美國新型研發(fā)機構的創(chuàng)建及運營
——以美國半導體技術聯(lián)合體為例

2020-03-16 06:14:26杭州市科技信息研究院

杭州科技 2020年6期

關鍵詞：設備

杭州市科技信息研究院

新型研發(fā)機構是指整合多方資源組建而成，有著“不完全像大學、不完全像科研院所、不完全像企業(yè)、不完全像事業(yè)單位”特點的“四不像”單位，它在組織上進行重大創(chuàng)新，能有效整合創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、資本鏈，實現(xiàn)前瞻性技術、共性技術和實用性技術等技術的開發(fā)。新型研發(fā)機構是我國實施創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略的一項新探索，是促進科技研發(fā)、成果轉化、產(chǎn)業(yè)孵化以及人才聚集培養(yǎng)的助推器。

本文以美國半導體技術聯(lián)合體（SEMATECH）的創(chuàng)建及運營為例，為新型研發(fā)機構的建設提供借鑒。

SEMATECH的機構概況

美國半導體技術聯(lián)合體（Semiconductor Manufacturing Technology Research Consortium，以下簡稱“SEMATECH”）是20世紀80年代美國為恢復本國在半導體制造領域領先地位而成立的技術研發(fā)聯(lián)盟。作為非盈利研發(fā)組織，它最初的目標是提供一個中心機構，集中成員單位力量研發(fā)新技術，以幫助美國降低半導體研發(fā)成本和提高制造工藝。

后來，由于成員單位擔心搭便車的風險，它將工作重心轉向促進成員單位與美國半導體設備供應商在競爭前技術上的合作，內(nèi)容包括：制造設備和材料的開發(fā)，新設備、新材料與制造系統(tǒng)的集成工作和最佳實踐技巧的推廣。

1987 年8 月，由美國國防部支持，美國半導體工業(yè)協(xié)會（SIA）推動，共有14 家美國公司參加的半導體制造技術研發(fā)聯(lián)合體（SEMATECH）宣告成立。

1993 年，SEMATECH 制造出0.35 微米線寬集成電路。此后，它逐漸發(fā)展成為一個國際合作研發(fā)機構。

SEMATECH的成員

按組織性質(zhì)分，SEMATECH 的參與者可分為：企業(yè)、政府部門、高校與聯(lián)邦實驗室、中介機構4 大類。各類參與者在聯(lián)合體中都扮演了不同的角色（見圖1）。

企業(yè)參與者主要有半導體制造公司和半導體設備與材料供應商。半導體制造公司是成員單位，首批成員單位由14家美國半導體制造公司組成（見表1），這些公司占據(jù)了當時美國半導體組件制造領域80%以上的市場份額。成員單位負責提供資金、人力和技術支持。

圖1 SEMATECH的參與者

表1 SEMATECH首批14家成員單位

政府部門主要涉及美國聯(lián)邦政府及其部門，在聯(lián)盟運行中起到了立法保障、項目管理、經(jīng)費支持和戰(zhàn)略咨詢等作用。在立法保障方面，1984 年，美國國會頒布《國家合作研究法案》，破除《反壟斷法》對合作研究的限制，使組織間合作研究合法化。在項目管理及經(jīng)費支持方面，擅長于項目研發(fā)管理的美國國防部高級研究計劃局負責監(jiān)管SEMATECH，但它并不進行過多的微觀上的管理，而是通過參加董事會、咨詢委員會等方式來提供宏觀指導。在戰(zhàn)略咨詢方面，根據(jù)美國《國防授權法案》要求，SEMATECH 在政府參與期間設立了執(zhí)行技術咨詢委員，為其研發(fā)目標以及年度經(jīng)營計劃提供合理建議。

高校與聯(lián)邦實驗室主要通過聯(lián)合資助的方式參與SEMATECH 長期研究項目。這些項目致力于基礎性、先進性的研究。SEMATECH 建立了11 個卓越中心，涉及11個州的高校和聯(lián)邦實驗室（見表2），其目的是：為先進制造工程技術創(chuàng)建一個有聲望的氛圍；培養(yǎng)高素質(zhì)制造工程師；引導研發(fā)需求向聯(lián)盟階段三的制造技術靠近。

中介機構是非成員單位聯(lián)系SEMATECH 的重要紐帶，在其間充當了媒介的作用。SEMI/SEMATECH 是SEMATECH 與美國半導體設備與材料供應商之間的中介，由美國半導體材料和設備產(chǎn)業(yè)界的公司于1987 年9 月組織成立。當時美國半導體材料和設備產(chǎn)業(yè)界大約有800家公司，其中有135家公司是這個組織的成員，它們占據(jù)了美國半導體材料與設備銷售額的85%以上。半導體研究公司是SEMATECH 與高校和聯(lián)邦實驗室之間的中介，是美國半導體工業(yè)協(xié)會在1982年成立的一家由行業(yè)資助的組織，其目的是成立基金，資助并協(xié)調(diào)美國高校開展半導體教學和研究。普華永道國際會計事務所是SEMATECH 選擇的會計中介機構，為其提供第三方的、相對獨立并且專業(yè)的會計指導。

表2 參與SEMATECH卓越中心的高校和聯(lián)邦實驗室

SEMATECH的組織結構

SEMATECH 最先采取職能型組織結構，按照聯(lián)合體的總體職能和三階段計劃組建了制造作業(yè)、制造系統(tǒng)和制造工藝等業(yè)務部門。1989 年，SEMATECH 將組織結構從職能型調(diào)整為項目型，以項目研發(fā)為中心，打破部門邊界，將不同部門中的專業(yè)人才集中到項目組中發(fā)揮專長。

在組織結構中，聯(lián)盟的最高決策機構是董事會，負責制定聯(lián)盟管理政策及聘請首席執(zhí)行官（CEO）等事宜。

設備和材料制造部門是SEMATECH 的核心或中心部門，主攻三階段計劃涉及的項目，這些項目由不同的設備研發(fā)組完成。

技術交流部門負責技術轉移、技術咨詢、研討會、文檔管理等事宜。其中技術咨詢依賴于技術咨詢委員會，SEMATECH 成立了14 個技術咨詢委員會，領域涵蓋組裝和包裝、設計和工藝、環(huán)境安全、設備、光刻技術、制造系統(tǒng)、度量衡、等離子工藝、質(zhì)量、硅材料及外延、標準、技術轉移、收益管理等，他們可以對SEMATECH 的戰(zhàn)略目標、目的、技術項目進度等管理問題提出建議。

制造技術與標準部門負責分析實驗室、質(zhì)量推進、統(tǒng)計方法、流程架構標準和其他標準制定等業(yè)務。其中，質(zhì)量推進業(yè)務要求雙方共享戰(zhàn)略目標和計劃，并向供應商提供設備長期性能數(shù)據(jù)和競爭分析數(shù)據(jù)，以支持供應商產(chǎn)品開發(fā)業(yè)務。而標準制定業(yè)務主要是為設備接口和設備評估開發(fā)標準，促進系統(tǒng)性創(chuàng)新。

制造方法部門負責制造方法論證、制造技能、設備論證、新工具支持等業(yè)務。

戰(zhàn)略數(shù)據(jù)分析部門負責數(shù)據(jù)采集、成本建模、競爭分析、作業(yè)計劃等。其中，競爭分析團隊負責聯(lián)合體的競爭情報工作，共9-11 人，均來自成員單位，他們需要對全球半導體產(chǎn)業(yè)領域的設備、技術、廠商、商業(yè)趨勢等信息進行收集、分析和加工，形成有價值的情報產(chǎn)品，為SEMATECH 制定戰(zhàn)略規(guī)劃以及成員單位了解世界級競爭對手動態(tài)而服務。競爭分析團隊重點分析行業(yè)領先者的成本構成，并由成本建模團隊設計出一套評價設備擁有成本的標準模型，為成員單位降低設備采購成本提供重要決策。

大學和聯(lián)邦實驗室項目部門負責“卓越計劃”以及聯(lián)邦實驗室的長期合作項目事宜。

制造系統(tǒng)開發(fā)部門負責系統(tǒng)架構、單元控制、自動化、計算機輔助制造等業(yè)務。

SEMATECH的運營管理

為達到預期目標，SEMATECH建立了一套管理機制，主要涉及成員單位管理、經(jīng)費籌集與管理、人才招納與管理和研發(fā)管理。

在成員單位管理方面，SEMATECH 與每個成員單位都簽署一份參與協(xié)議，其中規(guī)定在聯(lián)合體運行的前4 年，成員單位通過全額撥款的形式委派人員參與，同時要求成員單位退出需要提前2年告知。

在經(jīng)費籌集與管理方面，SEMATECH 的經(jīng)費來源由兩部分組成：一部分是成員單位貢獻的會員費，另一部分是聯(lián)邦政府、州及當?shù)卣呢斦Y助。其中，會員費是根據(jù)成員單位上年度半導體設備銷售額或采購額的1%收取，金額最低不少于100 萬美元，最高不超過1500 萬美元。而財政資助則根據(jù)《國防授權法案》要求，需要國防部與SEMATECH 達成一份諒解備忘錄后才可獲得。

在人員招納與管理方面，SEMATECH 的員工可以分為外聘全職人員和來自成員單位的高級代理人兩類。其中，高級管理人員都是外聘全職人員，均來自企業(yè)，由聯(lián)盟董事會聘任，如：聯(lián)盟首任CEO 就是由集成電路的共同發(fā)明者、英特爾的創(chuàng)始人之一的Robert Noyce 擔任；首任COO 是IBM 公司技術委員會的高級成員Paul Castrucci，他在IBM 工作了32年。SEMATECH 特意設立了一套制度和程序來吸引和留住高級代理人，如設定高級代理人的職業(yè)要求、為高級代理人提供職業(yè)提升的預期、建立嚴格的篩選制度、必須經(jīng)由成員單位的允許才能被雇傭、報銷成員單位的一些費用等。

在研發(fā)管理方面，SEMATECH 的研發(fā)項目均從提議開始，經(jīng)過項目遴選、確立、攻關、監(jiān)督等過程，并完成技術的轉移和擴散。特別值得指出的是，SEMATECH一些最成功的項目都是基于高級代理人的首創(chuàng)精神，而不是管理者從成員單位挑選而出。SEMATECH 的研發(fā)重點在制造設備和系統(tǒng)技術上，而不是產(chǎn)品，并且將約80%的研發(fā)資金用于12 個月至3 年能見效的項目上，剩下約20%的經(jīng)費用于在3 年或更久見效的項目上。SEMATECH 主要有3 類項目：一是聯(lián)合開發(fā)項目（Joint Development Programs，JDPs）。JDPs 支持滿足下一代半導體技術需求的新工具、新材料或工藝改進開發(fā)，由SEMATECH 研發(fā)小組和外部供應商（通常是SEMI/SEMATECH 的成員單位）、大學或者聯(lián)邦實驗室共同承擔。二是設備改進項目（Equipment Improvement Programs，EIPs）。EIPs 是為解決美國半導體制造設備低可靠性問題而設立的，重點是改進現(xiàn)有制造設備或系統(tǒng)，以提高性能。EIPs更多是在成員單位或供應商處完成。三是SEMATECH 改進項目（SEMATECH Improvement Programs，SIPs）。與JDPs 和EIPs 這兩類外部研發(fā)項目不同，SIPs 是SEMATECH 的內(nèi)部研發(fā)項目，一般由SEMATECH 自己承擔，需要至少6 個月時間完成。在以上三類項目中，JDPs的數(shù)量占比過半，其余兩類項目數(shù)量相當，三類項目的政府資助占比大約在5:3:1左右。

在項目監(jiān)督方面，SEMATECH 啟用一種主交付式清單來加強項目管控。主交付式清單提供了有關項目的定義、目標、方法和關鍵點等詳細信息，特別是包括設備規(guī)格定義、設備檢測和質(zhì)量分析等關鍵點清單。成員單位需要在項目定義階段給主交付式清單一個整體評價，而SEMATECH 的技術交流部門需要在這個整體評價的基礎上就合適的項目管理者和項目管理為成員單位提供建議。在項目實施過程中，SEMATECH 董事會和執(zhí)行技術咨詢委員會都會跟蹤項目進展，當重點項目落后于計劃時提出糾正措施。

在技術轉移方面，來自各成員單位的高級代理人在參與項目的過程中可以將學到的知識和技術轉移到成員單位中。此外，SEMATECH 舉行各類會議，比如執(zhí)行技術咨詢委員會和其他技術咨詢委員會召集的會議，以及工作組討論、研討會等，促進技術交流和擴散。以潔凈室技術SIPs 項目為例，高級代理人被分配到項目實施地參與規(guī)劃和建造，在實施過程中，他們與成員單位、半導體設備制造商和材料供應商的代表開了20 次研討會，研究討論建造潔凈室所需的設施、設備、化工、材料和氣體。當潔凈室完工后，SEMATECH 為每家成員單位提供一份完整的設備技術轉移方案，內(nèi)容包括報告、建議、計劃、記錄、手冊、規(guī)范以及涉及建設潔凈室及配套設施的圖紙，并召開一個為期3 天的研討會，同時邀請成員單位技術代表團現(xiàn)場參觀。在研討會后，SEMATECH 還提供一個11 小時的研討會錄像，并對會間提出的194 個問題提供書面答復。除了召開會議，SEMATECH 還開發(fā)技術路線圖，促進聯(lián)盟各方的協(xié)同創(chuàng)新，并采取事先約定的方式，避免技術轉移中使用權、所有權不清等問題。

SEMATECH的借鑒意義

美國SEMATECH是特殊歷史背景下以及不同國家制度下的產(chǎn)物，有時代性和特殊性。但是，其創(chuàng)建和運營過程中的一些具體做法能夠為我們打開思路、提供啟發(fā)。以下主要從三個方面概括其亮點和特色做法。

參與者的選擇和協(xié)調(diào)。美國SEMATECH的參與者涉及政府部門、半導體制造公司、半導體設備與材料供應商、高校與聯(lián)邦實驗室以及中介機構。多元主體的參與不僅讓聯(lián)合體擁有更多的可支配利用資源，而且也增強聯(lián)合體的專業(yè)性，即讓各參與方都能在擅長領域發(fā)揮優(yōu)勢。當然，多元主體也帶來了組織協(xié)調(diào)上的挑戰(zhàn)。美國SEMATECH通過不同參與方式的設定來降低協(xié)調(diào)多元主體的難度。其中，作為聯(lián)合體的最直接利益相關者，半導體制造公司是所有參與者中唯一以成員單位的方式直接參與聯(lián)合體，為其提供資金、人力、設施環(huán)境等支持，是聯(lián)合體的主力和核心。作為產(chǎn)業(yè)鏈上游的半導體設備與材料供應商以及擅長新技術研發(fā)和人才培養(yǎng)的高校、聯(lián)邦實驗室，則多以項目合作的方式間接參與聯(lián)合體，通過項目合同等明確雙方的權利和義務。此外，政府部門在破除政策障礙、財政資助、項目監(jiān)督、戰(zhàn)略咨詢等方面給予間接幫助和指導，如此便于保持政府部門在施政方面的客觀性和獨立性，避免出現(xiàn)政府“既當運動員，又當裁判員”的情況。而中介機構則以執(zhí)業(yè)的獨立性、服務的專業(yè)性等特點在聯(lián)合體相關參與者之間發(fā)揮著牽線搭橋、咨詢服務的作用。

運營中的調(diào)整與創(chuàng)新。建立新型研發(fā)機構意味缺乏現(xiàn)成的成功路徑參考，需要“摸著石頭過河”，在實踐中摸索出合適的運營模式。美國SEMATECH在創(chuàng)建和運營過程中，并非一直按照最初設定的方案實施，期間也根據(jù)實際運行過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行了工作重心和組織結構的調(diào)整，以更好地促進聯(lián)合體目標的達成。其中，工作重心的調(diào)整使原先成員單位之間的橫向合作轉向成員單位與其核心半導體設備與材料供應商之間的縱向合作，消除了成員單位之間對搭便車的顧慮，增加了各方合作的意愿。在組織結構方面，聯(lián)合體采用了企業(yè)常規(guī)的組織結構，設立最高決策機構董事會，以及CEO、COO、CAO 等職位，最初采用職能型結構，后來為更好地抓項目研發(fā)，將組織結構調(diào)整為項目型結構。新型研發(fā)機構在創(chuàng)建過程中，必然會遇到與最初設想不一致的情況，這就需要以實現(xiàn)最終目標為導向對遇阻環(huán)節(jié)進行調(diào)整。同時，新的機構并不意味著從零開始摸索，要善于集成創(chuàng)新，將好的管理理念、組織結構“嫁接”運用到新組織上，巧借舊瓶裝新酒，建立有效適用的運營模式。