日本追趕美國的成功範例——超大規模集成電路研究計劃

樊春良丨中國科學院科技戰略諮詢研究院研究員，三思派特約專家

超大規模集成電路（VLSI）計劃是日本政府激勵和組織企業開展創造性的合作研究活動中最早和最為成功的一個例子，常常被作為日本技術政策的成功範例。

這一計劃開始於1976年3月，完成於1980年3月。這一時期，正是日本半導體產業飛速發展的時期，1978－1981年日本的16K RAM（隨機存取存儲器）已佔到世界份額的40％；到1982底，日本的第一代超大規模集成電路的64K RAM已經佔到國際市場的66％。VLSI計劃的成功無疑對日本RAM在世界市場取得強勁的領先地位做出了巨大的貢獻。在不斷喪失市場的情況下，美國人開始認真對待日本採取的措施。1983年，由阿·戈爾任主席的研究和監督分委員會以及D·沃爾格瑞（D.Walgren）任主席的科學、研究和技術分委員會就日本當時技術的成功多次舉行國會聽證。在這些聽證的基礎上，完成題為《日本技術的進展和美國對運用共同研究(research joint ventures)的可能反應》的報告。報告寫道：「分委員會已經做出結論，日本在技術發展和國際競爭方面的成功來源於許多因素，包括政府的政策、勞動力、管理風格和日本的國家目標。」談到日本政府的政策，報告指出：「通產省成功地組織了大規模的R&D事業。在70年代，最成功的就是通產省的超大規模集成電路計劃。……通產省的資助超過整個計劃投資的41％。這個計劃成功的明證是：到1982年底日本公司佔據當時最先進的64K RAM晶元世界市場份額的66％（這一事實）。」報告還特別地提到日本在這個領域成功的原因：「在本導體工業方面，協同的研究（coordinated research）（部分由日本政府承諾）給了日本公司64K RAM晶元在世界市場的主要份額。」[1]

政府主導的私營公司間的合作研究以及其對產業技術的貢獻是VLSI計劃的鮮明特徵。

一

背 景

VLSI計劃是實現日本產業發展戰略的一項有力措施。20世紀70年代初，日本工業在許多方面已達到當時其他發達國家的水平，依靠進口技術的道路已經沒有什麼前途，必須促進自己的基礎科學和應用研究。1973年石油危機爆發，更是給日本人敲響了警鐘，迫使日本人反思像日本這樣資源有限的國家應該如何發展。日本政府對危機的反應是促使日本的產業結構從傳統的重工業向知識密集型產業發展。以半導體產業為中心的信息產業是知識密集型產業的核心，在半導體產業上佔據優勢，就會在計算機、電信以及其他電子工業佔得先機。鑒於集成電路對於微電子技術的發展是重要的，日本企業界和政府一致把它放在極為重要的戰略地位。他們認為，對集成電路的控制所形成的危害與石油輸出國組織（OPEC）對石油控制形成的危害是一樣的，因此，必須及早自主發展這項技術。

在這種背景下，關於實施VLSI計劃的想法逐漸顯露出來。計劃最早的源頭是，日本電子工業振興協會組織的下一代電子計算機所需的大規模集成電路開發問題的研討會。這個研討會在1974－1975年的一年多內每周舉行一次，參加討論會的有通產省的有關官員、各研究機構和大學的研究人員。會上，來自第一線的研究人員對將來如何研發超大規模集成電路提出了許多寶貴的意見。這些建議和想法啟發了通產省的有關人員，對後來提出建立共同研究起了很大的作用。

70年代中期，人們已經廣泛認識到超大規模集成電路是未來計算機的關鍵。1975年，日本電報公司（NTT）的一位高級官員訪問IBM並帶回消息說，IBM的下一代計算機，即所謂裝有超大規模集成電路的FS系統將於80年代問世，如果早的話，1978年就可問世。這一消息迅速傳開，日本政府和企業界都感到壓力很大，如果不趕快想辦法，日本的計算機產業到了80年代就有被擠垮的危險。在這種危機感的緊迫形勢下，通產省提出了設立公司之間合作開展共同研究的VLSI計劃。

二

計劃的設立

設想的IBM的威脅，是日本公司聯合起來的動力，很明顯IBM帶來的競爭壓力要遠遠大於國內公司之間的競爭壓力。同時，日本政府和公司不願看到自己追趕先進國家的努力功虧一匱。同時，更為重要的是，VLSI代表微電子技術的新一代技術。如果在這個技術上落後，與國外領先者拉開距離，那麼日本要想再重新縮小與領先者的距離就非常困難。

關於如何應對VLSI的挑戰，實際上有別的不同選擇，例如，各個公司靠自己的資源獨立研究、政府補助公司開展研究和政府協調不同公司之間的研究工作等。之所以選擇公司之間開展實質性的共同研究，即在共同的地方利用共同的設施開展合作研究，是因為共同研究可以帶來許多好處：避免重複，同時地理上的接近有助於研究人員的信息交流；把不同公司的人帶到一起，有利於不同的思想產生碰撞、不同的能力形成互補，這對於終身僱傭制、很少流動的日本公司具有重要的意義。

但是，各參與公司並不願意參與共同研究，因為各公司都是實際的或潛在的競爭對手，各公司都願意獨自佔有知識而不願意讓競爭對手從中獲益，而且各參與公司都沒有共同研究的實際經驗（儘管有過一定程度的合作）。通產省則堅定地要求開展共同研究，並以此作為資助公司的交換條件。

為了使參加的公司都能接受，通產省技術專家和官員充當共同研究的領導和協調者。VLSI計劃於1976年3月正式啟動，由通產省和富士通、日立、三菱、日本電氣（NEC）和東芝等5家生產計算機的大公司聯合實施，政府和企業各分擔一部分費用。研究組合——「超大規模集成電路技術研究協會」由通產省所屬的電子綜合技術研究所牽頭，與5家公司聯合組成，設立共同研究所。研究組合的最高領導決策機構是理事會，由5家公司的領導及通產省的官員構成。共同研究所所長來自通產省電子技術綜合研究所，由著名的半導體專家垂井康夫擔任，負責研究的技術領導責任。

三

共同研究的原則和研究的組織

開展共同研究的關鍵問題是確定共同研究的標準，即什麼樣的研究是各參加方必須通過共同研究才能取得的。垂井康夫確定的共同研究課題的標準是「共同的和基礎的」，「共同的」意味著技術必須是對各參加方都有用的，「基礎的」即普遍的知識而不是特殊化的知識。[2]即選題原則是選擇那些超大規模集成電路技術開發所需的具有最根本性、基礎性、共同性的課題，即對各成員都會起作用的、必需的技術。5家公司有平等使用研究結果的權利，商業化開發則由各公司獨自承擔。這樣的選題原則得到各家的承認。當時確立了六項課題：① 微精細加工技術；② 結晶技術；③ 設計技術；④ 工藝技術；⑤ 檢驗評價；⑥ 元件技術。基礎研究由共同研究所承擔，設立6個實驗室。而在基礎研究之上進行的應用研究分別由富士通–日立–三菱系統的計算機組合研究所（CDL）和日電–東芝系統的日電東芝情報系統（NTIS）承擔。

按照參與開發研製的公司達成的協議，專利收入首先用於償還政府的補貼，但是每項專利的長期權仍屬於負責開發的公司。VLSI項目實行了4年並且獲得了豐碩的研究成果，大約有1000項發明獲得了專利。[3]

四

對VLSI計劃的評價

如何評價VLSI計劃？比較有影響的是對產業效果和技術的產出（如專利）進行評價。VLSI被認為對於日本的半導體工業國際競爭力起到了重大作用。如我們前面所引的1984年美國國會報告把日本的RAM在國際市場的成功直接歸為VLSI計劃，日本學者也認為「該計劃幫助日本公司在迅速擴張的VLSI晶元市場上佔得先機。……它的成功極大地提高了通產省技術政策的聲譽。」[4]馬丁·弗朗斯曼（Martin Fransman）則認為把日本的RAM在國際市場的成功直接歸為VLSI計劃是值得懷疑的，因為VLSI完成之前，日本的RAM在國際市場的份額就一直在增長，且在VLSI計划進行同時，日本國內同時還有其他類似的項目，所以很難說VLSI和日本RAM在世界市場份額的增加有直接的因果關係。從計劃的產出（如專利）進行評價，也同樣不能令人信服，因為很難說清楚產出多少專利就算成功，產出多少就算失敗。同樣，從計劃直接產生的商業化的技術和產品，並不能看出它們有什麼優越之處，從而也很難依此評價計劃的效果。[5]

弗朗斯曼認為，更能適當地評價VLSI計劃的應該是從合作的過程效果來看，而不僅僅是最後產出的產品。VLSI計劃的意義在於由於政府的直接介入實現了靠市場機制不能建立的關係和社會效果。弗朗斯曼考察了日本政府對待企業發展定向基礎研究的四種選擇：① 政府不干涉，由企業自己決定開展定向的基礎研究領域和規模；② 政府通過資助，增強公司開展定向的基礎研究，並可能會影響該研究的領域選擇，但是不協調各個公司之間的研究；③政府通過資助增強公司開展定向基礎研究的規模，影響該研究的優先領域，並協調受政府資助的不同公司之間的研究，但是不堅持他們開展共同研究；④ 在共同的研究地點使用共同的設施開展合作研究。

第四種情況與前三種情況相比，有極高的附加的社會效益：增強工業體系的有序性和一致性，優勢互補，信息和資源共享，彙集VLSI技術的信息、提高成員公司的競爭等等。因此，政府希望採取第四種形式開展VLSI研究。對於公司來說，更希望政府的資助能直接投到公司，即第2種形式，至多是第3種形式。從以上4種形式來看，對於公司之間來說，第4種形式的交易成本最高。

政府的干預降低了交易成本，其做法是設立資助使用規則，參加共同研究才能得到資助。考慮到公司的想法，政府做了妥協。政府的經費不僅資助共同研究（基礎研究），還資助各個公司內部與商業有關的研究應用，且資助額度更大。超大規模計劃的總成本是737億日元，其中291億是政府資助的。弗朗斯曼指出，其中只有15％～20％分配到共同研究所，而80％～85％則通過富士通–日立–三菱系統的計算機組合研究所和日電–東芝系統的日電東芝情報系統兩個組織投到每個公司內部的應用研究中。[6]

西方曾廣泛認為互相競爭的日本公司傾向於合作，但弗朗斯曼的研究表明，在合作方面，日本公司和西方公司並沒有實質上的不同，是政府（尤其是通產省）這隻「看得見的手」起了很大的作用。儘管公司有強烈的傾向抵制知識的共享，但是在一些可以形成互補的領域，通過交易規則的設立還是能形成實質性合作的。

聯合研究的重要效果在於促進了知識的社會化，產生了共同的知識庫，這是一種半公開化的知識庫，成員之間共享，非成員之間限制。參與公司從中可以發展商業化產品，但並沒有降低公司之間的競爭，而是增加了日本公司長期競爭實力：幫助日本公司在強大的國際競爭前保持著計算機和電子設備的前進步伐；提高了 NEC和三菱這兩個相對比較弱的公司在相關技術領域的實力。同時，還促進了分包商的技術進步，例如，佳能和尼康作為提供特殊儀器的VLSI計劃的分包商，通過共享共同實驗室的研究成果，研製出新型印表機。這樣，VLSI計劃鼓勵具有廣泛用途的通用技術的擴散，普遍地提高了公司的技術能力。通過知識和信息在相互競爭的公司之間以及公司與供應商之間更大程度地流動和蓄積，帶來國家工業體系的有序性和一致性。

因此，完全可以說VLSI計劃在提高日本產業競爭力方面發揮了重要的作用，儘管很難精確地說VLSI計劃與日本公司RAM在世界市場份額的提高有直接的因果關係（如弗朗斯曼所批評的）。

五

意 義

超大規模集成電路技術的研發成功，開創了政府支持產業技術研究發展的新模式。對於目標是產業技術的研發計劃，為了不使參加的企業對不參加的企業形成競爭優勢，產權的激勵規則普遍是這樣界定的：計劃的目標是研發作為新技術開發前提的基礎技術，即企業在商品開發時不得不解決的基礎技術或共同面臨的技術課題，參加方可以平等地使用這些基礎技術。至於每個企業使用這些技術做什麼，則由他們自己決定，或自己開發或轉讓。這可以激勵那些有技術實力或資金實力的企業積极參与並從中獲益。

鑒於超大規模集成電路的成功，日本在隨後的一些計劃中沿用了它的組織模式，如光電子和第五代計算機等一系列熟知的計劃。不過，由於專利政策沒有放手，使一些企業積極性不高。

超大規模集成電路研究的成功在日本國內和國外引起了巨大的反響。美、英、法、西德、蘇聯以及中國都相繼派考察團到有關公司了解情況。美國國防部率先學習超大規模集成電路技術研究組合的方式，從1979年開始執行一項為期6年的「超高速集成電路開發計劃」，預算總投資為2.1億美元。

超大規模集成電路計劃，不僅影響日本本國後來計劃的發展，對世界其他國家和組織的R&D計劃也產生了深遠的影響。除了前面提到的歐洲共同產業技術基礎研究計劃（Brite計劃），韓國在半導體方面的R&D計劃也是一個非常典型的例子。

像超大規模集成電路計劃一樣，韓國在半導體方面R&D計劃同樣是在產業政策指導下為促進產業發展服務的。1982年頒布「半導體工業育成計劃」之後，韓國開始實施「特定的研究發展事業」，並為此建立了國家研究所和企業的共同研究發展體制。1984年之後，研究體制逐步轉向以企業為主導，投資規模逐年擴大。1986年，在政府的支持下，韓國電子通訊研究所、三星電子、金星（LG）半導體、現代電子產業和漢城大學等五家開始對DRAM（動態隨機存取存儲器）進行共同研發，成功研發出1M DRAM，把與先進國家的技術間距縮短到6個月，為後來韓國半導體產業的發展奠定了基礎。之後，韓國又相繼研發出4M DRAM（1988）、16M DRAM（1990）、64M DRAM (1992)、256K DRAM（1994），1G DRAM（1996），從而使這一技術趕上並超過先進國家，電子工業也因此得到更快的發展。1986年韓國256K DRAM的產量和出口量居世界第二位；1990年6月，三星電子推出16M DRAM，與日本旗鼓相當；1992年三星率先推出性能良好的64MDRAM樣品；1997年第二季度開始成批提出64M DRAM，一舉佔據了世界市場的65％份額。[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—鈴木．《日本的技術變革：從十七世紀到二十一世紀 》中國經濟出版社 2002年 第264頁

[4]同上

[5]Fransman, M.1990. pp.81~84

[6]Fransman, M.1990. p. 80

[7]郁國民. 對韓國科技政策的回顧和反思．科技政策與改革動向，1998（13）

本文原刊於：樊春良《全球化時代的科技政策》，北京理工大學出版社 2005，第206-211頁。作者授權三思派發布。文章觀點不代表主辦機構立場。

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