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破局“芯”路:核心技术求知行
2025-02-18 来源:社科院专刊总第742期 作者:张译心
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  在工业经济研究所《经济管理》编辑部办公室的书架上,几本醒目的工科教材格外引人注目:《芯片制造——半导体工艺制程实用教程》《半导体制造技术》《纳米集成电路制造工艺》。翻开这些沉甸甸的大部头,字迹清秀、不同颜色的标注笔记遍布全书。这些痕迹,正是工业经济研究所国家社科基金项目“中国关键核心技术突破路径研究”团队细致严谨进行基础知识攻关的缩影。从工科教材到芯片生产流水线,这支团队用扎实的专业知识和不停止的探索脚步,为中国关键核心技术的突破探寻路径。

  关键核心技术是国之重器,对推动我国经济高质量发展、保障国家安全具有十分重要的战略意义。它决定着一国科技实力的真实水平,是各国科技角力的核心所在和大国竞争的制高点。伴随着工业化进程的推进,我国实现了超高速增长,成就了“世界工厂”的地位,已成为全球产业体系最完整的国家。然而,当前我国在高端芯片、基础软件、核心发动机、高档数控机床、特种材料等领域仍然面临关键核心技术短板。

  中国关键核心技术突破路径的选择,不仅关乎我国当下的发展质量,也关系未来的竞争地位。从理论上来看,如何发挥中国制度优势,实现多层次消费市场和多情境生产大国的技术赶超是亟待回答的重要命题。在全新的产业竞争格局和科技革命背景下,关键核心技术突破和赶超已经超越了技术创新经济学的范畴,是技术创新、国家竞争、国产替代战略在技术战略层面相互交融的议题,是发展经济学、创新经济学以及国家科技创新战略的新课题,具有重要的理论意义。正是在这样重大研究意义的鼓舞下,“中国关键核心技术突破路径研究”团队踏上了调研的路程。

  从“门外汉”到“局中人”

  2021年4月,江苏某集成电路企业的生产车间里,多了一行特殊的探访者。他们身着和工作人员一样的白色隔离服、戴上鞋套,全副武装地进入洁净车间,近距离观察设备运行,与技术人员交流每一个细节,不时提出专业问题。这一行人正是“中国关键核心技术突破路径研究”项目组成员,他们在调研前进行了专业知识的系统学习,做了全套功课准备。

  话虽如此,但隔行如隔山。项目组的研究人员都是经济学和管理学领域的学者,对集成电路、半导体等非常专业的领域并没有专业“功底”。记者不免好奇,他们是如何进行准备,又如何在相对较短的时间内精进专业知识的?

  “最初我对这个产业完全是‘门外汉’,连‘封装’是什么都不清楚,更别提光刻、蚀刻这些复杂的技术了。”回忆起刚开始接触芯片产业的经历,调研组组长刘建丽笑着摇了摇头。为了深入了解这一高壁垒行业,她和团队在前期做了大量功课,从芯片制造的全流程技术到国内外市场格局,甚至专业术语和设备原理,都进行了系统性学习。

  “我们团队的核心成员都‘啃了硬骨头’,不光‘啃书’,还‘啃’了很多比较形象的中英文科普视频,我们就像回到校园一样努力学习。”谈及当时进行的准备工作,刘建丽记忆犹新。

  时至今日,调研组成员李先军对学习芯片专业知识仍保持热情,“我印象最深刻的工艺之一是集成电路制造的晶体管互联,它是在晶圆表面上刻蚀凹槽并利用金属细线将晶体管联接起来。从铝互联过渡到铜互联工艺过程中,工程师用大马士革镶嵌工艺解决了铜金属无法干法刻蚀的问题。我觉得很震撼,集成电路这么高精尖的制造,为什么会用到这些传统甚至古老的工艺?看书后我慢慢明白了,也觉得特别有意思,于是我坚持把这些书读完”。

  但团队也谦虚地表示,作为非专业人士,突击学习最大的帮助其实是在于让他们能够快速进入行业视角从而从宏观层面提出问题,一些具体细节的把控还要归功于团队组织的优势。在对江苏半导体产业进行调研时,调研组不仅有工经所的研究人员,还有产业技术和产业运营专家, “比如当时在地方统战部门的协调下,调研团队还配备了一位留学归来的微电子领域专家和一位芯片公司的创始人,他们都非常年轻,也有调研热情,他们的加入使我们团队如虎添翼。”刘建丽告诉记者。

  三人行,必有我师焉。调研就应当在忙中学,在学中行。这个由学者、行业专家和产业相关人员组成的年轻团队奔波于江苏的各产业园区间,旅途也成为他们互相学习、答疑解惑的好时机。刘建丽回忆说:“我们在苏锡常调研的时候,经常趁路上开车的时候聊天,询问业内人士各种问题,比如有些书里的内容我看不懂,就会提问团队里懂行的专家。我还记得当时我一直追问专家有关芯片制造工艺中线宽和漏电等技术问题,学到了非常多书本上没有的知识。”

  纸上得来终觉浅。书籍难免有局限性,加之芯片制造行业技术飞速发展,一些书籍尽管专业详尽,但已是多年前的旧知识。通过与团队内专业人士进行交流,研究人员可以将知识刷新到“新版本”。

  调研不仅是获取信息的过程,更是建立信任的过程。刘建丽告诉记者,“如果你对行业一无所知,对方可能会觉得你是‘外行’,不愿意深入交流”。为此,调研团队不仅每次都会提前列好提纲,更会根据现场情况随机应变,确保能在交流中展现出对行业的深刻理解。

  在与某芯片企业负责人陈总座谈交流时,刘建丽的一句“陈总,您是哪一年从美国回来的?”曾让对方惊讶不已。“他们没想到我们对企业家的背景也这么了解,这让我们很快拉近了距离。”她回忆道。

  走进企业的生产车间,调研组更是展现出了专业素养。在某高洁净度车间里,调研人员曾指着某台设备问道:“这台设备是日本进口的吗?目前国产设备的成本大约高出多少?使用国产设备后芯片良率大概是多少?”类似这样的问题让企业工程师频频点头,直言“你们问得很专业”。

  调研中最难的是提出有深度的问题。“如果你只是问表面问题,对方会觉得你不够专业,不愿意深入交流。”刘建丽举例说,在参观某高洁净度车间时,团队不仅关注设备的运行情况,还详细询问了国产设备的性能差异、技术瓶颈等细节。

  “企业负责人后来告诉我们,他们没想到我们能提出这么专业的问题,这让我们很受鼓舞。”刘建丽说。

  调研不仅是获取信息的过程,更是学习与成长的机会。芯片产业很复杂,但只要肯下功夫,总有一天能从“门外汉”变成“内行人”。充满挑战的调研也让团队离行业的真相更近了一步。

  全产业链调研助力突破

  为了确保调研的针对性和有效性,调研团队通过前期的详尽准备明确了实地调研的计划,将江苏省的苏锡常地区确定为调研的主要目的地,因为该地区是全国集成电路产业的重要聚集地之一。团队自主筛选出当地芯片产业中的主要典型企业,形成了一份详尽的名单。这份名单涵盖了从材料供应、设备制造到芯片设计、制造和封装测试等产业链各环节的关键企业,旨在全面了解产业生态。

  将调研计划变为鲜活的调研数据,调研组认为也得益于当地政府的大力支持。刘建丽说:“我们往往会提前将这份名单提交给地方政府,请求他们协助接洽。当地政府也非常配合工作,会根据企业的实际情况和我们的需求,帮我们联系能够接受调研的企业。”这些企业不仅在技术上具有创新性,而且在市场中具有一定的影响力,能够为调研提供丰富的信息和视角。

  调研组在与地方政府沟通的过程中,还会强调对高层管理人员的访谈需求,希望借此深入了解企业的战略规划、技术创新路径以及面临的挑战。地方政府在协调过程中,确保企业的总工程师、董事长等关键人物能够参与调研,为调研组提供了与企业核心决策层直接交流的机会。

  在刘建丽看来,通过自主筛选与地方政府协助相结合的方式,调研团队不仅保证了调研对象的精准性,还提高了调研的效率和质量。

  团队通过调研发现,人才对于芯片产业的发展有着至关重要的作用。在江苏调研时,调研人员通过政府部门深入了解了当地芯片产业的人才引进策略。苏锡常地区的统战系统在芯片产业人才的全球挖掘中发挥了重要作用,这让李先军感触颇深。“有一位从日本归国的芯片材料专家,就是通过统战系统的引荐回到国内的。他不仅自己回来了,还通过他的资源从世界各地引进了更多高端人才。”他提到,日本的芯片材料技术全球领先,而这些人才的加入为苏锡常的芯片产业发展注入了强劲动力。

  通过这次调研,调研组深刻认识到,一个地区产业发展的好坏,与其产业创新体系和营商体系的完善程度密切相关。“苏锡常的成功经验告诉我们,产业创新不仅需要技术突破和产业升级,更有赖于地方决策者的认知和对人才的关注。”

  除了几次大规模调研外,团队还进行了配套调研。在项目进行过程中,团队人员还对其他省份进行了广泛调研。调研发现,与北京、上海、江苏等集成电路产业领先地区相比,很多地方行业主管部门对集成电路产业的规律性认识不够,对产业人才的引进和支持政策不精准,难以实现对关键核心技术的有效突破。

  调研人员表示,未来其他地区可以借鉴苏锡常的经验,打造高效的人才引进机制。产业发展的核心在于人,而如何吸引人才、留住人才、用好人才,是一个地区能否实现产业腾飞的关键。

  为全面解析我国集成电路产业发展脉络,调研团队在深化与地方政府、一线企业合作的基础上,主动与国家尖端学术机构进行宏观产业的交流,主动搭建“基础研究—微观实践—宏观研判”三位一体的调研体系,从多视角、多层次推动关键核心技术攻关路径的探索。“在院所领导统筹部署与办公厅协调支持下,调研组于2023年底至2024年初密集走访中国科学院微电子所、半导体所、计算所、软件所,与芯片产业核心科研力量展开深度对话,系统梳理我国集成电路技术发展历程与产业生态。”

  此次调研不仅打通了学术研究与产业实践的对话通道,更凸显出多机构协同创新的必要性。“与中科院的合作,让我们跳出了单一视角的局限。”刘建丽总结道,集成电路的突破既需要实验室里的技术沉淀,也需要产业链上的生态培育,更需要政策层面的系统设计。

  对于特定产业、特定范式的关键核心技术突破路径,案例研究是进行产业层面和企业微观层面“过程还原”和“知识解构”的必要和恰当方法。项目组在对产业技术范式进行分类的基础上,重点对复杂流程制造技术、流程化工产业技术、离散型制造技术、软件开发与研发设计类技术、标准牵引型技术和复杂产品系统技术等六种技术范式进行了技术突破路径分析。这六类技术涵盖了当前我国需要进行关键核心技术突破的各个产业。针对每类技术范式,课题组都进行了案例调研,了解我国重点产业及其龙头企业在攻克关键核心技术过程中存在的问题和短板,总结优秀企业或行业关键核心技术的突破历程和主要经验,并形成理论判断和政策启示。立项以来,课题组不仅针对集成电路产业链上企业进行调研,还针对移动通信企业、高速铁路相关创新主体以及卧龙电驱、潍柴动力等离散制造典型企业开展案例调研,总结出不同技术范式企业的关键核心技术突破路径。

  “芯”火不辍 步履不停

  辛勤调研开出了绚烂的学术花朵。此次项目的总结研究报告围绕“关键核心技术突破”主题,构建了“理论—案例—政策”三位一体的研究框架,系统回应了我国“卡脖子”技术攻关的战略需求。报告在理论构建、方法论设计与政策应用层面均有建树。

  在项目总结报告之外,调研团队还将成果转化为多项学术成果和政策建议,为我国关键核心技术突破提供社科智慧支撑。调研团队不仅在项目结束后发表了多篇高质量文章,还为地方政府提供了重要的政策建议,其中一篇报告得到了国家领导人的批示。

  当记者查阅团队的公众号时发现,从2021年3月到2024年8月,他们的芯片研究系列分类可以查阅到13篇与集成电路产业领域有关的原创学术文章。这些文章涵盖了集成电路的多个方面,内容包括技术突破、产业政策、市场分析等。据团队解释,因为公众号文章需要原创,还有几篇文章因为版权问题在其他期刊网站上可以进行浏览。

  调研团队为地方政府提供的政策建议也得到了地方政府的高度重视,并在一定程度上影响了地方产业的发展规划。例如,2023年6月,团队向江苏省委省政府提交了关于聚力发展集成电路产业的建议,旨在构建江苏未来的竞争优势,该文件得到了地方领导的批复。

  李先军告诉记者,“我们团队并未停止研究步伐,一直在不断取得更多成果”。截至发稿前,团队手头仍有好几篇待发表的文章,其中一些正在审稿阶段,预计将在未来几个月内陆续发表。记者了解到,这些文章不仅延续了项目的研究方向,还拓展了新的研究领域,如人工智能、智能制造、算力产业等。

  展望未来,调研团队将继续关注集成电路产业的最新发展,特别是在人工智能芯片和智能制造等领域。团队计划进一步深化与地方政府和企业的合作,推动产学研结合,促进技术突破和产业创新,为关键核心技术突破提供更多智力支持。

责任编辑:班晓悦(报纸) 胡子轩(网络)