世界主要国家和地区微电子技术

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世界主要国家和地区微电子技术黄艳芳1 美国1.1 军用起家,以军促民,军民一体化美国是世界微电子技术第一强国,也是军用微电子技术的霸主。

美国的微电子技术是靠军用起家的,为发展微电子技术,美国政府通过军方采取了有力的措施,并由军方组织调研、制定战略,以及组织实施了一系列发展计划。

20世纪80年代到90年代,美国军方先后提出和组织实施了超高速集成电路(VHSIC)和微波毫米波单片集成电路(MIMIC)计划以及微波和模拟前端技术计划(MAFET)。

通过这些计划的实施,开发出许多先进的军用微电子产品,并顺利地应用于军用电子装备和武器系统,它对提高电子装备和武器系统的性能、效能和可靠性都产生了重大影响,同时对整个电子技术的发展作出了重大贡献。

美国一向重视基础研究和应用技术的开发,但对大规模、低成本生产技术的开发重视不足,导致在20世纪80年代中期美国的半导体市场优势逐渐让位于日本,在技术上的优势也发生动摇。

为了重振半导体这一战略工业,1987年,在美国半导体工业协会(SIA)提议下成立了由政府资助和参与的半导体制造联合体SEMATECHSEMATECH计划是一项军民一体的半导体生产技术发展计划,目标是致力于开发先进的半导体制造技术、材料和生产设备,以保证美国半导体工业在制造技术方面的世界领先地位。

联合体由14家半导体企业和系统公司参加,由工业界经营管理,由国防部DARPA负责监督。

每年研发费2亿美元,政府和产业各负担一半。

整个SEMATECH计划原定用6年的时间,分3个阶段完成,分别以0.8、0.5和0.35μm工艺技术和4M、16M、64M DRAM等代表产品为目标。

SEMATECH 于1992年按时达到了它的总目标:完全用美国设备制造出最新技术水平的半导体器件,使美国半导体制造技术能力大为增强,其世界市场份额于1993年又恢复到领先的地位。

1992年SEMATECH达到全部目标后,大多数成员公司和DARPA 都决定继续保留联合体。

因此,SEMATECH联合体至今仍存在,并继续开发先进的微电子技术。

DARPA建议政府继续支持它的研究开发工作,还建议从1993财年开始把原来的专款改为项目款,每年为微电子制造研究开发项目拨款8000万美元,以满足国防部建立高性能信息系统的需要。

由此可见,美国军方的支持对微电子工业的形成和发展,并使美国的微电子技术保持领先地位起到了举足轻重的作用。

1.2 完善的战略研究与实施体系以军促民,军民一体化发展战略模式的成功,在相当大的程度上还得益于美国有一个较为完整的战略研究与实施体系。

这个体系从政府部门延伸到非政府部门,由军方延伸到民间,有组织牵头机构,有咨询参谋机构,有实施执行机构,还有监督审计机构,这些机构相互配合,形成合力,共同推进美国的微电子工业的发展。

(1)独立的军用微电子体系,重大项目由国防部直接牵头、管理美国微电子技术的发展是从军用起家,然而,到20世纪80年代,民用电子系统已开始大量使用集成电路(IC),军品比重下降到8%,但是,为适应国防需求的快速变化以及对军品的特殊要求,美国仍把军用IC作为有别于民用体系的专用系统来运作。

例如,美国军用IC执行专门的质量保证体系和军用技术标准,军用IC的私营承包商接受国防部的特别资助,同时执行特别的会计和审计制度。

美国国防部的采购政策保护定点的厂家获得足够的军品订单,同时通过财务审计对企业的军品生产成本实施监督,把企业在执行政府合同的利润限制在“合理的”水平上。

尽管随着微电子技术的发展,军用产品的采购开始逐步转向民用产品,但对一些军用关键技术和产品还是以军方的研究开发为主。

对一些对未来军事电子装备和武器系统性能的提高具有巨大推进作用并将产生深远影响的战略性产品,或关键的共性技术和基础技术,或军事特殊应用的高性能微电子器件,一般都由国防部直接管理,列为国防部重要的以至首要的研究项目,投入资金组织研究开发,或以重大的军事合同来实现。

(2)设立咨询参谋机构,强化政府的决策和管理高层次的参谋咨询机构在美国微电子工业的发展中起到了非常重要的作用。

这类机构主要有两个:国防科学委员会和半导体咨询委员会。

国防科学委员会具有军方背景,1986年受国防部委托所做的美国调查报告充分显示了该机构的重要作用。

它认为半导体工业对于美国是“至关重要”的,是具有“战略重要性”的产业。

为了振兴美国的半导体工业,它提出了许多重大建议,如建立半导体制造技术协会,资助8所大学建立半导体研究开发中心,国防部对半导体的研发投入应大幅度增长等等,大部分建议都被政府采纳。

美国国家半导体咨询委员会(NACS)是1987年经美国国会批准成立的,成员来自于国防部、能源部、商务部等政府部门代表及IBM、AT&T和TI等半导体大企业的总裁,但需经总统任命。

在NACS下特设市场工作组、经营环境工作组和技术工作组。

委员会可直接向总统写信或送交报告,所以,它是联邦政府一个高层次的、有权威性的咨询和参谋机构。

(3)SIA等协调机构促进了政府与工业界的联系美国半导体的协调机构既有官方的也有民间的,民间协调机构起纽带桥梁作用更多一些。

官方协调机构主要是国家半导体技术委员会。

民间协调机构主要是SIA。

SIA是于1977年在美国政府支持下成立的行业组织。

该机构在行业发展过程中起到了很大的沟通协调作用。

向政府提供政策建议,促进产业界同政府的合作。

2 日本日本发展微电子技术的模式是靠民用起家,以民保军。

把家电产品作为重点市场,推动微电子技术及产品的快速发展,从而使其产品可靠地用于军用装备上,进而进入军用微电子市场。

2.1 寓军于民,以民保军,军民结合的发展道路日本的国防科研与军工生产走的是“寓军于民,军民结合”的发展道路。

形成了官、军、民三位一体的科研生产体制。

由于日本没有专门从事国防科研和生产的企业,因此,为了使军用与民用技术互相转移以利于国防建设,日本政府采取以企业为主,军方科研部门为辅的科研、生产方针。

防卫厅将防卫电子装备的大部分研制和全部生产任务委托给民间企业。

如通信电子设备的生产主要集中在少数几家电子企业集团,如东芝、日本电气、日立、富士通和三菱电机等公司。

这些大企业集团为争取防卫生产的定单,组织生产,均设立了负责防卫产品生产的事业部。

而防卫厅的主要任务是确定发展目标,制定计划和规划,与企业签订合同,实施监督,进行试验鉴定和组织定型等工作。

此外,一些民间行业组织也起着协调和指导企业军工电子装备生产的作用。

对微电子技术的发展政府一直高度重视,把IC的发展列入国家发展计划,重点扶持。

日本政府把家电产品作为重点市场,大力发展微电子技术,使其广泛应用于各种家电产品,激烈的市场竞争,极大促进了微电子技术的发展,使其产品能高可靠地用于军事装备和武器系统。

2.2 科技立法,政策优惠,资金扶植日本政府对科技高度重视,并实施一元化的领导,成立了专门的机构加强对科技及信息产业的组织领导。

从1956年成立了科学技术厅,1959年成立科学技术会议机构,到1994年成立情报通信社会推动本部,直至2000年由日本首相森喜郎亲任会长的IT战略本部,都体现出日本政府对信息产业领导工作的重视。

20世纪50年代开始,日本政府先后制定了一系列振兴科技和发展IT产业的法律法规和政策,以法立业,以法治业。

政府还出台了一系列促进高技术和信息产业发展的经济政策。

一是在税收上给予优惠,主要包括企业研究实验费的税收额扣除制度、试验研究机械设备特别折旧制度、应用新技术的机械设备特别折旧制度和海外技术服务收入的税收扣除制度等。

其次,政府还运用金融手段,向企业的技术开发活动提供低息贷款,资助重点发展领域的关键项目、中小企业的技术改造和发展前景广阔的新兴产业。

另外,政府还通过增加财政预算、提供补助金和委托费等直接对技术研发活动提供支持。

如1990年通产省科研预算达7263亿日元,“下一代产业基础技术研究开发”以及“电子计算机基础技术开发”分别为71.63亿日元和69.73亿日元。

2002年,在日本经济产业省的主导下,日本5大半导体厂商NEC、东芝、富士通、日立、三菱将联合开发新一代0.1μm 半导体基础技术,经产省决定投资315亿日元,支持企业的开发,以提高日本半导体技术在国际上的竞争力。

2.3 从技术引进到自主开发,注重官、产、学合作为迅速改变日本工业技术落后的局面,日本非常重视国外先进技术的引进。

据报道,1954~1973年间,共引进半导体技术近200项,1980~1981年间,仅从美国就引进半导体技术53项。

在引进技术的同时,日本也十分重视引进技术的消化吸收和创新。

在微电子技术发展中,注重“产、官、学”合作,也是日本的一大特色。

1976年组建的“VLSI技术研究组合”,就是“产、官、学”联合开发的成功典范。

在共同研究的4年中,共取得工业技术所有权1400多项,许多技术和设备超过世界水平,“组合”的成功,使日本微电子技术跃进了一大步,并使日本逐步发展成为拥有技术先进的材料、设备和器件工业的独立完整的微电子工业体系的国家。

同时也为日本在20世纪80年代中期市场份额超过美国并主宰存储器市场奠定了基础。

1996年日本又开始实施两项微电子技术计划,一项是由日本10大半导体厂商组成的先进半导体技术公司(Selete),主要是开发300毫米芯片设备和加工技术,1996~2000年间投资3.5亿美元,这是一个民间合作计划。

2001年Selete又开始新一轮的研究开发计划,计划在5年内开发出0.07~0.1μm半导体工艺,5年计划总投资700亿日元。

2001年投资280亿日元(约2.33亿美元),在筑波、杉户等3处地点同时开发,重点开发半导体光刻和互连技术。

另一项是由通产省提出的“超尖端电子技术开发计划”,为期5年,由日本10大半导体公司和设备、材料公司以及IBM、TI等在日本的外国公司共22家组成的超级电子技术联盟(ASET)执行。

该计划重点是研究开发16G DRAM所需的关键技术,如X射线曝光技术、ArF曝光技术及等离子技术等。

ASET是日本继70年代的“共同研”之后又一个由政府与企业合作共同开发半导体技术的联合研发组织,研究经费为367亿日元。

入新世纪,日本开始制定新的半导体发展计划,并进一步加强企业的联合。

2002年,日本NEC、东芝、富士通、日立、三菱等5大半导体厂商计划共同出资,设立一家新公司,共同开发新一代0.1μm半导体基础技术就是一例。

此外,面对日本半导体工业近年来的不景气,以及在世界世界市场上竞争力下降的局面,各厂商进一步加强战略联盟、合作及业务结构重组。

2002年,日立和三菱、东芝和富士通都组建了战略联盟,并重点在系统级芯片方面开展合作。

日本企业希望依靠策略联盟及合并等方式,重新振兴其半导体工业的地位。