超大规模集成电路
樊春良丨中国科学院科技战略咨询研究院研究员，三思派特约专家
超大规模集成电路（VLSI）计划是日本政府激励和组织企业开展创造性的合作研究活动中最早和最为成功的一个例子，常常被作为日本技术政策的成功范例。
这一计划开始于1976年3月，完成于1980年3月。这一时期，正是日本半导体产业飞速发展的时期，1978－1981年日本的16K RAM（随机存取存储器）已占到世界份额的40％；到1982底，日本的第一代超大规模集成电路的64K RAM已经占到国际市场的66％。VLSI计划的成功无疑对日本RAM在世界市场取得强劲的领先地位做出了巨大的贡献。在不断丧失市场的情况下，美国人开始认真对待日本采取的措施。1983年，由阿·戈尔任主席的研究和监督分委员会以及D·沃尔格瑞（D.Walgren）任主席的科学、研究和技术分委员会就日本当时技术的成功多次举行国会听证。在这些听证的基础上，完成题为《日本技术的进展和美国对运用共同研究(research joint ventures)的可能反应》的报告。报告写道：“分委员会已经做出结论，日本在技术发展和国际竞争方面的成功来源于许多因素，包括政府的政策、劳动力、管理风格和日本的国家目标。”谈到日本政府的政策，报告指出：“通产省成功地组织了大规模的R&D事业。在70年代，最成功的就是通产省的超大规模集成电路计划。……通产省的资助超过整个计划投资的41％。这个计划成功的明证是：到1982年底日本公司占据当时最先进的64K RAM芯片世界市场份额的66％（这一事实）。”报告还特别地提到日本在这个领域成功的原因：“在本导体工业方面，协同的研究（coordinated research）（部分由日本政府承诺）给了日本公司64K RAM芯片在世界市场的主要份额。”[1]
政府主导的私营公司间的合作研究以及其对产业技术的贡献是VLSI计划的鲜明特征。
一
背 景
VLSI计划是实现日本产业发展战略的一项有力措施。20世纪70年代初，日本工业在许多方面已达到当时其他发达国家的水平，依靠进口技术的道路已经没有什么前途，必须促进自己的基础科学和应用研究。1973年石油危机爆发，更是给日本人敲响了警钟，迫使日本人反思像日本这样资源有限的国家应该如何发展。日本政府对危机的反应是促使日本的产业结构从传统的重工业向知识密集型产业发展。以半导体产业为中心的信息产业是知识密集型产业的核心，在半导体产业上占据优势，就会在计算机、电信以及其他电子工业占得先机。鉴于集成电路对于微电子技术的发展是重要的，日本企业界和政府一致把它放在极为重要的战略地位。他们认为，对集成电路的控制所形成的危害与石油输出国组织（OPEC）对石油控制形成的危害是一样的，因此，必须及早自主发展这项技术。
在这种背景下，关于实施VLSI计划的想法逐渐显露出来。计划最早的源头是，日本电子工业振兴协会组织的下一代电子计算机所需的大规模集成电路开发问题的研讨会。这个研讨会在1974－1975年的一年多内每周举行一次，参加讨论会的有通产省的有关官员、各研究机构和大学的研究人员。会上，来自第一线的研究人员对将来如何研发超大规模集成电路提出了许多宝贵的意见。这些建议和想法启发了通产省的有关人员，对后来提出建立共同研究起了很大的作用。
70年代中期，人们已经广泛认识到超大规模集成电路是未来计算机的关键。1975年，日本电报公司（NTT）的一位高级官员访问IBM并带回消息说，IBM的下一代计算机，即所谓装有超大规模集成电路的FS系统将于80年代问世，如果早的话，1978年就可问世。这一消息迅速传开，日本政府和企业界都感到压力很大，如果不赶快想办法，日本的计算机产业到了80年代就有被挤垮的危险。在这种危机感的紧迫形势下，通产省提出了设立公司之间合作开展共同研究的VLSI计划。
二
计划的设立
设想的IBM的威胁，是日本公司联合起来的动力，很明显IBM带来的竞争压力要远远大于国内公司之间的竞争压力。同时，日本政府和公司不愿看到自己追赶先进国家的努力功亏一匮。同时，更为重要的是，VLSI代表微电子技术的新一代技术。如果在这个技术上落后，与国外领先者拉开距离，那么日本要想再重新缩小与领先者的距离就非常困难。
关于如何应对VLSI的挑战，实际上有别的不同选择，例如，各个公司靠自己的资源独立研究、政府补助公司开展研究和政府协调不同公司之间的研究工作等。之所以选择公司之间开展实质性的共同研究，即在共同的地方利用共同的设施开展合作研究，是因为共同研究可以带来许多好处：避免重复，同时地理上的接近有助于研究人员的信息交流；把不同公司的人带到一起，有利于不同的思想产生碰撞、不同的能力形成互补，这对于终身雇佣制、很少流动的日本公司具有重要的意义。
但是，各参与公司并不愿意参与共同研究，因为各公司都是实际的或潜在的竞争对手，各公司都愿意独自占有知识而不愿意让竞争对手从中获益，而且各参与公司都没有共同研究的实际经验（尽管有过一定程度的合作）。通产省则坚定地要求开展共同研究，并以此作为资助公司的交换条件。
为了使参加的公司都能接受，通产省技术专家和官员充当共同研究的领导和协调者。VLSI计划于1976年3月正式启动，由通产省和富士通、日立、三菱、日本电气（NEC）和东芝等5家生产计算机的大公司联合实施，政府和企业各分担一部分费用。研究组合——“超大规模集成电路技术研究协会”由通产省所属的电子综合技术研究所牵头，与5家公司联合组成，设立共同研究所。研究组合的最高领导决策机构是理事会，由5家公司的领导及通产省的官员构成。共同研究所所长来自通产省电子技术综合研究所，由著名的半导体专家垂井康夫担任，负责研究的技术领导责任。
三
共同研究的原则和研究的组织
开展共同研究的关键问题是确定共同研究的标准，即什么样的研究是各参加方必须通过共同研究才能取得的。垂井康夫确定的共同研究课题的标准是“共同的和基础的”，“共同的”意味着技术必须是对各参加方都有用的，“基础的”即普遍的知识而不是特殊化的知识。[2]即选题原则是选择那些超大规模集成电路技术开发所需的具有最根本性、基础性、共同性的课题，即对各成员都会起作用的、必需的技术。5家公司有平等使用研究结果的权利，商业化开发则由各公司独自承担。这样的选题原则得到各家的承认。当时确立了六项课题：① 微精细加工技术；② 结晶技术；③ 设计技术；④ 工艺技术；⑤ 检验评价；⑥ 元件技术。基础研究由共同研究所承担，设立6个实验室。而在基础研究之上进行的应用研究分别由富士通–日立–三菱系统的计算机组合研究所（CDL）和日电–东芝系统的日电东芝情报系统（NTIS）承担。
按照参与开发研制的公司达成的协议，专利收入首先用于偿还政府的补贴，但是每项专利的长期权仍属于负责开发的公司。VLSI项目实行了4年并且获得了丰硕的研究成果，大约有1000项发明获得了专利。[3]
四
对VLSI计划的评价
如何评价VLSI计划？比较有影响的是对产业效果和技术的产出（如专利）进行评价。VLSI被认为对于日本的半导体工业国际竞争力起到了重大作用。如我们前面所引的1984年美国国会报告把日本的RAM在国际市场的成功直接归为VLSI计划，日本学者也认为“该计划帮助日本公司在迅速扩张的VLSI芯片市场上占得先机。……它的成功极大地提高了通产省技术政策的声誉。”[4]马丁·弗朗斯曼（Martin Fransman）则认为把日本的RAM在国际市场的成功直接归为VLSI计划是值得怀疑的，因为VLSI完成之前，日本的RAM在国际市场的份额就一直在增长，且在VLSI计划进行同时，日本国内同时还有其他类似的项目，所以很难说VLSI和日本RAM在世界市场份额的增加有直接的因果关系。从计划的产出（如专利）进行评价，也同样不能令人信服，因为很难说清楚产出多少专利就算成功，产出多少就算失败。同样，从计划直接产生的商业化的技术和产品，并不能看出它们有什么优越之处，从而也很难依此评价计划的效果。[5]
弗朗斯曼认为，更能适当地评价VLSI计划的应该是从合作的过程效果来看，而不仅仅是最后产出的产品。VLSI计划的意义在于由于政府的直接介入实现了靠市场机制不能建立的关系和社会效果。弗朗斯曼考察了日本政府对待企业发展定向基础研究的四种选择：① 政府不干涉，由企业自己决定开展定向的基础研究领域和规模；② 政府通过资助，增强公司开展定向的基础研究，并可能会影响该研究的领域选择，但是不协调各个公司之间的研究；③政府通过资助增强公司开展定向基础研究的规模，影响该研究的优先领域，并协调受政府资助的不同公司之间的研究，但是不坚持他们开展共同研究；④ 在共同的研究地点使用共同的设施开展合作研究。
第四种情况与前三种情况相比，有极高的附加的社会效益：增强工业体系的有序性和一致性，优势互补，信息和资源共享，汇集VLSI技术的信息、提高成员公司的竞争等等。因此，政府希望采取第四种形式开展VLSI研究。对于公司来说，更希望政府的资助能直接投到公司，即第2种形式，至多是第3种形式。从以上4种形式来看，对于公司之间来说，第4种形式的交易成本最高。
政府的干预降低了交易成本，其做法是设立资助使用规则，参加共同研究才能得到资助。考虑到公司的想法，政府做了妥协。政府的经费不仅资助共同研究（基础研究），还资助各个公司内部与商业有关的研究应用，且资助额度更大。超大规模计划的总成本是737亿日元，其中291亿是政府资助的。弗朗斯曼指出，其中只有15％～20％分配到共同研究所，而80％～85％则通过富士通–日立–三菱系统的计算机组合研究所和日电–东芝系统的日电东芝情报系统两个组织投到每个公司内部的应用研究中。[6]
西方曾广泛认为互相竞争的日本公司倾向于合作，但弗朗斯曼的研究表明，在合作方面，日本公司和西方公司并没有实质上的不同，是政府（尤其是通产省）这只“看得见的手”起了很大的作用。尽管公司有强烈的倾向抵制知识的共享，但是在一些可以形成互补的领域，通过交易规则的设立还是能形成实质性合作的。
联合研究的重要效果在于促进了知识的社会化，产生了共同的知识库，这是一种半公开化的知识库，成员之间共享，非成员之间限制。参与公司从中可以发展商业化产品，但并没有降低公司之间的竞争，而是增加了日本公司长期竞争实力：帮助日本公司在强大的国际竞争前保持着计算机和电子设备的前进步伐；提高了 NEC和三菱这两个相对比较弱的公司在相关技术领域的实力。同时，还促进了分包商的技术进步，例如，佳能和尼康作为提供特殊仪器的VLSI计划的分包商，通过共享共同实验室的研究成果，研制出新型打印机。这样，VLSI计划鼓励具有广泛用途的通用技术的扩散，普遍地提高了公司的技术能力。通过知识和信息在相互竞争的公司之间以及公司与供应商之间更大程度地流动和蓄积，带来国家工业体系的有序性和一致性。
因此，完全可以说VLSI计划在提高日本产业竞争力方面发挥了重要的作用，尽管很难精确地说VLSI计划与日本公司RAM在世界市场份额的提高有直接的因果关系（如弗朗斯曼所批评的）。
五
意 义
超大规模集成电路技术的研发成功，开创了政府支持产业技术研究发展的新模式。对于目标是产业技术的研发计划，为了不使参加的企业对不参加的企业形成竞争优势，产权的激励规则普遍是这样界定的：计划的目标是研发作为新技术开发前提的基础技术，即企业在商品开发时不得不解决的基础技术或共同面临的技术课题，参加方可以平等地使用这些基础技术。至于每个企业使用这些技术做什么，则由他们自己决定，或自己开发或转让。这可以激励那些有技术实力或资金实力的企业积极参与并从中获益。
鉴于超大规模集成电路的成功，日本在随后的一些计划中沿用了它的组织模式，如光电子和第五代计算机等一系列熟知的计划。不过，由于专利政策没有放手，使一些企业积极性不高。
超大规模集成电路研究的成功在日本国内和国外引起了巨大的反响。美、英、法、西德、苏联以及中国都相继派考察团到有关公司了解情况。美国国防部率先学习超大规模集成电路技术研究组合的方式，从1979年开始执行一项为期6年的“超高速集成电路开发计划”，预算总投资为2.1亿美元。
超大规模集成电路计划，不仅影响日本本国后来计划的发展，对世界其他国家和组织的R&D计划也产生了深远的影响。除了前面提到的欧洲共同产业技术基础研究计划（Brite计划），韩国在半导体方面的R&D计划也是一个非常典型的例子。
像超大规模集成电路计划一样，韩国在半导体方面R&D计划同样是在产业政策指导下为促进产业发展服务的。1982年颁布“半导体工业育成计划”之后，韩国开始实施“特定的研究发展事业”，并为此建立了国家研究所和企业的共同研究发展体制。1984年之后，研究体制逐步转向以企业为主导，投资规模逐年扩大。1986年，在政府的支持下，韩国电子通讯研究所、三星电子、金星（LG）半导体、现代电子产业和汉城大学等五家开始对DRAM（动态随机存取存储器）进行共同研发，成功研发出1M DRAM，把与先进国家的技术间距缩短到6个月，为后来韩国半导体产业的发展奠定了基础。之后，韩国又相继研发出4M DRAM（1988）、16M DRAM（1990）、64M DRAM (1992)、256K DRAM（1994），1G DRAM（1996），从而使这一技术赶上并超过先进国家，电子工业也因此得到更快的发展。1986年韩国256K DRAM的产量和出口量居世界第二位；1990年6月，三星电子推出16M DRAM，与日本旗鼓相当；1992年三星率先推出性能良好的64MDRAM样品；1997年第二季度开始成批提出64M DRAM，一举占据了世界市场的65％份额。[7]
[1] Fransman, M. 1990. The Marketand beyond: Cooperation and competition in information technology developmentin the Japanese System, Cambridge Uniersity Press, Cambridge,p.58
[2]同上，p.65
[3]（日）苔莎·莫里斯—铃木．《日本的技术变革：从十七世纪到二十一世纪 》中国经济出版社 2002年 第264页
[4]同上
[5]Fransman, M.1990. pp.81~84
[6]Fransman, M.1990. p. 80
[7]郁国民. 对韩国科技政策的回顾和反思．科技政策与改革动向，1998（13）
本文原刊于：樊春良《全球化时代的科技政策》，北京理工大学出版社 2005，第206-211页。作者授权三思派发布。文章观点不代表主办机构立场。
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