应该具有锲而不舍的探索精神,应该收入不低,不用为致富而劳神分心;他们中一部分人可以比较容易因科研成果而致富,成为与影视明星、成功商人一样富有的人,因而被年轻人追捧和效仿;高校和科研院所应该严守教书育人、科学探索的本分,做好基础研究和产学研合作,把应用技术研究和成果转化交由高技术企业去做;这里毕业的优秀学子应该很愿意在国内为国家效力,不会为追求良好的科研条件、优越的物质生活而选择出国。以上这些“应该”和“可以”描述了一个理想和良性的科研生态。

  自改革开放以来,我们的科研生态并不那么理想,真实的科研生态存在一些不良风气,例如:浮躁之气盛行、唯论文论英雄、成果与应用“两张皮”、弃基础研究而热衷于应用创新、追求经济利益等。社会上唯财富化的人生价值取向、不良的科研生态都影响着一方面军科研人员的军心。我们的高校和科研院所数量不少,但获得诺贝尔奖的人太少,基础性、原创性、颠覆性技术发明太少。

  目前美国在芯片核心技术上卡我们的脖子,我们处于比较被动的局面。但是,不能因此就全面否定一方面军在基础科学研究、核心技术创新方面的作用和贡献。我国一方面军的科研布局是全学科体系的布局,一方面军在国民经济中发挥着巨大作用的例证不胜枚举。例如,材料科学的基础研究支撑着我国航空航天、航母、大飞机、高铁、基建等领域取得辉煌成就;医学和生物科学基础研究支撑着我国全民医疗水平提高和多次抗击疫情的胜利;核能科学研究支撑着我国核工业走向世界;军工科学研究支撑着我国的科技强军和国防现代化建设等。所以,我们缺少核心技术这口锅不应该由一方面军单独来背,而应由社会全体成员来背,房地产致富圈、影视炫富圈、媒体娱乐圈等都脱不了干系。

  芯片核心技术被卡脖子有多方面的现实原因。客观上,芯片行业是一个技术密集、资金密集、应用面广、对其它行业影响力强的行业,本身需要全球化产业链分工协作,靠一个国家一个地区包揽全部技术既不科学,也很难实现。主观上,我们存在“科技无国界、自研不如引进、有用即安、造不如买”的依赖思想。我们在基础性、原创性、核心性的科学技术研究方面松懈下来,大量资源投向了利用国外高新技术的产业化应用和应用技术创新。在全球化、多元化、自由竞争的发展格局下,万事皆安,一片祥和。目前美国是逆历史潮流而动,要打破芯片全球化分工协作的产业链。他们用芯片核心技术卡我们高科技产业的脖子只是手段,真正目的是要全面遏制中国的发展进程。

  科技无国界和全球化分工协作不应该被片面曲解。只有参与分工协作的各国都有自己的杀手锏核心技术,各国优势互补,你中有我,我中有你,这种分工协作的局面才能稳固牢靠。如果我们仅从应用创新端参与到了全球化芯片产业链中,谈不上是真正意义上的分工协作,自然存在着时刻被卡脖子的危险。如果我们有自己的杀手锏核心技术作为反制手段,在被美国卡我们脖子的时候,就不会显得太被动了。

  目前,美国在芯片领域对我们的围堵打压是“危”也是“机”,这是我们芯片产业和高科技产业的危忘时刻,也是我们奋发图强,大力发展关键核心技术的机会窗口。我们要大力依靠一方面军,完善和营造内外良好的科研生态,让科研人员静下心来,做好基础科学研究和应用技术研究,多出科研成果,多出关键核心技术,支撑我国规模庞大的高科技产业更好更快地发展。

  二、高科技企业集群(二方面军)

  高科技企业集群是改革开放以来在各行各业涌现的大批高技术企业,这个群体已成为中国产业大军中最有竞争力、最有创新活力的一支生力军。目前在各个行业中都存在独角兽企业,他们大部分是民营企业,也是高技术企业。截至2019年底,全国高技术企业数量已突破21.5万家,研发人员总量约500万人。高技术企业一方面以高新技术产品开发为牵引,面向市场需求,广泛开展应用技术研究。另一方面,他们还需要相关共性技术、关键核心技术的支撑。他们是一方面军(高校和科研院所)的基础技术成果的转移对象。所以,二方面军的科研能力再强大,也对一方面军的基础技术、共性技术、核心技术有所依赖。例如华为和中兴在发展初期,就与南京邮电学院和北京邮电学院建立了全方位的技术合作关系,即使在发展壮大后,成为全球著名通信企业的今天,他们还需要在全球选择高校和科研院所集中的城市建立研究院所或者研发中心。

  深圳以高科技企业集群规模大、创新活力强为自豪,在高科技发展和技术创新特色方面有“六个90%”之说(即90%的创新型企业是本土企业、90%的研发人员在企业、90%的科研投入来源于企业、90%的专利申请来自企业、90%的研发机构建在企业、90%以上的重大科技项目发明专利来源于龙头企业)。截止2019年,深圳的国高企业数量达到17000多家,仅次于北京,位列全国第二位,说明了深圳科研队伍中二方面军的阵容十分强大。但“六个90%”也反映了深圳科研队伍一方面军规模太小,高校和科研院所太少,这是深圳基础研究能力薄弱的短板。

  二方面军力量再强,也无法取代一方面军的地位。华为是我国技术研发能力最强的高科技企业,美国对华为全方位的打压,在系统设计、芯片设计层面几乎没有产生不良影响,因为华为有20多年压箱底的备胎可以应对。但是,美国在诸如设备、制造、工艺和材料等更深层面进行围堵,华为就吃不消了。如果我们一方面军有压箱底的技术宝贝和备胎,那华为就不怕了。可是一方面军没有呀,所以华为目前只能靠自己,背水一战。网上流传着华为有光刻机计划、南泥湾计划、塔山计划等,不管消息是否真实,至少反映了华为在暂时得不到一方面军增援的情况下,为了活着只能缺什么补什么,深入到芯片最基础的技术领域进行研发,希望全面布局根基工程,以保证不被美国锁喉而休克。

  长期以来,由于体制机制等方面的原因,我们基础研究成果和产业化应用方面存在“两张皮”现象。一方面实验室的科研成果常常以论文形式而存在,以论文发表而终结,不少科研成果躺在科研院所的抽屉里或者科技期刊上“睡大觉”,另一方面企业渴望基础技术支撑,渴望高技术来改善生产工艺、提高生产效率、增强产品核心竞争力。最近十多年情况虽然有所好转,但产学研合作仍需进一步加强。为此,各级政府多年来不遗余力地想促进一方面军和二方面军融合发展,希望把“两张皮”合起来,从而释放出巨大的科技活力。例如:出台各种针对性鼓励政策、成立技术转移中心、知识产权交易所、行业产业化基地等等。同时,还大力打造科研第三方面的新军,探索建设各种模式的新型研究机构,目的只有一个,就是搭建一方面军和二方面军的合作桥梁,促进应用技术创新、科技成果转化和产业化。

  三、新型研究机构(三方面军)

  新型研究机构是政府支持成立的研究机构,之所以称为新型,就是希望与原来的科研院所有所区别。区别在哪里?一是政府只提供短期资金支持,不长期供养。因此,新型研究机构没有人员编制,全员实行聘任制,政府只提供建设初期的经费支持,随后按重视程度提供最多3~5年的研究经费补助。二是与事业单位严格管理有所区别,新型研究机构的体制机制较为灵活,可以像企业一样进行市场化运作,一般实行理事会管理模式。三是主要从事应用技术创新、科技成果转化和产业化相关的业务。深圳市科研三个方面军中,第二方面军最强,第三方面军次之,第一方面军最弱。建设新型研究机构对深圳是非常必要的,同时,高校和科研院所的队伍也需要不断扩大。

  什么是最理想的、最好的新型研究机构模式?从政府角度看,研究能力强、能快出科研成果、几年后可不再依赖政府资金运行,这是最好的。从发起人角度看,科研队伍阵容强,政府有持续的科研经费支持,而且管理不要像事业单位那么严格,这是最好的。取其折中,目前新型研究机构大多选择民办非企的运作模式。但是,新型研究机构选择这种运作模式也有很大的不确定性,运行多年后结局可能有三种,一是运行比较成功,政府和举办者皆大欢喜;二是运行状态不佳,政府断奶后,研究机构业务变为开发产品,设立时希望的研究职能名存实亡;三是运行完全失败,研究机构自动解散,政府前期支持投入无结果。

  笔者研究过比利时微电子中心(IMEC)的运作模式,认为IMEC的模式对于政府建设新型研究机构很有参考价值。借鉴IMEC的经验建设新型研究机构,可以较好地完成促进应用技术创新、科技成果转化和产业化的任务,同时,还可以改良我们对高校和科研院所的考核激励办法,促进基础科学研究和核心技术研究上新台阶。

  四、欧洲微电子中心(IMEC)的参考意义

  比利时的欧洲微电子中心(简称IMEC,InteruniversityMicro Electronics Center)成立于1984年,目前是全球领先的独立研究中心,引领着半导体和微电子技术前沿发展方向。IMEC总部设在比利时鲁汶(Leuven, Belgium),雇员超过1700名,包括超过350名常驻研究员及客座研究员。IMEC主要研究领域包括:纳米电子尺寸、异质整合技术、绿色无线电、电子组件、光电技术、生医电子科技、神经电子学、生物电子、无线自主转换器解决方案九大方向等。

  在芯片方面,IMEC致力于研发芯片科技和各个实用领域结合的可能性,影响将遍及健康、经济、能源、环境等层面。除此之外,IMEC 还在先进存储器、MEMS、智能传感器、生物芯片、纳米材料、纳米生物电子、有机电子、LED、先进功率器件、先进太阳能器件、三维封装技术,无线通信等领域开展研发工作。

  在半导体制造工艺方面,IMEC 拥有一条8英寸研发线和一条12英寸(部分兼容18英寸)研发线,洁净室总面积达到1万平方米。在12英寸线基础上的工艺研发主要针对14纳米及以下的数字CMOS工艺模块开发,这些模块包括EUV光刻和先进掩模技术、High-K和金属栅极、互连与3D封装、新式器件结构等模块。目前,IMEC 正在为18英寸晶圆时代的到来做准备。该项目获得了欧盟的支持,总投资预计超过10亿欧元。

  IMEC是政府主导设立的研究机构,逐步从小到大发展成为行业研究巨人,得益于其探索出一条合理利用政府资金、企业资金和行业资源,进行基础技术和前沿技术研究的发展之路。IMEC的研究项目选题标准是要超越工业应用5~10年的技术,不会追随当前的市场热点去选题和研究。

  IMEC众筹分享式的基础技术和前沿技术研究模式是经实践证明了的最成功的研究模式,也是世界公认的最合理的政产学研用合作模式。IMEC众筹分享研究模式的核心是IMEC与工业界密切合作,共同研究行业未来的核心技术,并分享技术成果。IMEC众筹分享式研究项目分为两种。

  1.多边合作工业联盟项目(简称IIAP,IMEC Industry Affiliation Program)。多家企业有着共性基础技术需求,可以参加这种项目,需要向IMEC支付加入费和研究年费。加入费是一次性的,用来支付IMEC研发新项目时使用以前相关知识产权的使用许可费用;研究年费是IMEC 根据研发计划和预算,分摊给加入会员企业的项目研究费用。会员企业可以派研究员参加项目研究。IMEC有整套合理地拥有和在会员之间共享项目成果和知识产权的方法。这种模式是IMEC最常用的研究模式,可以通俗地理解为众筹式基础前沿技术研究模式。目前已有十多家世界顶级公司,如英特尔、三星、台积电、高通等,作为核心合作伙伴加入IMEC 的合作研究。而大部分著名的设备公司,如ASML、应用材料等,则作为战略伙伴加入此项目。

  2.客户定制的双边研发项目。由于IMEC有多年积累,拥有一流的科研基础设施,积累了丰富的知识产权,以及顶尖的研发队伍。一些业界公司在开发产品时,希望借助IMEC 的研发能力、研发设施、以及技术储备,希望与IMEC合作开发项目。双边研发项目一般是基于IMEC 已有的一些技术,再根据客户的特殊需求来设置研发项目,双方按照协议分担研发费用,并按照协议约定决定研发成果和知识产权的共享和使用。

  欧洲微电子中心(IMEC)模式的参考意义主要有以下四点。一是新型研究机构应大力借鉴IMEC众筹式合作研究项目,大量吸收行业界科研资金。IMEC成立之初,政府研究经费资助占大头,目前是行业界的研究资金占大头,已形成了不依赖政府资助可持续运行的商业化发展之路。这是我们希望的大力建设新型研究机构,又不希望背上过重研究经费包袱的理想模式。二是基础研究要和产业界密切合作,形成“需求、研究、成果、转化和应用”的良性迭代闭环,这是最好的技术创新生态。IMEC与产业界密切合作的经验为政府推动的政产学研合作提供了经验。三是政府对新型研究机构的考评应按研究机构的研究能力是否提升?吸引产业界研究经费是否增长?来设定考评标准。论文数量、申请专利数量都是浮云,不值得太在意。四是知识产权的分享应按照商业规则办事,应照顾到各方面(包括研究人员)的责权利关系,这是新型研究机构良性可持续发展的基础。

  IMEC和台湾工业研究院的经验都是我们建设新型研究机构可以重点学习和借鉴的范例。目前,上海已借鉴他们两家的经验,成立了上海微技术工业研究院(SITRI)。SITRI是以中国科学院的资源为基础,联合中国及全球半导体产业链而建立的集研发、产业化、工程、资讯、投资于一体的产业化平台和创新加速体系,致力于微技术器件及新一代信息系统技术的研发和产业化。SITRI的功能板块主要包括先进“超越摩尔”研发线、研发中心、工程中心、产业联盟、产业信息平台、孵化加速器等,为创新企业提供全方位的资源和服务。SITRI已在美国设立硅谷创新中心、在台湾新竹和欧洲分别设立办事处。希望SITRI不断发展壮大,成为中国的IMEC,为我国新型研究机构建设探索出一条新路。

  五、依托科研三军攻克核心技术堡垒的建议

  1.依托一方面军做好科技人才培养和基础科学研究。特别要重视培养实事求是、孜孜不倦、锲而不舍、“板凳要坐十年冷”的科研素养,重视培养“学习强国、科研强国”的爱国情怀。不断完善高校和科研院所的考评标准,把唯论文、唯申报专利数量的考量转向对科学发明和科研成果对国家科技、经济和社会贡献大小的考量,转向对科研机构吸引产业界科研经费能力的考量。不断完善科研生态,让科研人员能静下心来搞科研,杜绝学术不端行为,高度重视产学研合作。从制度上完善科技成果转化相关政策法规,让科技人员分享科研成果,形成致富明星效应。在全国营造学科学、爱科学、尊重和崇拜科技明星的氛围。明确一方面军是科技强国的主要依托和主力军。高校和科研院所强则人才强、科技强、经济强、国家强。

  2.依托二方面军做好应用技术创新,做强做大高科技产业。支持和鼓励企业逐步把应用创新向关键核心技术创新延伸,高度重视产学研合作,积极与高校和科研院所对接,形成“需求、研究、成果、转化和应用”的良性迭代闭环,不断提高产品的高科技含量和企业核心技术竞争力。不断优化技术链、供应链和产业链的安全保障。高科技企业强则经济强、国家强。

  3.依托三方面军做好应用技术创新、科技成果转化和产业化。三方面军是促进一方面军和二方面军合作的桥梁,是政府促进产学研合作的重要抓手。政府需要综合考虑政府资助方式、监管考评标准和自主经营灵活性三方面的平衡点,不断探索新型研究机构的管理架构和运行模式,保障新型研究机构能建得好、走得远、职能不改。把监管考核标准从唯论文、唯申请专利数量的考核转变为对研究能力提升、吸引社会研究资金能力增强上来。逐步实现政府科研资助资金可逐步减少,吸引社会科研资金逐步增加的新型研究机构良性发展之路。

  结语:美国核心技术围堵的高墙就在眼前,而且越磊越高。我们要破解对国外核心技术的依赖,需要全国各界齐心协力,共同营造良好的人才培养、科学探索和技术创新的氛围。要正视我们科研生态的不足,找出问题根源和解决办法。同时,还要认识到科学研究的艰巨性和长期性,急功近利解决不了问题。一定要静下心来,布局当前,谋求长远,系统地改善我们基础科学研究和核心技术研究的生态环境。假以时日,在科研三军的共同努力下,我国核心技术被卡脖子的问题必将会迎刃而解。

 

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