×
199IT數據社群:超1.6萬會員的選擇,超3000個數據主題,僅199元/年。
點擊加入
關閉

美國發展高科技的機制與啟示:以硅谷和半導體為例

導讀

大國競爭的關鍵是科技實力競爭,科技競爭的背后則是以教育體制、產學研模式、創新環境、市場活力為核心的科技軟實力競爭。本文旨在分析美國科技體制,總結硅谷產學研用模式,以及產業政策在高科技產業發展過程中的作用,從而得出創新發展的經驗啟示。

科技是第一生產力,科技體制決定科技發展。美國作為老牌科技強國,在世界科技產業鏈中占有重要地位。美國科技類上市公司市值規模領先,2021 年末,全球市值前 10 名的公司中有 7 家是美國科技類公司,分別為蘋果、微軟、Google、亞馬遜、特斯拉、Facebook、英偉達。全球 11 家市值千億美元以上的半導體公司中有 9 家是美國公司,分別是英偉達、博通、英特爾、高通、德州儀器、超威半導體、應用材料、美光科技、拉姆研究。

根據對美國科技機制、政策以及硅谷和半導體產業的案例研究發現,美國發展高科技產業成功、長期領先全球的關鍵是三大要素:1)自由開放、鼓勵創新、包容失敗、多元化的創新創業文化,2)政府、大學、企業等緊密合作、相互促進、面向市場競爭的產學研用一體化生態體系,3)政府在鼓勵創新、知識產權保護、立法、稅收、移民、采購、支持基礎研發甚至打壓國際競爭對手等方面相對完善有效的頂層科技體制。

科技體制方面,行政與立法部門共同承擔科技政策制定責任,聯邦多部門以各自使命為導向進行分散的項目資助。

產學研用生態方面,政府支持,學校、企業密切合作,培養鼓勵創業創新、科研項目轉化,形成對內對外的技術轉化服務體系和產學研一體化生態科技體系。斯坦福大學和硅谷地區是產學研生態建設的典范,成為美國乃至世界的科技創新中心。根據《2021 硅谷指數》報告,硅谷人口 310 萬,人均年收入 15.2 萬美元,專利數占美國整體的 13.1%,風險投資額占美國整體的 21.3%。斯坦福與硅谷的崛起并非簡單依靠打造產業園區、孵化器或者設立技術轉讓辦公室,而是以一流大學、一流科研人員與初創企業為核心主體,以自由開放、鼓勵創新、包容失敗的文化為基礎,構建了一套各主體緊密合作、相互促進的產學研用生態系統。

美國在科技發展上總體以市場競爭、產學研用一體化見長,但是美國政府在發展高科技產業時也采取了政府采購、資金支持甚至打壓國際競爭對手等多種產業支持和保護政策,實際情況可能跟很多人的印象以及美國對外宣傳有所不同。在半導體產業發展之初,美國進行大量政府采購和稅收優惠,對技術發展和商業化落地影響重大。日美貿易戰期間,美國以關稅、外交等多種手段打壓遏制日本半導體產業,重獲技術和市場優勢。當下,美國政府仍通過大規模戰略部署、資金支持等手段對本土產業進行保護。一是相繼發布《半導體十年計劃》、《創新與競爭法案》、《芯片法案》等產業規劃方案,通過緊急撥款、稅收優惠等方式增加半導體及相關設備研發生產。二是面對中國高科技產業崛起,美國采取和當年日美貿易戰類似的特殊外交、貿易手段,包括加速出口管制實體清單,以遏制他國相關產業發展。三是經歷疫情、供應緊張和全球缺芯困境后,美國政府更注重產業鏈完整安全,本土產能建設是下階段發展重點之一。

從美國科技產業發展的歷程來看,科學的體制設計,政府產業政策的有力支持,產學研用生態的建設,大學、企業多元化協作的伙伴關系,構筑集聚優秀人才的科研創新高地,對創新發展、強化國家戰略科技力量有重要意義。

正文

1美國科技體制

美國之所以不斷孕育前沿發明和創新公司,科技體制發揮了重要作用。早在美國立國之初,對科技與創新的鼓勵就融入了美利堅的基因。1787 年《美國憲法》規定:通過保障作者和發明者對他們的作品和發現在一定時間內的專有權利,來促進科學和有用藝術的進步。

1945 年,時任國家科學研究與開發辦公室主任的萬尼瓦爾 · 布什向杜魯門總統提交了著名報告《科學——沒有止境的前沿》,系統闡述了科學的重要性和科技管理的理念,并總結出三條歷史經驗:

1)基礎研究是為實現國家特定目標而進行應用研究和發展研究的基礎,最適宜開展基礎研究的是大學體制;

2)政府可以通過與工業界和大學簽訂研究合同和提供資助的制度來支持科技;

3)政府吸收科學家作為顧問和在政府中設置科學咨詢機構,有助于總統和政府作出更準確有效的科技決策。在布什報告的基礎上,承擔政府對基礎研究資助職責的美國國家科學基金會(NSF)得以建立,美國現代科技體制開始逐漸形成。

經過近 80 年的迭代與完善,美國已經形成一套與政治經濟體制相匹配的多元分散的科技體系。站在聯邦角度,多元分散最直接的體現在于科學政策制定的責任由行政部門和立法部門共同承擔。其中政府負責制定科技預算、推進相關政策、協調科技工作;國會負責審批科技預算、人員機構的任命與設置,監管和評估相關的聯邦部門和機構工作,并通過立法決定各項科技政策的框架。

行政層面,形成了決策執行研究三層架構,各層級主體眾多但分工明確。美國總統享有國家科技活動的最高決策權和領導權,總統行政辦公室下設白宮科學技術政策辦公室(OSTP)、國家科學技術委員會(NSTC)、總統科學技術顧問委員會(PCAST)和管理與預算辦公室(OMB)。其中 OSTP 主要為總統制定科技政策、分配研究經費提出分析建議,對科技政策形成與發展具有重要影響;NSTC 主要負責協調各政府機構間的科學政策,并由總統親任委員會主席;PCAST 是總統最高級別的科學顧問團,主要提供政策咨詢,其成員大多是政府外的頂尖科學家、工程師和學者,具有一定的獨立性;OMB 主要負責管理總統向國會匯報預算的準備工作以及后續的協商,在確定科學項目的優先性方面有著最重要的影響力。

執行層面,不同于大部分國家通過一個中央政府部門或科技部集中支持科學,多元化的科學資助體系是美國科技體制最大的特點。眾多聯邦部門和獨立機構共同承擔資助科學研究、指導科技政策的責任,其中與科技關系最密切的聯邦部門包括國防部、衛生與公共福利部、NASA、能源部、國家科學基金會和農業部六大部門。不同聯邦部門與獨立機構對應不同的使命,例如 NASA 主要支持空間探索、國防部研究增強國家安全、衛生基金會則支持更廣泛的基礎研究。但在某些交叉學科與前沿科研領域的資助上,多元化的體系會帶來重復工作,某些項目可能面臨多頭管理。美國的立法者認為,不同機構出于不同的使命,看待科學問題的視角也會略有不同,這樣把資助研究作為實現更廣泛使命的一個要素,這種資助體系更有生命力,往往會產生意想不到的溢出效應。因此這套多元化的科學資助體系得以沿襲至今。

研究層面,聯邦研究機構、大學、企業和非盈利科研機構四類主體形成了有效的分工協作。聯邦研究機構由政府直接管理或采取合同方式管理,主要從事重要技術的應用研究與部分基礎研究,如隸屬于能源部的橡樹嶺國家實驗室,曾對負責原子彈研制的曼哈頓計劃做出了重要貢獻;大學以基礎研究為主,美國擁有世界上數量最多、水平最高的研究型大學,同時給予研究人員極大的自由度,包括鼓勵科研人員創業、促進科研成果轉化;企業側重于試驗發展,大多以工業研究實驗室為載體開發新技術與新產品,最知名的如美國貝爾實驗室,發明了晶體管并開創了信息時代;其他非盈利機構主要包括地方政府或私人研究機構,主要從事基礎研究與政策研究,對前三類主體形成補充。

法律層面,國會最重要的職能在于監督和立法。監督方面,國會有兩類重要的職能機構,一類是國會的百科全書,包括國會研究服務部(CRS)負責為國會提供廣泛的政策和議題分析,以及一些專門委員會如眾議院下設的科學、空間和技術委員會;另一類是國會的偵探機構,如審計總署(GAO),負責調查和評估現有的政府政策及計劃項目、確保經費被高效正確地使用。立法方面,美國非常注重科技成果的轉化與對創新創業的鼓勵支持,國會通過立法對從事科研工作的中小企業進行稅收優惠、界定研究成果與發明專利的歸屬權,例如 1980 年制定的《專利與商標法修正案》(又稱《拜赫杜爾法案》),為聯邦所資助的研究而產生的商業化創新提供了一個統一的框架,允許大學和其他非盈利組織獲得這些發明的專利,并可以與公司合作、將他們推向市場。這個法案被普遍認為提高了美國大學與工業界之間的技術轉移水平。

2美國的產學研用生態:斯坦福大學和硅谷的經典案例

斯坦福大學于 1891 年由時任加州州長利蘭 · 斯坦福捐獻 2000 萬美元及近 5 萬畝的農場土地正式建立。建校之初,斯坦福默默無名,發展遠不及哈佛大學及鄰近的加州大學伯克利分校。1951 年,時任工程學院院長的特曼與校長斯特林商定,將學校的大量土地以極低的價格出租以創辦工業園區,此舉既為學校創造了一定的收入,又吸引了不少企業入駐、解決了學生的就業問題,成為斯坦福發展的轉折點。

1938年,斯坦福大學畢業生休利特和帕卡德在恩師特曼教授的支持下創立了惠普公司,被廣泛認為是硅谷起源的標志。1955 年,在特曼的邀請下,晶體管之父肖克利將半導體實驗室建立在了硅谷,并于 1963 年到斯坦福任教。自此,硅、晶體管和集成電路在硅谷扎根,硅谷步入了高速發展時期。

硅谷是美國乃至世界的科技創新中心。20世紀 50 年代以來,硅谷已經孕育了惠普、英特爾、甲骨文、蘋果、雅虎、谷歌、特斯拉等高科技企業。《2021 硅谷指數》報告指出:2020 年硅谷地區風險投資繼續創紀錄,總規模達 264 億美元。美國四分之一的 “獨角獸” 公司(市值在 10 億美元以上)和三分之二的 “十角獸” 公司(市值在 100 億美元以上)的總部位于硅谷。自 1990 年以來,硅谷在美國的專利注冊份額占比持續增加,從占比 4% 上升到占比 13% 以上,2020 年硅谷注冊的專利總數再創新高。硅谷總人口約 310 萬,提供 155 萬就業崗位,人均年收入達 15.2 萬美元,較 2017 年相比硅谷人均收入繼續增加 5 萬美元,大幅高于美國人均水平。
斯坦福大學與硅谷取得巨大成功之后,世界上有許多大學都爭相學習效仿,但成功者寥寥。根本原因在于斯坦福大學與硅谷的崛起并非簡單依靠打造產業園區、孵化器或者設立技術轉讓辦公室,而是以一流大學、一流科研人員與初創企業為核心主體,以自由開放、鼓勵創新、包容失敗的文化為基礎,構建了一套各主體緊密合作、相互促進的產學研生態系統。下文對政府、大學與企業三大主體各自在硅谷生態中的作用進行分析。
2.1政府
美國政府在斯坦福和硅谷的發展初期起到了至關重要的作用。
一方面,聯邦政府是大學基礎研究的主要資助者。冷戰時期,美國政府對軍事技術方面的研究投入大大增加,斯坦福在特曼的帶領下與聯邦政府合作建立了 EDL(西爾維尼亞電子國防實驗室)和 ESL(電磁系統實驗室)等實驗室,在無線電和晶體管技術方面的研究迅速發展。
另一方面,聯邦政府是冷戰時期硅谷許多初創企業的主要客戶。二十世紀五十年代,晶體管仍然非常昂貴,一臺電子計算器的價格相當于一輛汽車價格的 1/4。而政府出于國家安全需要大量采購晶體管、電子微波管等高科技產品,對價格也并不敏感,正是政府的支持使得這類初創企業能夠持續地進行技術升級和降低成本。第一批入駐斯坦福工業園的惠普、洛克希德馬丁,包括 Watkins Johnson、英特爾等均受益于此。
移民政策方面,美國政府的 H1B 赴美工作簽證與移民簽證機制吸引了大量國際人才流入。據《2021 硅谷指數》數據,硅谷外國出生的人口占比達到 39.1%,遠遠高于美國 14% 的平均水平,年外國移民人口流入 1.6 萬人以上。
2.2大學
大學是硅谷生態系統中的核心之一。以斯坦福大學為例,大學的主要作用有三點:1)對外形成技術授權和合作機制;2)對內形成技術轉化服務體系;3)打造一流的師資,培養一流的人才。
技術轉化機制的核心部門為技術授權辦公室(Office ofTechnology Licensing,OTL)。OTL 主要由具有科研或技術背景的項目經理組成,負責對技術轉化的全生命周期進行管理,包括評估科研成果或發明是否可轉化為專利、是否具有商業潛力、項目估值,并在此基礎上為專利尋找合適的產業合作伙伴、協商最優條款等。技術授權的形式非常靈活,包括但不限于授權費、版稅、股權等等,同時斯坦福大學規定,技術授權產生的收益由科研人員、所在學院、所在系分配。雖然技術授權收入占學校整體年度預算比例不大,但斯坦福認為此舉可以增強學校與工業界的聯系,并且可以彰顯自身的基礎科研實力,有利于爭取更多的聯邦科研經費支持。根據 OTL 披露的數據,2020 財年斯坦福大學新增 161 個技術授權項目和 25 個初創項目,從 847 項技術中獲得了 1.14 億美元的總特許權使用費收入。
此外,斯坦福也鼓勵師生憑借研究成果創業,學??梢越o予市場、資金、技術等方面的支持。2004 年谷歌上市后斯坦福大學作為早期投資人退出,僅這一項投資收益就達到 3.4 億美元。
更關鍵的是,與傳統產學研 “大學負責研究、企業負責商業化” 的線性模式不同,斯坦福大學與硅谷企業之間建立了類似于 “共生” 的相互依存關系。研究成果的商業化僅僅是其中的一部分,企業與大學之間還建立了合作研究、委托研究、人才合作培養、企業咨詢、數據共享、設備租賃等多形式、多主體的協作機制,例如斯坦福大學的 BIO-X 項目就與強生、諾華等十余家生物制藥巨頭合作開展如訪問學者助學金、資助合作研究、贈予基金等多種形式的研究計劃。根據斯坦福披露的數據,2020 財年,通過工業合同辦公室(Industrial Contracts Office,ICO),學校與企業簽訂了 1574 份協議,其中有 153 項資助研究協議、538 份材料轉讓協議。這些項目大大拓寬了斯坦福和企業之間的合作范圍與內涵。
在師資隊伍建設與人才培養方面,特曼教授有一個著名的理念——“steeplesof excellence”,即要讓斯坦福成為一流的大學,必須要有一流的教授。由于美國的聯邦資助采取同行評議制度,只有擁有一流的師資,才能獲得更多的聯邦資助。截止 2021 年,斯坦福共有 84 位校友、教授或研究人員獲得諾貝爾獎,位列世界第七;29 位曾獲得圖靈獎,位列世界第一?,F任教職中有 20 名諾貝爾獎獲得者。斯坦福在化學、物理和電子工程方面的學科優勢也吸引了大量理工科學生前來求學,斯坦福也已經累計為硅谷輸送了數以萬計的 “新鮮血液”。
2.3企業
企業是硅谷生態系統中的另一核心。除了上文提及的企業與大學之間多元化的合作機制,硅谷企業與科研人員也有著非常緊密的聯系,不少企業創始人和高管與在??蒲腥藛T本身就是師生關系、同學或校友關系。這其中最著名的就是惠普公司的例子,特曼一開始利用軍方的資源為惠普初期的發展解決了不少資金和訂單方面的困難,并一直擔任惠普的董事給予咨詢。最終惠普成為美國最大的科技公司之一,特曼也成為公認的 “硅谷之父”。2001 年斯坦福 110 年校慶之際,惠普創始人休利特的基金會曾向斯坦福大學捐贈 4 億美元用于基礎教育與研究,創下當時美國大學接受單筆捐助金額的最高紀錄。
除了私人關系,企業和大學的科研人員存在著廣泛的互訪、交流、合作和兼職,并且企業往往為大學科研人員帶來以解決現實問題為導向的研究靈感。這其中的一個著名例子就是谷歌和經濟學教授范里安的故事。范里安一開始在硅谷另一所知名大學 UC Berkeley 任職,他在休假期間到谷歌兼職并幫助谷歌設計了在線廣告拍賣系統 AdWords,最后在大學退休后甚至成為了全職的谷歌首席經濟學家。范里安認為這一職位能夠讓他通過接觸大量的數據從而站在理論前沿,并有機會與大量優秀的業界人士交流,這一過程 “非常有趣”,而他設計的 AdWords 也為谷歌帶來每年數百億美元收入。
由于企業的集聚,企業與企業之間經濟合作的開展難度和成本大大降低。合作主要分兩方面,站在產業鏈角度,初創企業一般提供成熟企業的上游產品、技術或服務,因此初創企業一開始只需面向企業用戶而非終端消費者,可以減少初期的營銷成本與市場風險。SaaS(軟件即服務)領域巨頭 Salesforce 就是一個成功案例。站在股權角度,成熟企業可以通過并購初創公司不斷擴充產品線、增強技術和專利儲備。對初創企業來說,既可以借助巨頭的銷售和用戶網絡加快新產品的推廣,對股東來說并購也意味著更多元和便捷的退出渠道。蘋果、思科、惠普等巨頭都是活躍的收購方。
站在系統的角度,企業是硅谷生態的重要閉環,只有企業不斷發展壯大,才能最終創造就業、產生收入、貢獻稅收,而更高的收入水平、更多的產業集聚、更好的創業氛圍進一步吸引優秀企業和一流人才流入,由此形成正向循環。據不完全統計,斯坦福的校友們創立了惠普、谷歌、雅虎、思科、英偉達、Twitter、LinkedIn、Netflix、Instagram 等硅谷巨頭。正是這些企業的不斷出現與成長為硅谷帶來了源源不斷的創新活力。根據《2021 硅谷指數》報告的數據,近十年來硅谷和舊金山地區的人均收入水平基本維持在美國整體水平的 2 倍左右。
但值得注意的是,收入不平衡、房價高增、貿易保護主義和疫情沖擊就業等問題也對硅谷地區的人口活力產生一定負面影響。近幾年硅谷人口凈流入幾乎停滯,2020 年硅谷人口增長速度創下互聯網泡沫破裂后的新低。2015 年 7 月至 2020 年 7 月期間,硅谷地區流入外國移民 9 萬人,但加州和美國其他地區居民流出近 12 萬人,人口凈流出約 3 萬人。2020 年,硅谷地區出生率亦創歷史新低。
收入分配方面,疫情加劇了硅谷地區收入不均衡情況。據《2021 硅谷指數》統計,新冠疫情對就業水平的影響因收入類別而異,硅谷的中、低收入員工收入降幅分別達 29% 和 31%,而高收入工作崗位的最大降幅僅為 13%。
房價方面,2016 年以來硅谷房價快速上行,中等房價購買能力群體比例縮減。根據 CoreLogic 的數據,2021 年灣區單戶住宅中位價比 2020 年繼續上漲 16% 以上。2020 年,200 萬美元以上房屋銷售占比上升到 16%,而 60 萬至 100 萬美元房屋銷售占比下降到 26%,反映出具備中等房價購買能力的群體比例出現下降。
根據《2021 硅谷指數》,在過去十年中,硅谷的收入不平等增長速度是加州和美國的兩倍。財富差距更加明顯:前 16% 的家庭擁有 81% 的財富;與此同時,近五分之一的硅谷家庭沒有儲蓄,底層 53% 的人僅持有 2% 的可投資資產。
3 ?美國政府產業政策:以半導體為例
美國自身在發展高科技產業時采取了政府采購、資金支持等多種產業支持和保護政策。
一是在技術發展之初,美國政府既是技術發展的提出者,又是資金提供與產品采購者,進行大量政府采購和稅收優惠,對技術發展和商業化落地影響重大。
二是在特殊時期會采取非常規貿易和外交手段對本土產業保護。日美貿易戰期間,當美國政府認定半導體產業事關國家安全之后,不惜以關稅、外交等多種手段打壓遏制日本半導體產業。針對日本成立的 “超大規模集成電路” 研發聯盟并快速取得半導體技術突破,美國的貿易代表一面指責日本的半導體產業政策不合理,另一面卻對它贊嘆不已,并游說美國政府也采取類似的政策措施。此后美國政府牽頭成立 SEMATECH(半導體制造技術戰略聯盟),在國防部高級研究項目機構(DARPA)領導下,聯合英特爾、德州儀器、IBM、摩托羅拉等在內的共 11 家公司共同研發,重新取得了對日本半導體產業的技術優勢。
當下,半導體產業和技術進入相對成熟期后,美國政府仍繼續通過大規模戰略部署、資金支持等手段對本土產業進行支持和保護。2020 年以來,美國相關行業協會和政府相繼發布《半導體十年計劃》、《2021 年美國創新與競爭法案》、《美國芯片法案》等產業規劃方案,通過緊急撥款、投資稅收優惠等方式增加半導體及相關設備的研發和生產。而面對近年來中國高科技產業崛起,美國采取和當年類似的特殊外交、貿易手段,以圖遏制中國高科技產業發展勢頭。包括加速 “出口管制實體清單”,禁止美國企業或采購美國設備的他國企業對中國企業出口等手段干預企業經營。當前,涉及軍工、芯片等多個領域上百個實體被列入其實體清單。
三是實施多項政策貫穿產業發展全程,直接或間接的影響產業在融資、投資、稅收、專利保護、科技研發等方面的進程。形式可分為減免所得稅、企業低稅率、額外費用減扣、虧損結轉、所有權保護、打擊惡性競爭等。早期出臺的《經濟復興稅收法》、《半導體芯片保護法》均是通過相關立法與優惠政策對產業發展進行扶持。
而經歷疫情、供應緊張和全球 “缺芯” 困境后,美國政府更注重產業鏈完整性和安全性,本土半導體產能建設成為下階段產業發展重點之一。《2021 年美國半導體現狀報告》指出美國在半導體和微電子產品生產制造環節份額已從 1990 年的 37% 降至 12%。為維護產業鏈安全、推動產能建設,《美國芯片法案》對半導體制造業的投資提供 25% 的稅收抵免,針對半導體產業的稅收優惠措施再度加速出臺。
3.1技術方向、資金支持與政府采購
技術發展初期,即 20 世紀 50 年代至 70 年代,美國政府既是技術發展的提出者,又是資金提供與產品采購者。一項新技術的發明存在資金與風險雙高情況,私人企業無法承擔,政府在有明確需求下的大力支持可以很好的緩和企業風險,為技術創新準備充分條件。
作為軍方的技術支持,早期各大企業與實驗室的研發多基于政府需求,因此,政府對技術發展方向影響重大。因戰爭產生的對電子信息技術 “高效、快速” 要求,催生了晶體管的誕生。但第一枚晶體管原材料鍺的化學性能在高溫條件下不穩定且產量有限,促使了硅材料的使用。其次,軍方對元器件線路龐大復雜、故障率高提出了 “微型、輕便、高效” 要求,激發研發小型整合體,這也是 1959 年德州儀器實驗室發明集成電路的直接動機。
政府的資金支持與大規模采購加快技術發展與產品商業化。研發經費分政府經費與民間經費,政府經費又分直接撥款與承包合同兩種主要形式,而承包合同貢獻率更強。據美國商務部數據統計,1958-1964 年期間,平均每年研發經費來自政府的比例約 85%(除 1956 年),1958 年政府直接撥款 400 萬美金,承包合同費用則高達 990 萬美金。集成電路發明后的六年內,政府對其資助達 3200 萬美金,70% 來自空軍。合作內容包括德州儀器 115 萬美金的兩年半的技術研發、德州儀器 210 萬美金的 500 個集成電路生產能力、西屋公司的 430 萬美金的電子產品生產等。在產品得到初步回報后,政府降低采購與資金力度,轉接給個人與企業投資者,再借助市場效應擴大規模。
當下,半導體產業和技術進入相對成熟期后,美國政府仍繼續通過大規模戰略部署、資金支持等手段對本土產業進行保護。2020 年,美國半導體行業協會(SIA)和半導體研究公司(SRC)發布《半導體十年計劃》,呼吁聯邦政府投入研發資金以應對芯片技術的重大變革,推動人工智能、量子計算、先進無線通信等新興技術發展。2021 年美國政府公布《美國創新與競爭法案》,其中包含 1 個針對芯片和 5G 領域的緊急撥款方案,將撥款約 1900 億美元用于從總體上加強美國的技術能力,預計將在 2022 至 2026 財年撥款近 500 多億美元專門用于增加半導體、微芯片和電信設備的研發和生產,其中包括未來 5 至 7 年規劃在美國建成多個芯片制造廠等新產能規劃。此外,2021 通過的《美國芯片法案》亦激勵企業和政府部門進行半導體投資,對購買半導體制造設備企業稅收抵免。成立國家半導體技術中心和國家先進封裝制造工程基地,亦鼓勵國防部和能源部擴大半導體投資。
3.2特殊時期的外交與貿易手段
到了半導體技術發展中期,日本以 DRAM 儲存器為切入點,無論從產量、技術還是價格優勢均反超美國,從 “后來者” 逆襲為世界霸主。對此,美國政府迅速做出了戰略調整,包括最為著名的《美日半導體貿易協議》(The U.S-Japan Semiconductor Trade Agreements)與 SEMATECH 聯盟(美國半導體科技與制造發展聯盟)。
雙邊協議簽訂背景是日本搶走部分高科技領域,引發美國對自身發展的擔憂。美日雙邊協議取消日本貿易壁壘擴大市場、同時遏制對手發展。80 年代前全球銷量最高的半導體公司被美國所壟斷,包括國民半導體、德州儀器、摩托羅拉等,到 1986 年,全球前十名的公司中有 6 家來自日本,前三強更是易主為日本電氣、日立、東芝。為此,聯邦政府開始在 1985 年與日本進行談判,以 “反傾銷” 名義令日本政府調整產業政策,主要要求為:
1)至 1991 年底,非日本企業生產的半導體器件與芯片在日本銷量必須占日本市場總銷量的 20%(之前日本政府保護下為 10% 以下);
2)禁止日資在美投資并購;
3)建立價格監督機制,禁止第三國反傾銷。依賴美軍保護與國防需求,日本在 1986 年簽訂了協議。
由于當時眾多美國企業為區別日本低價競爭,轉向 ASIC(某種特殊目的的定制芯片)等高技術高附加值市場,雙邊協議帶來的效益不算很大。協議過后,日本全球市場份額與 DRAM 市場份額變動不大,依舊處于美國之上。
對此美國于1989 年再次與日本簽訂貿易協議,條款擴大至專利保護與專利授權等,對此,日本不得不令本國企業開始采用美國框架與產品。數據顯示,1996 年非日企業半導體產品在日本市場份額升至 30%,其中 75% 來自美國。
SEMATECH整合資源,提高信息、技術與人才交流。盡管美國對產業做出調整改變分工方式,轉向 ASIC 定制市場形成 Fabless 運營模式,但基礎技術、設備、材料的劣勢不能忽視,對比日本 “價廉物美”,美國急需提高制造工藝降低成本,SEMATECH 為此發揮了巨大作用。
1987年,政府發揮主導效仿日本大規模集成電路技術合作聯盟經驗,聯合英特爾、德州儀器、IBM、摩托羅拉等在內的共 11 家公司建立 SEMATECH,旨在增強美國國內半導體制造與原材料等基礎供應能力。在國防部高級研究項目機構(DARPA)領導下,11 家企業除了互通有無,更是加強了與設備制造廠商之間的合作,包括:
1)委托開發設備;2)改進現有設備;3)制定下一階段技術發展戰略;4)加強信息交流。
其中最重要的是新設備開發,占總預算的 60%,項目集中在金屬板印刷技術、蝕刻、軟件及制造等。統一規劃合理配置資源的同時,降低研究與實驗的重復性,改善企業無主攻方向問題并大大提升制造能力與材料研發進程。因此,美國 1992 年重新奪回世界第一。
市場方面,美國國內對美產新設備采購意愿從 1984 年的 40% 提升到 1991 年的 70%,1992 年美國應用材料公司成為全球最大設備材料供應商,并保持至今;技術方面,日本終端芯片對比美國的相對成品率從 1985 年的 50% 下降到 1991 年的 9%,1993 年 SEMATECH 完成 0.35 微米的電路制造。
面對近年來中國高科技產業崛起,美國采取和當年打壓日本類似的特殊外交、貿易手段,以圖遏制中國高科技產業發展勢頭。貿易摩擦以來,美國加速列出 “出口管制實體清單”,采用禁止美國企業或采購美國設備的他國企業對中國企業出口等手段干預正常企業經營,以達到遏制他國半導體產業發展的目的。當前,涉及軍工、芯片、科技、核電、安防、AI 人工智能、網絡安全等多個領域的上百個實體被列入美國出口管制實體清單。
聚焦在半導體芯片領域,美國政府通過限制上下游采購、技術軟件授權等措施打壓他國半導體芯片產業發展。2019 年 5 月,美國將華為及其 68 家非美國關聯企業列入其 “實體清單”,在沒有美國政府批準條件下華為將無法向美國企業購買元器件。2020 年 8 月,實體清單再增加 38 家華為附屬機構,進一步限制華為獲取特定美國技術或軟件,在美國境外設計和制造半導體。美國進一步打著貿易保護主義的旗號,劍指中國經濟崛起和產業升級,尤其是對中國高科技領域的戰略遏制和 “圍獵”,對此我們要有清醒的認識。
3.3相關立法與優惠政策
注重法律保護的美國,在半導體方面實施了多項政策貫穿全程,直接或間接的影響半導體行業在融資、投資、稅收、專利保護、科技研發等方面的進程。形式可分為減免所得稅、企業低稅率、額外費用減扣、虧損結轉、所有權保護、打擊惡性競爭等。
以《經濟復興稅收法》為例,企業研發費用不作為資本支持而作為費用抵扣,如當年研發開支超過前 3 年平均值,超出部分給予 25% 稅收減免,企業用于新技術改進的設備投資可以按照投資額 10% 進行所得稅抵免。這一法案的實施,減免企業營業壓力的同時增加企業創新研發動力與研發強度。
針對早期芯片行業版權混亂現象,美國出臺專門也是當時世界第一部的《半導體芯片保護法》,進行注冊后的集成電路權利人可以在 10 年內享有該作品的復制、發行等基礎權利,也享有對惡性抄襲復制者的追訴權,即使沒有注冊,設計者也在 2 年內享有權利。但是《芯片法》不反對反向工程(通過現成產品進行設計復原),也一定程度的促進市場競爭。這部創新性的保護法案也影響了其他國家集成電路的專利保護,更是影響了世界知識產權組織(WIPO)修訂《集成電路知識產權條約》與世界貿易組織(WTO)修訂《與貿易有關的知識產權協議》。

在經歷 2020 年疫情、供應緊張和全球產業鏈缺芯困境后,美國本土半導體產能建設成為下階段產業發展重點之一,針對半導體產業的稅收優惠措施再度加速出臺。2021 財年國防授權法案 (NDAA) 中制定《美國芯片法案》中,政府和國會將為《芯片法案》授權的半導體制造、研究提供資金支持,并制定投資稅收抵免優惠措施。根據《2021 年美國半導體現狀報告》,美國在半導體和微電子產品生產制造環節份額已從 1990 年的 37% 降至 12%。此議案對半導體制造業的投資提供 25% 的稅收抵免,以期增加美國本土芯片制造份額增長、緩解產業鏈困境和缺芯壓力。

4? 啟示

從美國科技產業發展的歷程來看,科學的體制設計,政府產業政策的有力支持,產學研用生態的建設,大學、企業多元化協作的伙伴關系,構筑集聚優秀人才的科研創新高地,對創新發展、強化國家戰略科技力量有重要意義。

1)合理的產業扶持政策,可以促進卡脖子等核心技術領域攻關,加速擴展商業化應用落地。

產業政策在經濟發展和產業結構升級過程中發揮著重要的作用。以國家主導的產業政策扮演著積極引導與調整產業結構的角色,能起到提升社會資源配置效率,加快產業、技術、人才向更優結構轉變等重要作用,促進產業的升級與技術的進步。

美國 20 世紀 60 年代在半導體產業發展初期,政府采購集成電路的產品數量一度占到企業全部產量的 37%-44%,這對創新企業、中小企業帶來巨大的幫助。在 80 年代后期半導體產業面臨日本挑戰時,美國由國防科學委員會和美國半導體協會共同牽頭建立半導體制造技術科研聯合體,由聯邦政府提供聯合體一半的經費,研究成果由政府和企業共享,最終奪回半導體企業世界第一的位置。當下,在半導體產業和技術進入相對成熟期后,美國政府仍發布《美國芯片法案》、《2021 年美國創新與競爭法案》,繼續通過大規模戰略部署、資金支持等手段對本土產業進行保護。

在產業發展初期,政府采購、資金支持等政策支持能為先進技術發展提供方向;在產業鏈相對成熟發展以后,成立產業組織、稅收優惠等政策措施能進一步加速商用產能落地、保護本土產業鏈完整。組建研發聯盟對卡脖子技術領域進行聯合攻關,在關鍵技術領域加大對國產部件、系統軟件采購比例,提供資金支持和相關的稅收政策,對打造自主可控的科技產業生態具有重要意義。

2)市場導向的多層次、多元化的產學研用協作生態體系,對促進科研成果轉化有正向積極作用。

從學校到企業,斯坦福大學技術授權辦公室模式完善了對內對外的技術轉化服務體系。對外形成技術授權和合作機制,對內形成技術轉化服務體系并打造一流的師資,培養一流的人才。在大學與企業之間開展多層次的合作,一方面給予了大學教職人員在創業、兼職、咨詢方面更大的自主權,另一方面給學生創造更好的學習、創業和交流環境,形成了良好的創新氛圍。

我國《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》提出,要堅持創新驅動發展,全面塑造發展新優勢,其中提升企業技術創新能力要促進各類創新要素向企業集聚,形成以企業為主體、市場為導向、產學研用深度融合的技術創新體系。

產學研用生態建設,一是可以促進創新要素市場化,促成科研技術成果有效轉化。企業和大學的科研人員存在的廣泛的互訪、交流、合作,為大學科研人員帶來以解決現實問題為導向的研究靈感。通過高校辦企、技術外包轉讓、聯合研究、共建實體等方式,可以有效促進科研成果和技術轉化,從而提高從技術創新到應用創新的創新鏈整體效能。

二是可以促進企業聚集形成正向生態循環。促進各類創新要素向企業集聚,一方面創造就業、產生收入、貢獻稅收,另一方面高收入、產業集聚、創業氛圍進一步吸引優秀企業和一流人才流入,形成正向循環,不斷完善產學研用生態的激勵機制、法律保障措施,從而更好的完善機構設置和各主體融合。

3)開放人才政策、構筑集聚優秀人才的科研創新高地,對促進本國科技發展,鞏固國家戰略科技力量有重要意義。

以半導體產業發展為例,美國安全與新興技術研究中心(CSET2020 年報告聲明,為了保持芯片領域安全和競爭力,美國需要利用其最大的優勢之一:吸引、發展和留住世界上最優秀的科學和工程人才的能力。該報告提出,一是受益于硅谷、紐約科技谷等地區半導體人才集群,美國半導體產業創造了巨大的經濟價值。二是來自外國的人才為美國半導體創新做出了重大貢獻,美國大約 40% 的高技能半導體工人來自印度、中國等國家地區。三是美國大學是吸引外國半導體人才的主要途徑。1990 年來,美國大學半導體研究生課程國際學生人數從 5 萬人增加到 14 萬人,而超過 80% 的半導體相關領域國際博士學生畢業后留美。四是注重與盟友和合作伙伴的合作,韓國、日本、荷蘭和英國是美國以外重要的半導體公司所在地,CSET 認為加強與此類公司合作對于影響尖端半導體人才和技術的流動至關重要。

另一方面,半導體行業發展也為美國經濟和勞動力就業市場產生積極影響。《美國半導體現狀報告》指出,2020 年美國半導體行業總共提供 185 萬就業崗位,其中包括 27.7 萬名從事半導體研發、設計和制造直接雇傭人才;此外,每個半導體行業崗位都會拉動額外 5.7 個就業崗位。美國芯片設計、集成設備制造合計占全球半導體銷售近 50% 的份額,2020 年美國半導體產業對 GDP 拉動為 2464 億美元。

文:任澤平團隊 @來源:澤平宏觀

感謝支持199IT
我們致力為中國互聯網研究和咨詢及IT行業數據專業人員和決策者提供一個數據共享平臺。

要繼續訪問我們的網站,只需關閉您的廣告攔截器并刷新頁面。
滾動到頂部
色老头网