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      反智專家提出“卡脖子”問題只能靠工程師解決!美國政府答應嗎?

      淮左徐郎 · 2020-09-28 · 來源:淮左徐郎公眾號
      收藏( 評論() 字體: / /
      我們應當充分借鑒當年搞“兩彈一星”的做法,成立一個立足于推動基礎科技創新發展與戰略性產業發展相結合的中央技術規劃委員會,在關系國計民生的戰略領域,選取“又紅又專,紅大于專”的人才,在如今新的形勢下,依托國家研究機構和體制內的科研力量以及現有的自主科技產業中的骨干企業,有選擇的重點投入。

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        今天早上在朋友圈看到一篇文章,文章標題如上,本著不能望題生義的目的,讀罷全文以保證不斷章取義,然而一股濃濃的公知帶路黨味道撲面而來,真是不能不說,現在的公知美分為了替美國忽悠中國,真是絞盡腦汁,讓人不得不稱頌他們思路清奇,簡直是百年難得一見。

        此文首先拉起殷瑞鈺院士(中國工程院首批院士,曾擔任工程管理學部主任委員)大旗,文章稱“十多年來,殷院士就反復強調:科學、技術、工程和產業的不同。殷院士是從技術一線做起來的,從工段長、廠長、做到公司的總工、冶金部的總工。他說:在不同崗位上,思維方式是不一樣的。比如,做工段長時,考慮的是如何解決問題,而總工考慮的是從哪個環節入手解決問題。”

        從而他引出了自己的觀點:“科學研究,往往是解決‘點上’的問題。也就是說,研究工作深入,但視野不廣泛。而優秀的工程師、特別是總工,則要著眼于系統解決問題。”

        然而筆者認為,無論是科學研究還是工程建設,都會遇到“點上”的問題和“系統”問題,有時“點”是“系統”的一個局部,并不像文章作者自己認為的那樣,反而工程師在解決問題的過程中更多地是要面臨“點”,而非系統。只有那些既有能力從整體把控工程,又對理論融會貫通的工程師和理論家的復合型人才,才有解決系統問題的能力。舉個例子,錢學森就是這類復合型人才的杰出代表,他既是中國航天工程的奠基者,也是系統論這一學科的理論開創者。

        正如筆者朋友圈一位清醒的學者評論所說:“現代科學的突破和尖端技術的創新不可能依靠單一方面單打獨斗,必須依靠科學家和工程師協同完成,此文所說的科學院已今非昔比,所提的科學院為什么解決不了卡脖子技術問題是偽問題!

        從這開始,文章作者的邏輯就不能成立,此后就難免提出“解決技術問題時,應該多從工程師的角度考慮問題、多聽聽工程師是怎么說的。科學家的話語權過強的時候,會誤導工程師的工作。如果領導分不清科學家和工程師,科技政策就會被誤導,影響我國的技術發展”等離奇謬論。

        既然反智專家提出,科學院靠不住,“卡脖子”問題只能靠工程師解決!那么美國政府會認同這種說法嗎?

        實際上,美國也是讓能源部下屬的國家實驗室和研究中心來推動技術研發。沒錯,超乎很多人的想象,在美國,關鍵底層技術的突破也是國家隊搞定的,但是關鍵是美國政府挑選聽話的產業資本參與這些國家級科研項目,促進科學研究和產業結合,在重度投資科研項目的基礎上,最大程度讓這些企業分享科研成果。美國的方式就是,設立專門的將技術向產業轉化部門,研究成果能夠迅速而廉價地轉化給產業中的企業(被美國政府精心挑選過的)。

        下面我們就以光刻機來談談美國式科研是怎樣與工程協同的。

        光刻機制造霸主是阿斯麥,但推進光刻技術的為何是美國?

        我在前不久介紹了賈根良老師的新書《國內大循環:經濟發展新戰略與政策選擇》,在本書中賈老師詳細地介紹了美國的舉國體制是如何運作來完成基礎科學的創新和產業轉化的!美國的舉國體制雖然與中國當年成功研制“兩彈一星”的舉國體制不同,但是它有一個對其顛覆式創新產生重大影響的國防部高級研究計劃局(DARPA),這個部門構建了超越傳統國防或軍工概念的“國家安全政府部門”體制。據賈老師介紹,“美國這個通常被認為最能代表‘自由市場’制度的國家,卻是在創新領域進行政府干預最多的國家。但這些政府干預以前從沒有被政策制定者或主流媒體公開討論過,它們都被‘隱藏’起來了。那么,美國為什么能‘隱藏’得這么好?布洛克對此作了很好的解釋:政府對科技創新強有力的干預之所以被‘隱藏’起來,其主要目的是防止保守勢力的反對,市場原教旨主義思想的成功使其被遮蔽起來了。”

        援引賈根良老師文中的數據,“1971年至2006年間,在被《研發雜志》的年度獎選中的88項最重要的創新之中,有77項一一或者說其中的88%完全依賴于聯邦政府提供的研究支持。政府為發展初期的技術企業提供的融資相當于‘創業天使’的全部投資,而且是私人風險資本投資額的2~8倍。”

        其實,早在上世紀90年代初,美國政府為了鞏固自己的科技霸權,加大了對國家實驗室的支持力度,促進其開展重大技術領域前沿挑戰為導向的LDRD項目(實驗室主導的研究和開發項目),為美國國家實驗室大平臺上的跨學科研究吸引了一批出類拔萃的中青年科學家和博士后群體。

        就在1994年,美國能源部(以下簡稱DOE)資助了第一個EUV光刻技術研發項目,該項目由DOE所屬國家實驗室、貝爾實驗室和個別企業開展研究。然而,在項目早期,受限于有限的經費支持和較低的產業界參與度,項目整體的研究(尤其是原理驗證探索部分)松散并進展緩慢。

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        美國能源部大樓

        1995年,在美國政府削減科研預算的大背景下,DOE下屬三個實驗室的EUV項目因經費短缺而面臨停止的危險。他們認識到,這些基于對重大平臺的戰略性投資和研究積累,必須面向未來產業應用場景,才能獲得產業界的支持。開展新一代集成電路核心技術攻關,必須走官產學研深度結合之路,但是要有基礎性的研究突破,才能讓產業界對半導體集成電路未來核心工藝技術的發展產生信心。同時,全球范圍內,半導體集成電路產業的龍頭企業們,也在積極尋找核心工藝技術節點向下延伸的途徑,并希望EUV光刻技術能夠解決其生產瓶頸。

        由于官產學研各方對彼此的迫切合作需要,1997年,英特爾聯合摩托羅拉、AMD、美光、IBM以及德國的英飛凌組成了EUVLLC(EUV Limited Liability Corp.)聯盟,美國的SVGL和荷蘭的阿斯麥等光刻機廠商隨后也加入了這個聯盟,并以此為依托和渠道與DOE所屬的3個國家實驗室開展深度合作。考慮到各個國家實驗室在科研方向和研發積累上各有專長,這3個國家實驗室設計了“虛擬國家實驗室”組織模式,組織協同攻關,并與產業聯盟伙伴合作。“虛擬國家實驗室”與EUVLLC簽訂了聯合研發協議,并由EUVLLC在最初3年為“虛擬國家實驗室”合作項目的光刻基礎研發提供2.5億美元的預算。該項目成為當時美國國家實驗室參與的最大聯合研究項目之一,也間接解決了國家實驗室當時所面臨的整體經費預算縮減的問題。

        “虛擬國家實驗室”合作項目的領導層分別來自DOE所屬的3個國家實驗室。此外,“虛擬國家實驗室”合作項目以來自這3個國家實驗室的100多名世界頂尖科學家為骨干,面向EUV光刻技術系統研發的若干重大科學問題,組成了多個研發團隊,形成國家實驗室內部和多個國家實驗室之間的前沿交叉融合研究的協同創新模式。

        在分工協同方面,“虛擬國家實驗室”項目綜合考慮各國家實驗室的專長和突出優勢,進行了定位明確的研發任務分工部署:由研發體量最大的桑迪亞實驗室,負責新光源系統研發、記錄材料研究以及對整個EUV工程原型系統的整合開發任務;勞倫斯·伯克利國家實驗室負責精確光學測量、多層鍍膜檢測系統等研發任務;勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室負責關鍵的新光學器件設計以及掩模版系統研發等。而EVULLC聯盟的企業則通過提供相關研發預算、分享產業研發前景與應用經驗,與“虛擬國家實驗室”項目共同形成整體研究框架與年度研發行動計劃。

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        桑迪亞國家實驗室

        1997—2003年的六年間,“虛擬國家實驗室”合作項目團隊面向未來集成電路光刻技術產業化的愿景,緊密系統協作,通過多學科交叉融合研究,高強度地開展了一系列新理論驗證和基礎技術探索,突破了EUV系統在光學、器件、加工和檢測等領域的基礎科技難題,取得了一系列前沿成果,申請了60多個高價值核心專利,并從系統機理上全面驗證了EUV技術體系商用的先進性與可行性。在此過程中,以英特爾、IBM、阿斯麥等企業通過“虛擬國家實驗室”項目合作計劃,分享了這3個DOE所屬國家實驗室的系列突破性科研成果和高價值平臺資源,從而極大地推動了新一代光刻系統技術的研發進程。2002年3月,桑迪亞國家實驗室宣布,“虛擬國家實驗室”項目聯合研制的EUV工程測試樣機在全球首次完成技術可行性的測試和驗證。這成為半導體集成電路光刻技術發展史上一個劃時代的里程碑,確立了EUV技術作為新一代半導體集成電路核心工藝技術的全球主流技術地位,也堅定了產業界對該技術未來成功規模化商用的共識與信心。

        在達到預定的研發戰略目標后,圍繞EUV系統研發的“虛擬國家實驗室”項目于2003年前后基本告一段落,DOE所屬的3個國家實驗室僅保持了少數精干團隊繼續跟蹤相關前沿動態。而英特爾和阿斯麥等公司則以空前的熱情和積極性來轉化和運用該研發項目取得的重要科學發現成果,繼續推動新一代光刻技術面向規模量產的商用化開發進程。阿斯麥于2006年8月推出了全新的EUV光刻商用測試機,這標志著EUV光刻技術研發成果的商用開發進入“快車道”。2015年,面向規模量產的EUV光刻機系統終于研發成功,其后很快被國際半導體集成電路生產的領軍企業(如臺積電、三星等)應用于最前沿的芯片制造生產線,并于2019年向全球市場提供7nm線寬的智能手機CPU和人工智能GPU等新一代高性能芯片,由此半導體集成電路核心工藝技術進入了新一代EUV技術時代。

        回顧上述EUV光刻技術研發過程中的歷史性重大創新突破,DOE所屬的3個國家實驗室在其中發揮了關鍵的引領作用,從松散式的科學原理探索研究,轉化為面向未來產業發展趨勢、官產學研用多方協同攻關的突破性創新協同方式,形成了集科學新發現、技術新軌道和產業新方向于一體的“大縱深”整合突破,從而實現了“從0到1”的重大原始創新。

        美國長期維持科技霸權說明:國家科研機構是一國必須仰仗的戰略科技力量

        二戰以來,美國等西方國家為了應對國家安全、社會經濟發展以及維持其科技霸權等的需要,進一步強化了政府對科技活動的干預,不僅在核技術、空間技術、能源科技等熱點領域投入了巨資、建立國家級研究機構(如原子能委員會、國家航空航天局以及能源部所屬的國家實驗室等等),而且憑借其軍事霸權和經濟霸權,利用多種手段,在全球范圍內吸引尖端領域的人才。到上世紀80年代,隨著信息技術和生物、基因技術的快速發展,一大批科研機構也隨之誕生。

        工業革命以來,科技如何轉化成生產力成為每個國家越來越關心的問題,國家科研機構也由純粹學術研究機構變為國家力量和國家意志在科研領域的進一步體現。隨著科技競爭的越演越烈,總體上看,現代國家每年投入科研經費占財政資金比例越來越高,人員規模以及單項項目投入也成越來越大趨勢。比如,美國國家科研機構有20多萬人,科研經費占財政資金比例40%左右;德國國家科研機構有8萬多人,科研經費占財政資金比例45%左右。

        美國等發達國家投入如此之大,也勢必要求其國家科研機構承擔起關系國家長遠發展和戰略全局的任務。這些領域的研究一般又具有周期長、風險大、技術難度大等特點,單純依靠市場模式和私營企業根本無法解決。西方發達國家的國家科研機構,在其本國內集中解決新興、交叉、綜合性的前沿科學問題,聚焦未來技術前沿,提出新理論新方法,開辟新興前沿方向,創造新知識,為新興技術提供源頭等科技創新中,發揮了不可替代的引領作用。如截至2011年,美國能源部的17個國家實驗室共有87位科學家獲得諾貝爾獎;德國馬普學會共有32位科學家獲諾貝爾獎,超過德國所有大學的獲獎總人數。

        美國不僅重視基礎性研究的突破性發展,還重視開展技術轉移與技術服務。它認為,科技創新最終是要服務于產業發展的。它還認為,為國家經濟社會發展提供知識、技術和人才,是國家科研機構的重要任務。一般通過設立專門機構或中介機構推動科研成果向企業轉移,通過承擔企業委托的研究任務、合作共建研發機構、共建官產學研創新聯盟等形式為企業研發提供技術支撐和咨詢服務等。如美國能源部所屬的國家實驗室都成立了技術轉移辦公室。

        這一切,都是為了美國及其盟友在各個產業中能夠保持在全球價值鏈的最高端。可以說,美國為首的西方國家,維持其科技霸權絕不旁落的一個重要手段,就是仰仗它們的國家科研機構。

        在阿斯麥成功研發EUV光刻機發展的模式中,我們能借鑒什么?

        首先,在EUVLLC成立之初,美國的光刻機企業因為80年代被日本的尼康修理的太厲害,此后一直一蹶不振,于是英特爾不得已想要拉尼康和阿斯麥同時加入EUVLLC。但是,美國政府將EUV光刻技術視為推動半導體集成電路產業的發展的核心技術,絕不允許外國企業染指,更不要提是將美國本土光刻企業打得一敗涂地的日本企業了。此時,阿斯麥作為荷蘭企業,一是未曾與美全國企業發生過沖突,二是阿斯麥承諾在美國建立工廠以及研發中心,阿斯麥承諾滿足美國產能的前提下,保證55%的零件在美國供應商處采購,并且還要接受美國政府的定期檢查。在納了投名狀以后,阿斯麥就成了半個美國企業。

        1997—2003年的六年間,EUVLLC資助的“虛擬國家實驗室”項目的從業人員,發表了幾百篇高質量論文,申請了60多個高價值核心專利,而阿斯麥等企業分享了這些突破性科研成果和高價值平臺資源,從而極大地推動了新一代光刻系統技術的研發進程。而分享科研成果只是一個方面,2009年,美國的Cymer公司研發出EUV所需的大功率光源,成了阿斯麥的供應商,四年后,在美國政府的默許下,阿斯麥以25億美元收購了這家公司,這一舉不僅讓阿斯麥掌握了EUV光源的核心技術,而且大大降低了研發成本和生產成本。

        為了降低成本,阿斯麥積極構建自己的核心利益群體。早期,阿斯麥綁定飛利浦,飛利浦通過產品采購、提供研發設施、共享銷售渠道以及專利,讓阿斯麥獲得了得以存活的市場份額。在產業上游,一方面,阿斯麥與德國蔡司、比利時微電子和荷蘭應用科學院發展了戰略合作伙伴關系,將光刻機的部分關鍵技術研發轉移出去,減少研發成本;另一方面,阿斯麥通過上市融資獲得充裕資金,利用這些資金,在美國的幫助下,并購了掩膜工具公司(Masktools)、投影掩罩瞄準技術及掃描技術公司(SVG)和光源技術公司(Cymer)。在產業下游,積極吸納客戶(從事芯片光刻生產的企業,英特爾、臺積電和三星)的投資,承諾優先向其提供設備,也深度綁定客戶為其分擔風險。

        除此之外,2004年,為了開發出極紫外光源所需電能裝置,阿斯麥從歐盟第六框架研發計劃中獲得2325萬歐元的資助,與15個歐洲公司、10個研究所和3所大學一起,開展了為期3年、題為“MoreMoore”的項目。2010-2012年,阿斯麥的合作研發項目從歐盟、荷蘭、美國政府機構獲得的資助金額分別為2950萬歐元、2510萬歐元和1790萬歐元。長期以來,圍繞光源和刻蝕技術,阿斯麥得到政府長期、穩定的支持。

        另外,荷蘭政府和院校還為阿斯麥等科技巨頭開展了配套能力建設。除資助研發和在特殊情況下提供救助(2008年,荷蘭政府向阿斯麥公司提供失業基金補助)外,政府在創新環境和創新體系建設方面的努力,對阿斯麥公司具有長遠的積極影響。

        綜上所述,阿斯麥是“吃百家飯長大的”,它的發展模式中要求在全球合作伙伴(包括國家、研究機構和企業)范圍內共享技術和協作創新,但是因為它的發展和壯大對美國有利,美國可以控制住它。而在美國帶領其跟班對中國圍追堵截的今天,中國的光刻企業不僅在買辦技術路線上走不通,就是在與外部的交流合作上也不具備阿斯麥的條件。盡管相比搞出“兩彈一星”的年代,現在的世界市場是一個經濟上對中國相對開放的市場,但是這不意味著核心技術的就可以買來。中芯國際早在兩年多以前就已經將購買EUV光刻機的全部款項打給了阿斯麥,這本應該在2019年年底完成交貨,但至今為止,中芯國際也沒有拿到這臺機器。美國為首的西方,對中國出口技術是有嚴格限制的,中國大陸的光刻企業,包括在中國大陸建廠的臺積電南京分廠,都沒有安裝最新的EUV光刻機,這還不夠顯而易見嗎?

        前不久,武漢弘芯暴雷(參見筆者《弘芯暴雷,引發國家對芯片產業科技創新該如何扶持的思考!》一文),說明國家只是投錢和減稅來扶持私營企業發展會存在空頭公司欺騙國家投資的風險;如今,中芯國際向美國妥協再次說明走買辦技術路線是極其危險的。

        鑒于美國的舉國體制有一個對其顛覆式創新產生重大影響的國防部高級研究計劃局(DARPA),這個部門構建了超越傳統國防或軍工概念的“國家安全政府部門”體制。“美國國防部高級研究計劃局不是一般的行政管理機構,也不是類似美國國家科學基金會的科研管理機構,而是獨立于科技部和財政部等政府職能部門,由頂級科學家和工程師等內行構成的有預算自主權的政府機構,這些人能扎根于他們所資助的具體科研團隊中。”正是由于這個部門的存在,“美國政府不僅像投資人那樣行動,下注于多樣化的創新項目的‘投資組合’,還構建保護本國企業、實施政府采購法等成套的政策體系來扶植本國企業的創新。”而這一切,都在新自由主義和市場原教旨主義的盛行之下被掩蓋了。

        因此,我們應當充分借鑒當年搞“兩彈一星”的做法,成立一個立足于推動基礎科技創新發展與戰略性產業發展相結合的中央技術規劃委員會,在關系國計民生的戰略領域,選取“又紅又專,紅大于專”的人才,在如今新的形勢下,依托國家研究機構和體制內的科研力量以及現有的自主科技產業中的骨干企業,有選擇的重點投入,對關鍵技術一定要強調自主性,哪怕現在這些自主企業的產品性能還不如一些走技術買辦路線的企業的產品,但歷史已經證明,買辦技術路線是不會長久的,甚至是會對國家的產業安全造成極大的傷害的。

        中國人要樹立自己的戰略定力,不要被美國及其豢養的走狗釋放出的迷霧干擾!正如筆者朋友圈那位清醒的學者轉發《為什么說科學院解決不了“卡脖子”的技術問題?》這一謬誤文時評論的那樣:“(我們)不要被這些亂七八糟的聲音帶歪了節奏,讓那些說中國這也不行,那也不行的人見鬼去吧!因為聽信這些人的話,中國只有死路一條!在能夠買到技術實現發展的時候,買技術沒有錯,在買不到技術,特別是別人開始警惕不再賣給你技術時,自主創新就是是必由之路,中科院白春禮院長關鍵時刻挺身而出領軍令狀,誓言將美國列入制裁清單的關鍵核心技術作為科技攻關的首要目標,鼓舞國人,令人欽佩!而此文冷嘲熱諷說風涼話,不是大丈夫之所為!

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