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不止中美两国下重金,半导体领域恐迎“军备竞赛”!

2021-05-24 17:02
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导  读

5月19日晚,美国参议院民主党领袖舒默公布了经修改的两党立法,批准拨款520亿美元,在今后5年里大力促进美国半导体芯片的生产和研究。据路透社报道,该法案包括390亿美元的生产和研发激励,105亿美元的实施计划,以及国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划。

5月19日晚,美国参议院民主党领袖舒默公布了经修改的两党立法,批准拨款520亿美元,在今后5年里大力促进美国半导体芯片的生产和研究。

据路透社报道,该法案包括390亿美元的生产和研发激励,105亿美元的实施计划,以及国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划。此外,法案还包括15亿美元的应急资金,以帮助西方国家发展替代中国电信设备供应商华为和中兴通讯的设备,旨在加快美国运营商支持的开放式架构模式(OpenRAN)的开发。

在提交经修改的法案后,舒默发表声明称:“这项法案将使美国在半导体等关键技术领域超越中国等国,为美国创造高薪就业机会,并帮助改善我国的经济和国家安全。”该法案还将设立一个项目,为在美国建造、扩建现代化半导体制造工厂提供财政援助。

毫无疑问,美国在半导体领域下定决心,准备全力以赴。不仅如此,就在5月12日,微软、苹果、AMD、英特尔、ARM、三星、台积电等公司还共同组成了名为SIAC美国半导体联盟——这是美国企业牵头组织的又一个高科技企业联盟。以史为鉴,该举措让人不由想起1986年成立的美国半导体制造技术联盟Sematech,该联盟在与日本半导体产业竞争并最终胜出且垄断全球数十年中发挥了非常关键的作用。

美日半导体竞争风云往事

众所周知,美国是半导体技术的故乡。早在1959年,仙童公司的Robert Noyce就成功发明了单片集成电路技术,以半导体硅基材料和集成电路技术为基础的芯片就此诞生。此后,美国的产业也开始进入了以电子、航空航天、核能为代表的第三次工业革命时代。

在美国芯片业快速发展的初期阶段,SONY的创始人盛田昭夫于50年代出差美国,并为公司引入晶体管技术。当时,晶体管技术主要被SONY用来制造收音机,并很快成为爆款。受此影响,其他日本公司也纷纷引入晶体管,开始一窝蜂地制造收音机。

但是,由于日本消费能力有限,大量生产过剩的收音机就被用于出口。1959年,日本仅向美国出口400万台收音机,6年之后这一数字就达到了2400万台。然而,美国认为这些产品相对低端,对其无法构成实质性威胁。

转眼,时间来到1970年,IBM 宣布将在新推出的大型机中使用半导体存储器替代磁芯,这使得在半导体存储器中占据重要位置的DRAM内存芯片逐渐发展成为一个规模巨大的市场。就在美国推出DRAM芯片不久,日本NEC也推出了自己的DRAM 芯片,不过技术稍逊。就在实力增长的同时,日本芯片产业危险已至。1972年,美国借口计算器倾销,拒绝给日本提供核心IC集成电路,之后日企在全球的市场份额急剧下跌。

面对这一变故,日本选择采用国家队的模式,成立了”DRAM制法革新”国家项目,即由政府牵头,联合日立、NEC、富士通、三菱、东芝等重要企业,共同筹资737亿日元设立研究所,其中主管部门通产省补助291亿日元,占39.5%。在此基础上,1985年,日本取代美国,成为世界上最大的芯片生产国。

这下,美国终于坐不住了。早在1977年3月,美国半导体行业协会(SIA)就得出结论:日本电子产业的成功,是在美国倾销的结果。而为了保持美国电子产业的竞争力,美国政府必须介入这次争端。1982年3月,美国商务部表示,将调查日本的芯片商对美国的廉价倾销。

到了1985年,SIA认为,如果政府还不迅速采取严厉措施,整个行业将在与日本的竞争中逐渐消亡。当年6月,SIA向美国贸易代表办公室就日本电子产品的倾销提起了诉讼,这就是著名的301条款。直到1986年9月,两国签署了《半导体协定》,大势既定。

除了政治上的较劲外,在这一场“战争”中,美国产业界也苦练内功。1986年,就在美日《半导体协定》签订的同一年,由联邦政府和大多数美国大型芯片公司共同出资成立了美国半导体制造技术战略联盟——Sematech。该联盟由IBM、英特尔、摩托罗拉、德州仪器、惠普和国家半导体公司等当时所有在美国半导体制造业中居领先地位的企业组成,计划每年投入2亿美元,专注于包括光刻、熔炉和注入、等离子体蚀刻和沉积在内的关键加工技术的制造设备和工艺。

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,相当于台积电和中芯国际所做的业务。但是,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,这促使Sematech开始重视制造设备相关技术 。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 。

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。

Sematech总体上非常成功,到了1995年左右,美国半导体产业已全面恢复在国际上的竞争力。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。

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