2015年在晶圆代工业务上超越了台湾联电，成为世界第二大晶圆
代工企业。此时，AMD正在开发APU（CPU+GPU），在其新产
品开发中使用了格罗方德14纳米节点生产技术，AMD和格罗方德
两家公司获得了合作共赢的结果。
在分拆前，AMD在32纳米节点后不再使用SOI基板，不过格
罗方德一直将该技术保留了下来，再加上对IBM的技术收购将工
艺提高了约半代的水平，使得格罗方德在22纳米制造中得以利用
SOI工艺。以此为基础，格罗方德在SOI工艺上形成了特色。此
期，格罗方德借此在与英特尔、台积电、三星的竞争中不落伍，
同时还发展了独具特色的全耗尽型绝缘层覆硅（Fully Depleted-
Silicon-On-Insulator，简称FD-SOI）工艺。在22纳米节点上，格
罗方德是全球首家实现FD-SOI工艺的厂商，利用该工艺生产的芯
片功耗或可与22纳米鳍型晶体管相比，在物联网芯片、移动芯
片、射频芯片上有广阔应用。由于22纳米FD-SOI（22FDX）工艺
的订单令人满意，格罗方德又以此为基础向12纳米FD-
SOI（12FDX）工艺进军，产品或可用于移动计算、5G互连、人
工智能、自动驾驶等。同时，格罗方德还在向7纳米工艺进军，
希望由此实现更高的晶体管密度、更低的功耗以及更高的性能。
此外，IBM、格罗方德和三星还致力于5纳米节点的硅纳米片晶
体管（GAA FET）创新技术的研发。
除台积电、三星、格罗方德、联电和以中芯国际为代表的中
国大陆晶圆代工企业外，还有许多知名的代工企业。高塔半导体
（Tower Semiconductor Ltd.）创立于1993年，是以色列一家独立
的集成电路专业代工厂，通过第三方的设计为客户生产集成电路
产品，应用于消费性电子产品、个人计算机、通信、汽车、工
业、医疗等领域，与松下公司有合资企业，在美国收购了8英寸
晶圆制造厂。
中国台湾地区的力晶（Powerchip）在成立之初便和日本三菱
电机结成了技术、生产与销售同盟，其业务范围涵盖动态存储器
制造和晶圆代工两大类别，曾与日本存储芯片公司尔必达
（Elpida）合作生产动态随机存储器产品，与日本瑞萨
（Renesas）公司达成AG-AND闪存技术授权协议，与美商金士顿
达成动态随机存储器代工协议。
在高技术、高投资、高风险的情境下，如何合作分担研发先
进制造工艺费用和风险、共享新工艺量产带来的收益，成为了诸
多企业思考的问题。随着新生产线投资的固定成本和风险进一步
升高，垂直一体化制造商也将有更多的业务外包给专业晶圆代工
厂。同时，以芯恩半导体为代表，近年来共有共享式IDM公司
（Commune IDM，简称CIDM）也成为了新的探索方向：多家企
业通过合作集中参与芯片设计、终端应用、芯片制造的环节，芯
片设计公司能拥有晶圆厂的专属产能和技术支持，在产能上获得
保障。在此模式中，多个合作方共同分担投资和风险，共享资源
和产能，在互惠互利、产品互补中共同提升产品和技术能力。事
实上，从某种程度上看，日本的超大规模集成电路计划便是
CIDM的共性技术开发模式雏形。不过，CIDM也面临着双重挑
战：设计公司要提供技术给CIDM，而其产品又得避免同质化竞
争。因而，对于CIDM而言，目标市场的细分是基础。在芯恩之
前，以生产存储器为主的新加坡TECH公司（TECH的“T”代表德
州仪器即TI，“E”代表新加坡政府经济发展局即EDB，“C”代表佳
能即Canon，“H”代表惠普即Hewlett-Packard）便是CIDM的尝
试，四方联合投资后，CIDM实现自己设计、自己生产、自己销
售。由此可以看出，在重资产的模式下，集成电路制造商将在协
同共享上做出更多的探索。
此外，还有一些不可控因素可能会影响整个垂直分工的产业
链变化。例如，日本九州曾经发生的地震便表明，突发的自然灾
货，从而引发整条产业链的连锁变化。
9．点砂成芯
在整个集成电路的产业链中，石英砂是最基础的原料，从砂
到芯片的“逆袭”，不仅需要经历极端的熔炼、极致的提纯，还需
要经历极为复杂的“精雕细刻”，构成了极高的技术要求、人才要
求和投资成本要求。点砂成芯，是没有捷径的精益求精。
砂的“逆袭”
半导体材料中使用最多的元素是硅，硅在地球表面的元素中
储量（近28％）仅次于氧。石英砂是石英石经破碎加工而成的石
英颗粒，主要成分为二氧化硅，是高纯度金属硅生产的重要基础
材料。尽管来源丰富，但是集成电路行业中使用的硅纯度要求达
到99.999999999％，因而需要熔炼和提纯。通常，硅提纯工艺中
将二氧化硅与焦煤在1600～1800℃的高温环境中还原成纯度为
98％的冶金级单质硅，而后利用氯化氢提纯出99.99％的多晶硅，
进而通过进一步提纯，形成形态一致的单晶硅（硅原子在三维空
间中呈现规则有序排列，形成每个晶胞含有8个硅原子的“金刚石
结构”，晶体结构十分稳定）。
在超纯硅领域，1926年成立的日本信越化学工业株式会社
（Shin-Etsu Chemical）是全球领先的企业。在集成电路发展前，
优化工艺、拓展市场。在信越的多个事业部中，半导体硅材料事
业部是其核心的业务部门之一，在全球最早研制成功了300毫米
晶圆，并实现了绝缘衬底上的硅晶圆的产品化，其单晶硅已经可
以达到纯度99.999999999％的生产水平。
三菱住友株式会社（Silicon
United
Manufacturing
Corporation，简称SUMCO）成立于1937年，1992年合并了九州
电子金属公司，1998年又合并了住友SITIX集团并更名为住友金
属工业公司。1999年，住友金属公司、三菱材料和三菱硅材料公
司成立联合硅制造公司进军300毫米晶圆业务，2002年住友金属
工业的硅制造部门、联合硅制造公司以及三菱硅材料公司合并成
立住友三菱硅公司，并于2005年更名为三菱住友株式会社。三菱
住友的研发实力雄厚，至2017年为仅次于信越化学的第二大半导
体硅材料供应商。
以三菱住友株式会社的工艺为例，最高质量的硅晶圆生产需
要极高的工艺水平，其间从二氧化硅中提取出的多晶硅进行加工
处理，通过单晶硅的拉伸工艺使之成为单晶硅锭，然后进行切片
成为硅晶圆投入市场。这过程中，纯度为99.999999999％的多晶
硅，将其熔化在充满惰性气体的石英坩埚中，通过晶体生长技术
制取单晶硅：在液体状态的硅中加入籽晶，以其作为晶体生长中
心，通过适当的温度控制将晶体慢慢向上提升，在逐渐增大拉速
的同时以一定速度绕提升轴旋转，从而将硅锭控制在所需直径
内。完成后，提升单晶硅炉温度，硅锭就会自动形成锥形尾部。
制备好的晶圆尺寸越大，效益越高。
径，利用金刚石锯把硅锭切割成厚度均匀、不超过1毫米厚度的
晶圆片。切割后的晶圆片，需经仔细研磨、镜面抛光等高级制造
工艺，才能使其成为表面极度平滑、极度清洁的硅晶圆片。在此
过程中，会用到特殊的化学液体清洗晶圆表面，最后进行抛光研
磨处理、热处理形成“无缺陷层”的晶圆片表面，供后续生产用。
德国的世创电子材料（Siltronic AG）也是重要的超纯硅晶圆
供应商，总部位于慕尼黑，2004年在全球首家生产300毫米晶圆
片。2014年，世创电子以78％的持股、与三星成立了合资公司，
在亚洲地区新建200毫米和300毫米硅片厂。世创电子对于硅晶圆
的平整度和表面质量方面有着极高的标准，同时还可根据客户需
求在生产中掺杂硼、磷、砷和锑等元素。此外，世创电子还可根
据客户的要求设计基板硅晶圆片和外延薄膜层。
正因为晶圆产品对质量和工艺有着极高的要求，因此以信越
等主要的晶圆厂都保有核心技术，用以维持其市场份额。随着半
导体工艺向10纳米以下推进，对硅晶圆的品质要求还将继续升
高，在原子层面减小晶体缺陷（杂质、表面不平整、附着颗粒和
其他瑕疵因素等）也将是极致的追求，生产设备和加工环境的污
染物控制到几近于零。此外，外圆磨削、线切割、边缘切割、激
光打标、精研、清洁和蚀刻、抛光、外延等过程所需利用的设
备，都要求有极高的精度和最佳匹配的技术参数。
精益求精
刻蚀槽内，溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着
不需要刻蚀的部分，其间利用超声振动加速去除晶圆表面附着的
杂质。利用氧等离子体对光刻胶进行灰化处理后，所有光刻胶被
去除。如果无法一次制作出所需的电路图形，则还需重复光刻胶
涂抹、曝光、光刻胶溶解等步骤，其间可能也会有各种成膜工艺
（绝缘膜、金属膜）运用于其中。
在集成电路芯片制造过程中，有意识地导入特定杂质以控制
硅材料的导电能力，还可以用来控制杂质浓度以及分布。杂质扩
散一般采用离子注入法完成，掺杂的导电性杂质导入电弧室后离
子化，经过电场加速后从晶圆表面注入。离子注入完成后，部分
硅原子已经被掺杂，可以形成自由电子或空穴。
离子注入完成后，利用气相沉积在硅晶圆表面沉积氧化硅膜
以形成绝缘层，同时光刻掩膜技术在层间绝缘膜上开孔以引出导
体电极。此后，利用溅射沉积法在晶圆整个表面上沉积布线用的
铝层，继续使用光刻掩膜技术对铝层进行雕刻，形成场效应管的
源极、漏极、栅极。最后在整个晶圆表面沉积绝缘层以保护晶体
管。此时，便可以利用铝层形成、光刻掩膜、蚀刻开孔等精细操
作等构建多层的互联电路。对于在此过程中表面各种凹凸不平越
来越多、高低差异很大的问题，可以采用化学机械抛光技术
（CMP）来解决。
在这一领域，应用材料公司成立于1967年，是全球最大的半
导体设备、显示屏生产设备和纳米制造技术、芯片制造技术服务
企业，先后收购了Opal技术（Opal
Technologies）、Orbot设备
Instruments）、Oramir半导体设备（Oramir
Semiconductor
Equipment）、Etec系统（Etec
Systems）、
Baccini、Semitool、Varian半导体（Varian
Semiconductor）等企
业。应用材料公司的产品覆盖了物理气相沉积、化学气相沉积、
刻蚀、快速热处理、离子注入、外延、测量与检测、清洗等步
骤，其发展前沿已推进至原子级层面的材料改性技术和规模生产
能力开发。应用材料公司从材料业务逐步发展至设备制造业务，
由美国、以色列、中国、新加坡、欧洲等地的研发中心共同协
作，在研发与生产工艺、部件方面共同努力来提升客户的设备效
能，提供专业的工程解决方案和服务。应用材料公司在硅谷设立
了梅丹技术中心（Maydan Technology Center），超净工作区内，
多达250个不同步骤的处理可以实现集成开发，Endura系统、
Tetra掩膜刻蚀系统等系统集成实现了高度自动化的运行，从而为
450毫米（18英寸）晶圆等的开发提供了平台。在这个完整的新
工艺流程开发中，即便是零部件的精确制造，都可能意味着需要
更专业的新技术。在逐步逼近摩尔定律极限后，原子级的加工则
意味着全新的新技术汇聚。
泛林研究公司（Lam Research Corporation）创立于1980年，
总部位于美国加州弗里蒙特，是全球主要的设备制造和服务供应
商之一，可提供单晶圆清洁技术的多样组合，制造技术涉及刻
蚀、沉积、去除光阻及清洁、研磨和精密抛光等设备。在薄膜沉
积工艺中，泛林的产品包括ALTUS®
Max、ALTUS®
Max
Extreme FillTM 、ALTUS® Direct FillTM Max等，结合了化学气相
沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）技术实现高度适形的薄膜均
匀沉积，满足了钨金属化应用需求。在刻蚀工艺中，泛林的产品
包括Versys® Metal、Versys® Metal L、Versys® Metal M等，用于
金属硬掩膜（MHM）蚀刻，可实现小尺寸的刻蚀。泛林的干法
去胶工艺，可有效去除前道工艺中的光刻胶并实现先进晶圆层级
封装。泛林曾经试图并购科磊半导体（KLA-Tencor
Corporation），后者创立于1975年，是晶圆检测与掩膜检测的先
进企业，产品包括芯片制造、晶圆制造、掩膜制造、互补式金属
氧化物半导体（CMOS）、图像传感器制造和微电子机械系统制
造等。在泛林集团执行副总裁兼首席技术官理查德·戈奇奥
（Richard Gottscho）看来，随着原子层刻蚀等技术的发展，“摩
尔定律继续发展已不仅仅指简单的微缩，无论是从二维向三维转
变或是其他方式，产业界始终都有方法让芯片的密度和性能继续
提高，而能耗和成本持续降低。”
无论是应用材料的工艺流程体系，还是泛林的原子层刻蚀体
系，说明集成电路的制造是诸多技术集成的结晶，各类人才在核
心价值观上的共同认知则是其发展的根本。
除应用材料、泛林外，东京电子、中微半导体等也已成为该
领域的重要供应商。东京电子成立于1963年，是日本半导体的先
进企业，其产品可用于晶圆处理、等离子体蚀刻、热处理等，包
括离子注入机、光刻机、薄膜沉积设备、曝光显影机等。2013年
9月东京电子宣布与美国应用材料公司合并，但是又于2015年4月
取消业务合并计划。耐诺公司（Nanometrics Incorporated）创立
于1975年，总部位于美国加州米尔皮塔斯，其自动测量系统产品
包括计量光学关键尺寸测量、薄膜测量和晶圆应力测量等，用于
集成电路、高亮度LED、分立式元件及数据存储设备制造的过程
此外，该公司的系统还可用于尺寸和薄膜厚度测量、地型测量装
置、缺陷检测等工序，以及薄膜光学、电学及材料性质的分析。
这些技术集成后，适用于从基板制造到批量的半导体生产，再到
晶圆级封装的应用工艺。
晶体管之间连接电路构建完成后，经过晶圆级测试（Good-
Chip/Wafer检测，简称G/W检测）和晶圆划片、外观检查、装
片，便进入了封装测试环节。封装环节主要包括安放、固定、密
封、保护芯片，完成后进行全面的测试。
封装测试领域的企业很多，日月光半导体公司、长电科技等
都是重要的竞争者。日月光半导体公司（Advanced Semiconductor Engineering，简称ASX）创立于1984年，总部位于中国台湾，是
全球半导体封装与测试的领先企业，提供半导体前端工程测试、
晶圆探测测试与终端测试等完整的封装测试服务。中国台湾地区
的矽品（SPIL）精密工业股份有限公司也是专注于集成电路封装
及测试的企业。此外，美国艾克尔科技（Amkor Technology）成
立于1968年，总部位于亚利桑那州钱德勒，也是全球领先的提供
半导体封装和测试服务厂商之一，在全球率先量产了和
TSV/2.5D/3D技术相关的芯片产品。凭借技术和规模的双重优
势，2017年日月光封装与测试业务营收超50亿美元，毛利率达
26.6％，同时研发费用占营收的4.1％，是一个非常重视技术研发
的封装与测试龙头企业。
10．设计的难度
通常，芯片分为逻辑芯片和存储芯片。其中，存储芯片的每
个存储单元基本相同，设计难度相对较少。逻辑芯片需要实现各
种各样的功能，因而设计难度相对较大。逻辑芯片又可分为数字
芯片和模拟芯片，其中数字芯片基本上采用二进制，因而可以采
用EDA等设计工具开发；模拟芯片则模拟图像、声音、温度等真
实生活中的现象，很难采用标准化的设计工具，因而往往需
要“十年磨一剑”的设计工程师努力才能造就。在模拟芯片中，射
频芯片又是其中较难完成的设计，往往需要大师级的工程师磨炼
多年才能掌握精髓。在今天，无线通信已经普及，其中广泛应用
的便有射频芯片。
图10 集成电路的精细结构宛如立体的城市
设计企业
在芯片设计中，高通、博通、苹果、三星、AMD、海思半导
体、展讯、迈威尔（Marvell）、联发科等企业在不同细分应用领
芯片领域。只有把关键技术、核心知识产权掌握在自己手中，才
能真正掌握企业竞争和发展的主动权。
高通成立于1985年，1989年推出用于无线和数据产品的码分
多址（CDMA）技术，由此向无线通信领域大步进军，并形成了
知识产权经营特色，在全球的通信芯片领域形成了优势。比高通
的商业模式更值得参考借鉴的是，高通创始人的艾文·雅各布斯
（Irwin M．Yacobs）早在20世纪60年代，便提前布局CDMA研
发，这才成就了后来的高通。
安华高科技（Avago Technologies）是设计、研发模拟半导体
设备的供应商，原本是1999年从惠普公司分拆出来的安捷伦科技
的半导体事业部，并于2015年5月以370亿美元收购了博通公司
（Broadcom Corp.），增加了高性能设计和集成方面的实力。此
前，博通作为全球最大的无芯片设计企业之一，产品为有线和无
线通信半导体，目前也是全球最大的WLAN芯片厂商。博通产品
实现向家庭、办公室和移动环境以及在这些环境中传递语音、数
据和多媒体，博通为计算和网络设备、数字娱乐和宽带接入产
品，以及移动设备的制造商提供业界最广泛的、一流的单芯片系
统和软件解决方案。
用创新思维谋划发展，靠创新实践推动发展，在苹果公司发
展上体现得淋漓尽致。苹果公司由史蒂夫·乔布斯于1976年创立，
1977年推出了世界第一台个人计算机。1997年，乔布斯再次回到
苹果公司担任董事长，于2001年推出iPod数码音乐播放器风靡一
时，2007年推出iPhone引领了智能手机时代，2008年推出当时最
薄的笔记本电脑MacBook Air，2010年推出了iPad以及苹果手机中
的巅峰之作iPhone 4。2011年乔布斯逝世，此时苹果已经再次回
到了巅峰时期。
赛灵思（Xilinx）创立于1984年，总部位于美国加州圣何
塞，是现场可编程门阵列的引领者，也是全球完整可编程逻辑解
决方案的领导厂商。赛灵思的硅片、软件、知识产权模块、入门
套件等产品屡获殊荣，为航天、国防、汽车、消费电子、工业、
通信等领域多种终端市场提供应用，并大大缩短了产品的上市时
间。在28纳米时代，赛灵思提出了“全编程”（All Programmable）
的概念，从单一的FPGA厂商战略转型为“全编程FPGA”、系统级
芯片和三维集成电路（3D IC）的领先厂商，提供可编程系统级
芯片与三维集成电路、软件设计工具与可编程逻辑装置、目标参
考设计、列印电路板、知识产权模块和第三方验证，以及设计服
务、客户培训、现场工程与技术支援等服务。通过FPGA、SoC和
3D IC系列的可编程器件组合与开发模型，赛灵思的解决方案覆
盖5G通信、嵌入式视觉、工业物联网和云计算所需的各种智能控
制、互连和差异化应用。
创造条件把源头思想变成实实在在的产业技术，需要发挥充
分协同的能量，突出发展目标的主体框架，激发各组成单元的积
极性，理顺知识产权的产生、所有和使用机制，面向实际寻找突
破口。随着芯片设计的发展，知识产权模块（IP核）业务应运而
生。在IP核业务中，专注于基于精简指令系统计算结构的RISC芯
片设计开发的安谋（ARM）是代表。ARM的前身为艾康电脑
（Acorn），于1978年在英国剑桥创立。次年，美国加州大学伯
克利分校的戴维·帕特松（David Patterson）教授提出了精简指令
系统计算结构的RISC芯片的设想，主张硬件应该专心加速常用的
指令，较为复杂的指令则利用常用的指令去组合，这为后来ARM
的发展埋下了种子。1985年，艾康电脑研发出采用精简指令集的
新处理器，并将其命名为ARM（Acorn RISC Machine）。艾康电
脑曾在20世纪80年代与苹果合作开发新版的ARM内核。1990年，
在获得苹果公司和VLSI科技的资助后，艾康电脑成立了独立子公
司，从事低费用、低功耗、高性能芯片的研发。2016年7月，软
银（SoftBank）以243亿英镑收购ARM公司。
知识产权授权模式
在整个20世纪90年代，英特尔占据了CPU领域的绝对主导，
而此时格鲁夫已在CISC芯片和RISC选择了前者，这客观上为
ARM的发展提供了空间。ARM公司于1991年将架构授权给英国
GEC Plessey半导体公司，于1993年授权给凌云（Cirrus Logic）和
德州仪器。当时，ARM、诺基亚和德州仪器合作开发了16位的
Thumb指令集，创建了ARM/Thumb的系统级芯片商业模式。1997
年，ARM发布ARM9架构时，从普林斯顿结构转向了哈佛结构，
使原先的3级指令流水线提高到5级，最高的时钟频率达到
220MHz。次年，ARM10内核推出时已使用了6级流水线结构，改
进了高速缓冲存储器，对乘法指令进行最佳化，并增加浮点运
算。
尽管ARM10的性能已经大大提升，但是英特尔在ARM内核
架构基础上已经扩展形成了Intel X Scale处理器。X Scale处理器的
最高运行频率达到了1.25GHz，面向的应用领域包括便携设备、
网络设备、工控、嵌入式应用。尽管X
Scale处理器具有高性价
比、低功耗等特征，但其目标市场定位并不精准：在当时的通信
设备细分市场中，英特尔在与博通、迈威尔、飞思卡尔的竞争中
并无网络通信及协议方面的知识储备；在当时的手持设备细分市
场中，德州仪器、瑞萨等已有成本、性能等竞争优势，与之相比
X
Scale处理器的性价比较低；在当时的自动取款机（ATM）、
POS机，以及工业控制领域中，X Scale处理器的成长空间不大。
在巨额亏损后，英特尔将X
Scale处理器业务出售给迈威尔
（Marvell）。
ARM的模式与格鲁夫当时选择CISC获得特许经营利润来
源，有异曲同工之处。在ARM处理器架构授权的过程中，每个厂
商得到了独一无二的ARM相关技术及服务，包括电路图、抽象模
拟模型和测试方法、协助设计整合和验证服务等。在授权费用
上，ARM公司的授权费根据内核架构而定：更高效能的ARM内
核架构，授权费也更高。在授权合同上，ARM公司在与其签署售
价、传播性等方面的授权条款的同时，也会包括内核的整合硬件
描述和编译器等软件开发工具。不过，与英特尔的区别在于，
ARM公司本身并不靠自有的设计来制造或出售CPU，后者由被授
权方完成。
具体来说，ARM在知识产权授权模式中，一次性技术授权费
用（通常为数百万美元）和版税提成（通常在1％～2％）是主要
收入来源，实施方式包括处理器授权、处理器优化包（Processor
optimization pack，简称POP）授权和架构授权三种。其中，处理
器授权是指授权合作厂商使用ARM设计好的处理器，被授权方不
能改变已有设计，但可以根据需要调整频率和功耗等参数。处理
器优化包授权是处理器授权的高级形式，被授权方可以在特定工
艺下设计和生产优化的处理器。架构授权则允许合作厂商使用架
构，根据需求设计处理器芯片。
各大芯片设计厂商从ARM公司购买其所设计的ARM微处理
器核，并根据自身定位在向细分领域发展时加入适当的外围电
路，构建符合自身定位的微处理器芯片进入市场。在这种合作共
生的生态中，ARM公司快速主导了全球精简指令系统计算结构微
处理器标准，而其客户则可将ARM内核整合到他们自行研发的芯
片设计中，相对较快地切入市场。至今，已有英特尔、IBM、博
通、高通、华为、英飞凌、意法半导体、德州仪器、三星、LG、
富士通、日本电气、恩智浦、索尼等上百家企业与ARM公司签订
了技术使用许可协议，而微软等知名软件企业也成为了ARM的合
伙人。对于ARM的用户来说，尽管不能再次出售ARM架构本
身，但是在这基础上开发的芯片元件、完整系统等可以任意出
售。
在整个授权体系中，垂直一体化制造商和设计公司可以借助
可融合的寄存器传输级（Register Transfer Level，简称RTL）来
实现架构上的最优化：数字系统各模块间的信息传输，以及模块
内部各子模块之间的信息加工、存储与传输操作，不能用组合电
路和时序电路中采用的方法进行描述，必须采用更高级的描述方
法，寄存器传输级语言便是该方法，用于在系统要求与硬件电路
系统内信息的传送和处理，因而ARM的用户可以在完成额外的设
标（如高振荡频率、低能量耗损、指令集延伸等）时，不会受限
于无法变更的电路图。
相比于英特尔的架构，ARM架构除了效率、功耗方面的优势
外，可以授权给客户开发多元化的芯片产品，形成的“开源”模式
更适合复杂的应用场景。从这个角度看，物联网时代的复杂网
络、繁多设备更需要类似的“开源”架构。这也可以解释，ARM公
司为什么逐步将发展重心转移至智能汽车、数据中心，以及物联
网等领域，推出MBED物联网设备平台等产品，以提供基于常用
平台和生态系统的开放式标准。
在ARM的“同行”中，MIPS科技公司也是知名的知识产权模
块企业，在知识产权模块经营中也占据领先优势，全球客户达数
百家，范围覆盖数字消费、宽带、无线网络和便携式设备等。在
通用处理器方面，MIPS的R系列微处理器可用于构建SGI的高性
能工作站、服务器和超级计算机系统。在嵌入式处理器方面，
MIPS的K系列微处理器可用于游戏机、路由器、激光打印机等领
域。
对于芯片设计企业而言，除了采用知识产权模块外，电子设
计自动化工具也必不可少。随着芯片的研发成本的不断提升，电
子设计厂商已经越来越多地为设计公司提供定制服务，这也使得
电子设计厂商的整合在不断上演。明导国际（Mentor
Graphics）、新思科技（Synopsys）及益华电脑（Cadence）是三
大主要供应商。新思科技于1986年创立，在发展历程中不断地通
设计流程服务。新思科技的逻辑综合工具“设计编译器（Design
Compiler）”是其核心产品，该产品与行为综合、硬件描述语言模
拟器及晶体管级电路模拟器等产品，主要应用于专用集成电路的
开发，用于协助逻辑设计的运行调试。益华电脑起步于20世纪80
年代，以1983年第一台工作站平台Apollo开发为起点，逐步成为
覆盖从硬件描述语言（或图形输入工具）到逻辑仿真工具、从逻
辑综合到自动布局布线系统、从物理设计规则检测（DRC＆
ERC）和参数提取（LVS）到芯片的最终测试的几乎所有工具。
明导国际与益华电脑的产品线类似，在设计的各个层次都有其开
发工具。
随着技术的不断发展，电子设计厂商为设计企业所提供的服
务越来越个性化。例如，益华电脑的架构分析师认为5G技术的发
展“关乎容量和延迟……关乎能以多快的速度获取大量数据。它
的另一个好处是，由于是一个动态系统，所以它可以不必占用整
个频道或多个频道的带宽。这有点像带宽点播，取决于应用对带
宽的需求。这样，它比上一代标准更加灵活，容量也高得
多”。“对于5G和物联网，随着我们开发具有更高吞吐能力的
802.11标准，以及ADAS所取得的进展，我们正在努力通过转向
更小的工艺节点来降低功耗、降低成本、缩小尺寸并提高产量。
考虑到在射频中会遇到的问题，随着节点越来越小，芯片变得越
来越小。为了使芯片变得更小，必须采用更小的封装，但这对射
频设计不利。在模拟方面，我并不担心布局的分布式效果。金属
部分在所有频率上都有电阻。如果是射频效应，这就是一条不同
传输线，具体取决于发送的频率。现在，我正在把所有东西做得
随着节点越来越小，这些耦合效应会越来越明显。工艺节点的持
续缩小也意味着偏置电压更小，所以噪声的影响会更大，因为没
有在更高的电压下偏置器件。在较小的电压下，相同能量的噪声
影响更大。可见，在5G这样的系统中会出现许多新问题。”对于
5G的三大应用场景增强移动宽带、海量机器类通信和超可靠低时
延通信而言，其所用以有效承载所有不同的流量类型提升，以及
未来在商业应用中灵活地升级和扩展，都意味着新的定制化设计
——性能、功耗和可靠性的不同维度，意味着每个细分场景有其
不同的限制条件；对于部署在核心网络或云中的设备而言，它与
其他部署的设备对芯片架构又有所不同。
11．隐形冠军
在垂直分工的链条中，集成电路行业存在着很多的“隐形冠
军”。“隐形冠军”一词由德国管理学家赫尔曼·西蒙（Hermann
Simon）提出，其著作《隐形冠军》（ Hidden Champions ）和
《定价圣经》（ Power Pricing ）均是畅销全球的管理学经典著
作。1986年，时任欧洲市场营销研究院院长的赫尔曼·西蒙在杜塞
尔多夫遇到哈佛商学院教授西多尔·利维特。利维特问西蒙：“有
没有考虑过为什么联邦德国的经济总量不过美国的1/4，但是出口
额雄踞世界第一？哪些企业对此所作的贡献最大？”在研究了这
一课题后，他发现德国的西门子、戴姆勒-奔驰等巨头在国际竞争
中并无明显优势，答案就在德国的卓越中小企业当中。
后来，西蒙对400多家卓越的中小企业进行了研究，提出
了“隐形冠军”的概念：这些企业在其利基市场（niche）遥遥领先
于同行，有的全球市场份额甚至在90％以上；但是，因为这些企
业从事的细分领域较少为人所知，再加上自身的专注、低调，因
而“隐形”于大众视野。根据《隐形冠军》的标准，隐形冠军有三
条衡量标准：细分市场中的绝对领先地位、年销售额不超过10亿
以及公众知名度低。
对于集成电路的产业链而言，在产业链的配套分工领域中存
在着不少极为专业的原材料、生产设备和部件的企业。由于集成
电路已深刻影响着我们的生活，而产业链分工的企业产品也不仅
局限于集成电路这一个行业，因而《隐形冠军》书中提到的三条
衡量标准或许并不完全适用于产业链上的分工配套企业，但是这
些企业也与“隐私冠军”的标准有一定的契合度：行动迅速、市场
集中、技术专业。他们了解自己的优势，并且熟练、持续、专业
地运用这些优势，塑造其在全球集成电路产业链中的竞争力。
精密的链条
从原料到产品，这些工艺的源头是硅的提纯、硅锭制备，在
切割成的硅晶圆研磨后，需要涂抹光刻胶、紫外线曝光、溶解光
刻胶，再经刻蚀、离子注入、绝缘层处理、铜层沉淀和互联铜层
的构建等工艺，而后形成晶圆切片，最终经封装测试形成芯片产
品。整个链条中的每一环节都十分精密，存在很多极具科技含金
量的公司，例如光学元件领域的卡尔蔡司、掩膜制造领域的福尼
克斯、探针卡供应领域的福达电子（Form
Factor）和凯斯科德
Microtech）、光纤激光器制造领域的IPG光电（IPG
Photonics）、激光系统设备供应领域的ESI、半导体度量设备生
产领域的耐诺（Nanometrics）等。这些企业深刻地影响着集成电
路产业的发展。
以封装测试的装备厂商为例，以美国的泰瑞达
（Teradyne）、日本的爱德万（Advantest）为代表的测试设备市
场占有率最高。其中，泰瑞达半导体测试业务涉足数字芯片、射
频芯片、模拟芯片、功率半导体、混合信号和存储设备、平板电
脑、智能手机、计算机、游戏系统等，产品系列包括J750、
Flex、Ulflex、Elle和Migum等。日本爱德万测试公司成立于1954
年，1972年涉足半导体测试领域，2003年推出业内第一部采用开
放式半导体模组化测试架构（openstar）的系统级芯片测试机，
可为客户适应未来发展而扩展、延长测试系统使用期限、降低持
有成本。爱德万的产品包括SoC高速混合信号测试系统、Memory
测试系统、LCD Driver测试系统、动态测试机械手等。
在封装测试领域的更细分领域中，还有诸多其他的供应商。
福达电子公司是专业从事集成电路探针卡的设计、开发、制造、
销售和服务。1993年，原IBM的研究员埃格·坎卓斯（Igor
Khandros）带领团队在纽约的一个实验室里开始研发集成电路行
业的配套产品，他的团队发展了引线键合技术。这是一种使用细
金属线，利用热、压力、超声波能量使金属引线与基板焊盘紧密
焊合的技术，实现了芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互
通。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的
相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。引线键合
用于晶圆测试，即测试半导体晶圆上的晶圆裸晶，可测量的芯片
包括LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4、DDR、DDR2、DDR3、
DDR4、SDRAM、PSRAM、绘图动态存储器、NOR闪存、
PCM、NAND闪存存储芯片，以及串接元件、芯片组、微处理
器、微控制器、图形处理器、移动激光元件、类比及混合信号元
件等系统级芯片的元件。
凯斯科德创立于1983年，总部位于美国俄勒冈州，是全球电
子测量系统的供应商，测试产品包括独特的探针卡、测试插座和
ATE接触器等，可降低高速及高密度芯片的制造成本。凯斯科德
制造公司于1994年发明Pyramid Probe® ，2007年发布业内首个晶
圆功率器件特性分析系统Tesla，2008年发布业界首款完全集成的
闪烁噪声测量系统Edge。同时，经过一系列的并购（例如从
Aetrium收购Reliability
Test
Systems业务、收购ATT
Systems
GmbH）后，凯斯科德已成为该领域的领先者之一。库力索法半
导体（Kulicke and Soffa）创立于1951年，研发和制造半导体组装
设备和用于半导体封装及测试的耗材，客户包括半导体制造企
业、封装测试厂、汽车电子等电子设备制造商。其中，库力索法
半导体封装所需焊针、晶圆切割所需刀片较具特色，并在其核心
产品球焊线的基础上，增加了贴片机、楔焊机等解决方案。在其
产品中，球式焊接机用于键合焊盘与其封装上的引线连接，晶圆
级接合机用于倒装芯片组装，楔形焊接机用于功率混合电路和汽
车模块的封装。科休半导体提供测试处理、烧录及散热解决方
案，制造和销售半导体测试用处理机、微机电系统测试模块、测
试接触器和热子系统等。
在整个集成电路的产业链条中，还有其他的一些配套企业同
样提供着高质量、高可靠性的专业服务。例如，沉积、刻蚀、光
刻、掺杂、退火、清洁等工序都离不开电子级化学气体，德国林
德集团、法国液化空气、美国空气化工和普莱克斯、日本大阳日
酸株式会社是该领域专业的服务商。国内企业则从电子特种气体
前驱体、刻蚀气体和清洗气体领域切入，正在开启细分领域的进
口替代征程。
这些企业的服务范围往往不局限于电子行业，但是其在集成
电路产业链所需的气体服务中却十分专业。在五大企业中，联华
林德由全球第一家空气分离企业——德国林德集团与中国台湾联
华实业公司联合成立，为集成电路、发光二极管和太阳能等行业
提供了大宗气体（氧气、氮气、氢气、氦气）和电子级特种气体
的组合服务，服务内容既包括电子气体相关设备，也包括管理解
决方案。林德服务不仅能为客户提供定制，还实现了快速响应的
解决方案。
法国液化空气集团成立于1902年，是世界上最大的工业气体
和医疗气体以及相关服务的供应商之一，提供氧气、氮气、氢气
和其他气体，以及气体相关的服务。2017年，液化空气与中国、
日本及新加坡的重要电子业制造商签订了多项新长期合同，在这
些国家投资逾1.5亿欧元，为客户的新工厂提供超纯载气，助其制
造消费类电子产品和移动设备所需的集成电路、存储器、成像传
感器和平板显示器。超纯氮气等载气，直接应用于芯片与显示器
美国空气化工公司创立于1940年，是全球最大的工业气体供
应商之一，客户包括IBM、英特尔、东芝、三星等。2016年，该
公司总投资约1.2亿美元的项目在南京浦口经济开发区签约，项目
为台积电等集成电路企业提供普通空气气体产品（氧气、氮气和
氩气等）、特种气体（氦气、氢气等），电子级特种气体和相关
管网设备等高质量的气体产品。
权，然后知轻重；度，然后知长短。
——孟子
只有不拘束于个别的经验、现实的时空，从历史的维度审视
集成电路的行业格局，才能让经营的思维遨游于规律的认知世界
中。发达国家和地区的芯片行业发展历程表明，与市场机制同样
重要的是，没有国家意志的支撑、没有协同创新的同心聚力、没
有久久为功的坚实积淀，是不可能有芯片行业的生命力和影响力
的。
清晰地洞察产品发展的时代风云，才能准确地把握前进方
向。
早期，基尔比和诺伊斯几乎在同一时期发明了集成电路，推
动了从“发明时代”进入了“商用时代”，而光刻技术和CMOS技术
的发展则标志着集成电路的制造技术快速发展时代的来临。20世
纪60年代和70年代，随着摩尔定律的提出和英特尔的创建，集成
电路的发展进入了快车道。
最早的CPU
1960年，集成电路还处于“分立元件、小规模集成电路”时
期，集成的晶体管数量约为数十个。1966年，集成电路已发展到
中等规模的集成，集成的晶体管数量约为数百个。1970年，集成
电路发展至大规模集成电路时期，集成的晶体管数量从几千个到
几万个不等。1980年，超大规模集成电路已经得到发展，集成的
晶体管数量已超十万个。1993年，特大规模集成电路的晶体管数
量已超千万个，而1994年巨大规模集成电路集成的晶体管数量已
超亿个，此后集成电路沿着摩尔定律的路径发展至特大超大规模
集成电路。其间，集成电路的发展伴随着多次转型。在这些发展
中，早期英特尔的处理器开发留下了浓墨重彩的一笔。
斯的青睐。霍夫提出了一个设想：能否开发微型的通用计算机芯
片？不过，大多数人并无兴趣——在当时人们的心中，计算机就
应该是大型设备。但是霍夫并没有放弃，他以PDP-8为基础描绘
了通用芯片的雏形：通过芯片集成度的提升，使功能得以增强，
以集成电路的指令集为输入信号，以数据为输出信号。在设计
中，霍夫充分利用了计算机科学之父、人工智能之父阿兰·麦席森
·图灵（Alan Mathison Turing）和现代计算机创始人之一冯·诺伊
曼的思想，从存储器中读取指令并执行指令，将完成计算功能的
程序永久地储存于存储器中，使微处理器只运行程序，从而为微
型计算机的开发埋下了种子。1971年11月15日，英特尔发布世界
第一块大规模集成电路Intel 4004，其中第一个“4”代表客户订购
的产品编号，后一个“4”代表英特尔公司制作的第四个订制芯
片。Intel 4004集成了2000多个晶体管，该芯片与程序存储器、数
据存储器等已能构成完整的微型计算机。1973年，英特尔推出集
成4800个晶体管的8位微处理器8008及其改进型号8080，并用于
世界第一台微电脑“牛郎星”，开创了集成电路发展的新征程。
谦逊、低调的霍夫说：“如果我们没有在1971年发明‘4004’微
处理器，那么别的什么人也会在一两年里发明它。”然而，透过
霍夫的成长经历，便可以发现他与第一块大规模集成电路的“缘
分”并非偶然。1937年10月28日，霍夫出生于美国纽约州，他的
父亲是通用铁路信号公司的一名电气工程师，这使得年少的霍夫
对电学产生了浓厚的兴趣。霍夫在孩提时代便已对《联合收音机
目录》一书爱不释手，后来在伦塞勒理工学院攻读电子工程的学
士学位，其毕业论文题目是“晶体管中的电流转换方式”。后来，
霍夫在斯坦福大学攻读电子工程硕士和博士，其间对计算机产生
了浓厚兴趣，并在IBM 1620机上完成了第一次编程。1962年，霍
夫在完成了博士论文《适应性神经网络中的学习现象》后毕业，
直到进入英特尔前一直在斯坦福继续从事研究工作。
图11 Intel 4004
1968年，英特尔成立后，诺伊斯亲自打电话，邀请霍夫加
盟。那一年，著名导演斯坦利·库布里克（Stanley Kubrick）花四
年时间制作的巅峰之作《2001太空漫游》（ 2001： A Space
Odyssey ）上映。这是一部美国电影史上里程碑式的科幻片，当
时电影中的时间已经穿梭到了2001年，人类为寻找黑石的根源开
展木星登陆计划。木星登陆计划的飞船上载有船长大卫、飞行员
弗兰克以及高智能电脑“HAL9000”。在宇宙飞行过程中，
HAL9000得了妄想症发生错乱，令弗兰克和三名冬眠人员相继丧
命，最后从死亡线上回来的大卫一气之下关掉主脑系统后，
HAL9000“死亡”。最后，大卫在茫茫宇宙中，独自一人向木星进
发。
巧合的是，历史上的2001年正是英特尔的第一块大规模集成
电路问世30年，为此英特尔举办了“庆祝CPU诞生30周年”的纪念
活动，他们回忆说发明CPU受了《2001太空漫游》的启
发：“1968年的电影迷为HAL如痴如醉，它在科幻片中的表现令
世人着迷。即使是这部超前的杰出影片，也没有预测到个人计算
机及网络技术发展如此之快，今天的一切对那个时代的人来说都
是不可想象的。”“在那部影片上映后不久，我们公司的工程师霍
夫就发明了4004型CPU，它是为日本计算器厂商设计的——它奠
定了个人计算机发展之路的基础。”
英特尔说到的日本计算器厂商订单始于1969年6月20日，当
时霍夫在硅谷与从东京来的日本工程师会面。在与日方的讨论
中，霍夫认为日本工程师提出的6套芯片设计方案都过于复杂，
他曾回忆说：“我凝视着PDP-8型计算机，凝视着客户的设计方
案。我纳闷，他们这种计算器为什么要搞得这么复杂？”后来，
霍夫有了灵感——把“仓库”、“工场”和部件都放在一块芯片上，
这样既简单又成本低。然而，日本工程师却并不认同：“离远
点，别打扰我们。我们知道自己在做什么。”
在诺伊斯的支持下，霍夫开始了微处理器的研发之路，并说
服从仙童半导体过来的斯坦·马佐尔（Stan
Mazor）与其合作研
发。在研发中，霍夫认为芯片组的结构才是关键：“真正的关键
计算机，并把它造在一个芯片系统上。”1969年10月，在看到霍
夫的设计方案后，日本企业被说服了。不过，1971年初在收到
Intel 4004产品时，计算器的市场价格已经下跌，日本企业要求重
新协定价格。在谈判中，日本企业放弃了对“4004型”芯片的独占
权，霍夫兴奋不已，对销售人员说“谢天谢地！你们从客户那里
要回了将‘4004型’卖给其他客户的权力”。
不过，由于当时微型计算机的概念还很难为人所理解，一开
始英特尔自身的销售部门也并不看好微处理器的市场。“人们习
惯认为计算机是一种巨型而昂贵的装置，因此一定要保护它，看
守它，小心对待它，高效率地使用它，才合算，才值得。”在霍
夫等人的努力下，英特尔才逐渐将微处理器开发出来。1973年问
世的“8080型”微处理器首次使用了金属氧化物半导体（MOS）工
艺技术，在市场上广受好评，为微型计算机的发展铺平了道路，
而8080也成了工业标准。霍夫本人曾说：“我对微处理器在个人
计算机中的应用也感到非常惊讶。我没有想到人们会仅仅为了业
余的爱好而买微机，随着影像游艺机的发展，个人计算机成为人
们又一种娱乐工具。任何一位发明家如果能够创造出什么来提供
给人们娱乐，他就能获得成功。”
对于Intel 4004，摩尔认为，这在人类历史上是最具革命性的
产品之一。格鲁夫后来曾评价道：“这款微处理器在当时代表了
英特尔产品的未来，但在最初面市的15年，我们根本没有意识到
这一点。最终，这款微处理器成了英特尔商业领域的标志性产
品。”后来的发展证明，标准更高、要求更严的产品，才是加快
键。
系统级开发
1984年，赛灵思发明了第一块FPGA。FPGA可以自行定义模
式，这改变了传统集成电路的开发和验证的模式，为无晶圆厂的
设计公司发展奠定了基础。与此同时，晶圆代工厂模式正在中国
台湾探索。1987年，台积电建立的那一年，大智、硅统、扬智等
大批芯片设计公司成立，“Fabless+Foundry”模式得以确立。在垂
直分工的要求下，无晶圆厂设计公司专门从事集成电路设计，大
批没有制造能力的芯片设计公司不断涌现，台积电等企业得到了
发展。此时，微处理器和专用集成电路逐渐取代了通用集成硬件
大规模集成电路，提高了系统的可靠性与通用性。ASIC更快速、
灵活的开发特性，使其得到越来越多的用户青睐，而晶圆制造厂
的发展则助推了其模式的确立。后来，总的来说，基于掩膜方法
和现场可编程方法的ASIC制作快速发展，可编程逻辑器件——
PLD尤其是现场可编程逻辑器件——FPGA被大量地应用在ASIC
的制作当中，电子设计自动化EDA技术应运而生。
20世纪90年代，随着计算机和互联网的发展，美国民用集成
电路的市场比重才得以迅速扩展，而英特尔、德州仪器等企业也
借此契机巩固了其全球市场地位。在此之前的1989年底，美国在
与日本的动态存储器竞争中落败后，组建了“国家半导体咨询委
员会”，力求发展高附加值、创新性强的集成电路产品，加上美
国半导体制造技术科研联合体（Sematech）的组建，以及美国企
业果断的战略转型，美国的集成电路行业再次腾飞。在此次转型
中，美国的集成电路企业放弃了竞争激烈的动态存储器芯片领
域，以各种门电路、组合电路、触发器、计数器等组成的数字集
成电路等高附加价值为重点，其源头创新优势再次得到了发挥。
其间，以20世纪90年代美国克林顿政府实施的“信息高速公路”计
划为代表，美国政府在下游市场激励等方面的措施，对美国集成
电路的发展起到了推波助澜的作用。
20世纪90年代中期，在集成电路向集成系统转变的大方向
下，系统级芯片研发成功，数字集成电路设计者将采集、转换、
存储、处理和输入/输出（I/O）等多种功能集成到单个硅片上，
而这些功能单元则由可重复使用的知识产权模块组成。系统芯片
能够提高半导体器件的电性能，改善系统的可靠性，降低大多数
应用所需的印制电路板（PCB）面积，成为业界的共同选择。
在系统级芯片的开发中，实现手段可分为软核实现（在数字
集成电路中采用下载IP核的方式嵌入软核处理器）和硬核实现
（在数字集成电路中嵌入硬核处理器）。SoC内部单元在设计时
都是以知识产权模块的形式集成在一起，大量复杂的IP需要投入
大量的时间和精力才能开发，因而一批专业提供集成电路知识产
权模块服务的企业应运而生。在这些企业中，典型的如ARM公
司，其发展加快了产品设计的速度，缩短了产品的面市时间。
21世纪以来，英特尔提出的“钟摆战略”（Tick-tock）模式、
光刻机的发展等延续了摩尔定律的发展路径。与此同时，在半导
体行业增速趋缓、先进工艺研发费用提升与大规模晶圆厂投入加
厂”模式，其间的合作也日渐增多。其中，德州仪器、瑞萨、意
法半导体等逐渐剥离其生产部门，选择了以“不以加工为主业”模
式运营来减少投入、提高利润。2014年，格罗方德收购IBM的微
电子业务，更是这一趋势的延续。可以说，在28纳米以下，尤其
是10纳米以下，“轻晶圆厂”模式将得到更多的青睐。
2010年以来，全球的移动通信和智能终端快速发展，集成电
路行业迎来了新一轮的发展高潮。此时，尽管不少企业已经涉
猎“轻晶圆厂”模式，但是英特尔和三星则始终保有其自有生产
线，虽然也涉及代工业务。
由此可见，在集成电路这个飞速发展的行业，产品迭代的过
程日趋激烈。如果无法准确找到痛点和解决痛点并最终实现商业
目标，就必然错失发展机遇；错失发展机遇，不仅仅意味着竞争
力的下降，更意味着技术差距的不断扩大。对于一个国家、一个
区域、一个企业来说，这或许意味着时不再来。
2．产业的转移
百舸争流千帆竞，乘风破浪正远航。坚持系统思维，统筹国
家战略和市场机制，统筹推进科技、管理、组织、商业模式升
级，这也是美国、欧洲、日本和韩国集成电路发展的启示。
数据来源：国际半导体产业协会（SEMI）
注：中国台湾、香港地区未统计在内
图12 各国（地区）的半导体市场规模
在全球集成电路产业链的垂直分工中，源头创新是集成电路
发展的根本动力。在美国集成电路的早期发展中，美国国家科学
基金会（NSF）、国防部先进研究项目局等通过超高速集成电路
等项目，对集成电路的研发提供了大量资源。统计数据表明，
1958—1976年美国半导体产业研发支出中的43％源于政府的财政
投入，这成就了美国在集成电路领域的技术优势。后来，日本、
韩国的先后赶超，核心还是技术的自主创新，攻克了精密制造的
各个壁垒，实现了材料科学以及氧化、光刻、扩散、外延等工艺
技术的有机集成。其中，仅以集成电路所使用的高精密材料为
例，日本在光刻胶、溅射靶材、CMP材料、掩膜板、电镀液、封
装基板、引线框架、键合丝等方面形成了全方位优势，为其之后
在上游的布局奠定了基础。
美国是世界半导体工业的发源地，其中硅谷、得州和波士顿
三大地区在早期的发展中较为典型。以硅谷为起点，风险投资在
美国得到了快速发展，而美国从1958年的《小企业投资公司法》
到1993年的《信贷担保法案》等推动和规范风险投资发展的法律
出台，则进一步保障了美国的风险投资和集成电路行业的发展。
同时，国防需求作为集成电路发展的源动力，催化了美国集成电
路产业的早期发展。在早期阶段，美国军用集成电路市场占比高
达80％以上，甚至直到20世纪90年代初期军用市场仍然占总市场
的约40％。
硅谷的风险投资和产业集群发展历程，可以追溯至1939年。
那一年，斯坦福大学的教授弗雷德里克·特曼（Frederick
Terman）在大学里选择了一块空地，鼓励学生在此“创业投
资”（Venture Capital，当时的模式与后来的“风险投资”有一定的
区别）。由此，特曼的学生威廉·休利特（William R．Hewlett）
和戴维·帕卡德（David Packard）在车库里创建了惠普（Hewlett-Packard）。第二次世界大战后，特曼回到斯坦福大学当校长，他
于1951年把部分校园区域划出成立斯坦福科技产业园，由此创立
了全球第一个大学产业园。在仙童半导体发展之时，斯坦福科技
产业园已初具规模。
20世纪60年代，在硅谷的风险投资和集成电路初步发展的同
时，美国东海岸地区的环波士顿市外缘绕行的128号公路两侧已
形成微电子、航天、国防等产业领域的企业集聚，被称为“美国
的技术公路”。20世纪80年代前，“128号公路”的电子信息企业数
量多于硅谷，再加上大波士顿地区的哈佛大学、麻省理工学院、
波士顿大学、东北大学等60多所高等院校的支持，及其所培养的
高水平科学家、工程师和技术人员，“128号公路”似乎更有理由
发展成为美国电子信息发展的核心集群。
由于“128号公路”两侧的企业多由麻省理工学院和哈佛大学
的教职员工创立，其技术转移和成果转化早在第二次世界大战前
便开始，因而其底蕴也在与硅谷的竞争中不落下风。二战后，随
着美苏争霸的到来，美国政府投入巨资进行军用技术研发，大批
订单涌进了“128号公路”和得州地区，“128号公路”地区已经成为
美国著名的电子信息重镇。在得州，美国的航天基地设于此，而
当时航天科技是新的发展热点，因而德州仪器发展集成电路也是
顺理成章的。
事实上，1980年以“128号公路”为核心的周边地区在美国计
算机行业的市场份额还占34％。在此之前，随着王安实验室
（Wang Laboratories）等著名企业或研发机构的入驻，“128号公
路”迎来其在电子信息领域的“尖峰时刻”。然而，自此之后，“128
号公路”在与硅谷的电子信息竞争中落败。从表象上看，这是因
为军用订单的减少，但是还有更深的时代背景和文化根源。
从时代背景看，当时的个人计算机已经得到了快速发展，以
军用订单为主的“128号公路”更侧重于大型计算机的开发，战略
转型十分困难。事实上，日本当时在动态存储器领域实现对美国
的赶超，也有这方面的原因。
层的文化原因。相比于硅谷的美国西部拓荒“牛仔文化”，大波士
顿地区作为美国较早发展的贸易和工业基地，更崇尚“绅士文
化”。相对来说，硅谷到处可见权威，却从不迷信权威，诺伊斯
与肖克利的故事便能生动地说明这一点。在“仙童军团”的文化熏
陶下，诺贝尔奖、图灵奖和香农奖的获奖者与初出茅庐的年轻人
共事，而年轻工程师则很少会因此而循规蹈矩，企业内部较传统
行业更注重扁平化。
面对这种局面，不少人对此进行了总结和反思。在戴维·兰普
（David Lampe）编辑出版的文集《麻州奇迹：高科技与经济复
兴》（ The Massachusetts Miracle—High Technology and Economic Revitalization ），及其与苏珊·罗斯格兰特（Susan Rosegrant）合
著的《128公路：关于波士顿高科技社会的经验与教训》（ Route
128—Lessons from Boston's High-Tech Community ）中，对“128号
公路”的兴衰进行了反思。1994年安娜丽·萨克瑟尼安（Annalee
Saxenian）所著的《区域优势：硅谷与128公路的文化与竞争》
（ Regional Advantage—Culture and Competition in Silicon Valley and Route 128 ）一书对此进行了更为深入的总结，该书一经发行
便“一石激起千层浪”，获“1994年度美国出版界、商界和管理界专
业/学术奖项提名”。在书中，萨克瑟尼安发问“为什么硅谷的产业
发展再度繁荣而麻州128地区却持续衰落？”并给出了答案，“虽
然有着相近的历史和技术优势，硅谷培育出了既分权又合作的产
业制度，128地区的企业却为单兵作战和自给自足的模式所主
导。”在100多次的采访后，萨克瑟尼安认为硅谷鼓励开放、倡导
分权、崇尚变革、宽容失败、支持冒险，“128号公路”垂直整
资、智力资源、创新技术在硅谷转化为层出不穷的新企业，“128
号公路”则固步自封。
硅谷与“128号公路”的竞争可谓是美国集成电路研发集群的
缩影。与研发相比，美国的半导体制造工厂则相对分散：英特尔
在美国的工厂设置于亚利桑那州、新墨西哥州和俄勒冈州，美国
唯一拥有动态随机存储器工厂的制造商镁光将工厂设在爱达荷
州、犹他州和弗吉尼亚州，德州仪器在缅因州和得克萨斯州设有
制造工厂，格罗方德的总部设在加利福尼亚州。
东亚与欧美的竞争
与美国相类似，欧洲集成电路的发展也与其源头创新的投入
分不开。自20世纪90年代以来，欧洲企业在面对东亚晶圆制造能
力的竞争中趋弱，取而代之的是以其研发能力为基础，在集成电
路设备、芯片设计、物联网芯片等领域的细分市场中形成特色。
欧洲的特色形成，与其公共研究机构的科技积淀分不开，也与其
产业政策密切相关。从公共研究机构的科技积淀来看，欧洲是较
早开展半导体研究的地区，比利时的欧洲微电子研究中心、德国
弗朗霍夫研究院集成系统与设备技术研究所（Fraunhofer
IISB）、法国原子能委员会电子信息技术研究所等多家研究机构
均具备了世界级的研究水平。其中，法国原子能委员会旗下的电
子信息技术研究所是微纳技术与应用研发的领先机构，与无线、
生物、医疗、光学等业界公司合作开发高端的芯片制造等技术。
代，英特尔公司成功研发了通用型微处理器单元，将半导体产品
市场从专用型推向了通用型。通用型微处理器单元的研制，在使
英特尔公司成为半导体行业领先者的同时，也为个人计算机的发
展埋下了种子。个人计算机发展后，动态随机存取存储器需求快
速扩展，而日本企业在超大规模集成电路计划的推动下实现了量
产和升级。日本在动态存储器上对美国的赶超，除了技术上的集
成研发因素外，还有其更深的市场背景。美国早期的集成电路市
场以军用市场为主，而日本在战后协定的约束下以民用市场为
主。所以，尽管日本的超大规模集成电路计划对标的企业是
IBM，但是其所对标的下游市场实际上有着本质差异：IBM的客
户主要是大型机构的核算和数据处理部门，这些机构往往不需要
小型计算机；日本企业在实施超大规模集成电路计划的1976—
1979年，以苹果为代表的小型计算机开发已经兴起，而日本集成
电路企业也主要着眼于这类下游市场。
可以说，日本集成电路行业腾飞的起点，源于其在1976—
1979年实施的日本超大规模集成电路计划。20世纪80年代，日本
的存储芯片快速发展时，1929年出生的川西刚从半导体的开发工
程师干起，直至任日本东芝公司半导体事业部的最高负责人。
1982年，东芝投资340亿日元，由川西刚带领1500人的团队开始
实施了“W计划”，3年后东芝量产了1MB动态随机存取存储器，
成为当时世界上容量最大的动态随机存储器芯片，为日本的集成
电路产业开拓国际市场奠定了基础。此后，川西刚又协助东芝、
IBM及西门子的联盟发展了动态随机存储器技术。川西刚后来所
著的《我的半导体经营哲学》一书收录了川西刚的经验、观察和
1986年，时任东芝公司半导体事业部部长的川西刚，受到三
星的邀请参观其新建的半导体工厂。在回访中，三星组织庞大的
考察团对东芝进行了考察，并挖走了川西刚。此时，三星已在半
导体领域有所积累，其在1983年建厂前用半年时间收集和分析的
信息，已转化为企业的显性和隐性知识，而三星对技术和市场也
已有了较为深入的理解。同时，1981年韩国发布《半导体工业综
合发展计划》后，除三星外，现代、LG和大宇也加紧布局，四大
集团逐步成为IBM、德州仪器和英特尔的竞争对手，并逐步掌握
了动态随机存储器的基础制造能力，其中三星的动态存储器芯片
技术已经达到了64KB（1984年）和256KB（1986年），与日本的
差距正在缩小。川西刚到任后的时期，正值三星在韩国政府支持
下的“逆周期投资”开始之时，三星借此于1989年量产4MB动态随
机存储器，与东芝成齐头并进之势。
1990年，美国、日本、联邦德国、法国和英国政府联合签订
的干预外汇市场协议——“广场协议”（Plaza Accord）已有5年，
日元大幅度地升值，对日本以出口为主导的产业产生相当大的影
响。对此，日本从1986年起大幅下调基准利率，形成了经济泡
沫。1991年经济泡沫破灭，日本陷入战后最大的经济不景气状
态。作为应对策略，东芝、日本电气等日本企业大幅降低集成电
路投资，并裁撤了多个部门。此前就已崇尚“逆周期投资”的三星
自然不会放过机会，以此为契机大量引进日本的技术人员。1992
年，三星超过日本电气成为全球最大的动态存储器生产商，在全
面赶超日本企业的道路上越走越远。
国的“逆周期投资”等战略因素外，实际上还有更深的时代背景：
动态存储器技术通用后，日本原有的技术研发优势，为韩国规模
经济下的价格优势所取代。20世纪90年代中后期，三星的“双向
型数据通选方案”得到美国半导体标准化委员会的认可后，日本
的集成电路企业原有生产线需要按新标准设计，从此让位于新进
的韩国和中国台湾企业。
1985年，在韩日芯片公司激烈竞争的同时，最早进入美国大
型公司最高管理层的华人、德州仪器的张忠谋博士回到中国台湾
地区，并于1987年创办了全球第一家专业代工生产芯片的台积
电。1997年，同样从德州仪器回到中国台湾的张汝京，创办了世
大积体电路制造公司（简称世大）。台积电和世大均专注于垂直
分工链条中的晶圆代工业务，以其为代表的中国台湾企业在国际
集成电路行业竞争中已经站稳了脚跟。2000年，世大的股东中华
世大，将世大出售给台积电，张汝京离职。在此之前的1999年，
川西刚被提名为世大的董事长，后来张汝京在创办中芯国际时又
出任中芯国际独立董事。
在这一年，美国加州大学的华人科学家胡正明领导的团队，
发明了立体型结构的鳍型晶体管，从此集成电路芯片的制造技术
由两维的平面技术发展成三维的立体技术。此后不久，台积电聘
请胡正明出任首席技术官，此后台积电逐步成长为国际鳍型晶体
管技术发展的重要力量。三维立体鳍型晶体管技术的发明和发
展，解决了当时摩尔定律能否延续的难题，而台积电在国际芯片
产业竞争中的实力也因此不断增强。
在上海浦东张江高科技园区创办了中芯国际集成电路制造有限公
司（简称中芯国际）。中芯国际是中国大陆第一家拥有8英寸和
12英寸生产线的专业晶圆代工厂，2001年9月25日，中芯国际第
一片0.13微米技术的芯片顺利完成，创造了从打桩建厂房到产出
第一片芯片只用了12个月的世界纪录。2003年，刚刚成立不到3
年的中芯国际收购了摩托罗拉（天津）的8英寸生产线，创造了
集成电路制造产业蛇吞象的经典案例。同时，中芯国际还在北京
亦庄开发区建造了中国大陆第一条12英寸集成电路生产线，再次
创造了历史。中芯国际在短短3年内，从无到有建立了3条8英
寸、1条12英寸的生产线，初步完成了基础生产能力的积累，一
跃而成为中国最大、世界四大集成电路芯片代工企业之一。自
此，东亚地区的中国海峡两岸、韩国和日本已成为全球集成电路
制造领域的重要集聚地，而东亚地区则成为全球集成电路最大的
市场，2017年中国集成电路市场份额已占全球的55％以上。
整体上看，尽管20世纪90年代英特尔再次超越了日本企业，
伴随着全球化进程的加快、垂直分工的日益深入，美国集成电路
制造向东亚地区转移的态势已经显现。继日本后，韩国和中国台
湾地区的集成电路行业不断发展，中国大陆也在加紧布局集成电
路产业，这使得东亚地区的制造能力和市场份额均得到了提升。
3．赶超与被赶超
在集成电路行业，全球范围内的每一次技术升级都伴随模式
创新，谁认清了技术、投资和模式间的关系，谁才能掌握新一轮
电路（VLSI）计划便是例证。日本的集成电路产业发展较早，在
20世纪60年代便已经有了研究基础，发展至今经历了从小到大、
从弱到强、转型演变的历史，其中从1976年3月开始实施的超大
规模集成电路计划是一个里程碑。
日本集成电路的起点
在超大规模集成电路计划实施前，日本的集成电路行业已经
有了一定的基础。作为冷战时期美国抵御苏联影响的桥头堡，日
本的集成电路发展得到了美国的支持。1963年，日本电气公司便
获得了仙童半导体公司的平面技术授权，而日本政府则要求日本
电气将其技术与日本其他厂商分享。以此为起点，日本电气、三
菱、夏普、京都电气都进入了集成电路行业。在日本早期的集成
电路发展中，与美国同期以军用市场为主不同的是，日本在引进
技术后侧重于民用市场。究其原因，第二次世界大战后，日本的
军事建设受限，在美苏航天争霸的过程中日本的半导体技术只能
用于民间市场。正是如此，日本走出了一条以民用市场需求为导
向的集成电路发展之路，并在20世纪70年代和80年代一度赶超美
国。
日本政府为集成电路的发展制定了一系列的政策措施，例如
1957年制定的《电子工业振兴临时措施法》、1971年制定的《特
定电子工业及特定机械工业振兴临时措施法》和1978年制定的
《特定机械情报产业振兴临时措施法》，加上民用市场的保护使
20世纪70年代，在美国施压下，日本被迫开放其半导体和集
成电路市场，而同期IBM正在研发高性能、微型化的计算机系
统。在这样的背景下，1974年6月日本电子工业振兴协会向日本
通产省提出了由政府、产业及研究机构共同开发“超大规模集成
电路”的设想。此后，日本政府下定了自主研发芯片、缩小与美
国差距的决心，并于1976—1979年组织了联合攻关计划，即超大
规模集成电路计划，计划设国立研发机构——超大规模集成电路
技术研究所。此计划由日本通产省牵头，以日立、三菱、富士
通、东芝、日本电气五家公司为主体，以日本通产省的电气技术
实验室、日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究
所为支持，其目标是集中优势人才，促进企业间相互交流和协作
攻关，推动半导体和集成电路技术水平的提升，以赶超美国的集
成电路技术水平。项目实施的4年间共取得上千件专利，大幅提
升了日本的集成电路技术水平，为日本企业在20世纪80年代的集
成电路竞争铺平了道路，取得了预期的效果。
把握世界竞争大势、研判未来发展方向，需要凝聚力量、统
筹协调的专业认知作为支撑。尽管事后看，日本的超大规模集成
电路计划实施效果非常理想，但是实施过程却并不顺利。根据前
期测算，计划需投入3000亿日元，业界希望能够得到1500亿日元
的政府资助，后来实施4年间共投入737亿日元，其中政府投入
291亿日元。其间，自民党信息产业议员联盟会长桥木登美三郎
多次努力，希望政府追加投入，但是未能如愿。政府投入未及预
期，参与企业的士气受到了一定程度的打击。当时，参与计划的
觉，而且并未料到竟然研制出向IBM挑战的产品。”投入不及预
期，再加上研究人员从各企业和机构间临时抽调、各行其道，一
时间日本的超大规模集成电路计划开发很不顺利，不同研究室人
员间互相提防、互不往来、互不沟通的现象十分普遍。
此时，垂井康夫站了出来。垂井康夫1929年出生于东京，
1951年毕业于早稻田大学第一理工学院电气工学专业，1958年申
请了晶体管相关的专利，是日本半导体研究的开山鼻祖，1976年
超大规模集成电路技术研究会成立时被任命为联合研究所的所
长。垂井康夫在当时的日本业界颇具声望，他的领导使各成员都
能信服。垂井康夫对参与方进行积极的引导，指出参与方只有同
心协力才能改变基础技术落后的局面，在基础技术开发完成后各
企业再各自进行产品开发，这样才能改变在国际竞争氛围中孤军
作战的困局。垂井康夫的努力，很快为研发人员所接受，各家力
量得到了有效的融合，而历时4年的风雨同舟、协同努力成了日
本集成电路产业发展的最好推力。
除垂井康夫外，当时已从日本通产省退休的根岸正人功不可
没。当时，超大规模集成电路技术研究会设理事会，日立公司社
长吉山博吉担任理事长，但是在真正的执行过程中，根岸正人发
挥了很好的协调作用。根岸正人有多年推动大型国家研究计划的
经验，他对计划各参与方的能力、利益诉求都颇为了解，在计划
中通过其有效的沟通化解了冲突，为垂井康夫成功地凝聚团队做
了背后的铺垫。
可以看出，在集成电路的研发攻关中，除了资金和资源投入
计划的组织架构来看，除垂井康夫领导的联合研究所外，先前成
立的两个联合研究机构也参与了超大规模集成电路计划，分别是
日立、三菱、富士通联合建立的计算机综合研究所，以及由日本
电气和东芝联合成立的日电东芝信息系统。三个研究所分别从事
超大规模集成电路、计算机和信息系统的研发，其中联合研究所
负责基础及通用技术的研发，另两个研究所则负责实用化技术开
发（重点为64KB及256KB内存芯片的设计及开发）。
在各方的协同努力下，参与方都派遣了其最优秀的工程师。
来自各地的工程师们肩并肩地在同一研究所内共同工作、共同生
活、集中研究，在微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技
术、集成电路设计技术、工艺技术和测试技术上取得了突破。其
中，联合研究所主要负责微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结
晶技术的攻关，其他技术的通用部分也由其负责，实用化的开发
则由另两个研究所负责。具体来看，六个研究室中，分别由不同
企业负责协调：第一、第二、第三研究室主要攻关微细加工技
术，分别由日立富士通和东芝负责协调；第四研究室攻关结晶技
术，由工业技术研究院电子综合研究所负责协调；第五研究室负
责工艺技术，由三菱负责协调；第六研究室攻关测试、评价及产
品技术，由日本电气负责协调。
微细加工技术是计划的重心，从联合研究所的研究成果来
看，日本当时开发了三种电子束描绘装置、电子束描绘软件、高
解析度掩膜及检查装置、硅晶圆含氧量及碳量的分析技术等。垂
井康夫评估说，计划实施完毕后日本的半导体技术已和IBM并驾
解，其更高质量、更高性能的动态随机存储器芯片为日本赶超美
国提供了机遇。从1980年至1986年，日本企业的半导体市场份额
由26％上升至45％，而美国企业的半导体市场份额则从61％下滑
至43％。
1980年，联合研究所的研究工作已全部结束，而另两个研究
所则追加资金（共约1300亿日元）作进一步的技术开发，以1980
年至1982年为第一期，1983至1986年为第二期。这些系统化的布
局为日本的半导体行业腾飞发挥了至关重要的作用。从人员来
看，计划开展期间的联合研究所研发人员数量为100人左右，计
算机综合研究所的研发人员数量为400人左右，日电东芝信息系
统则为370人左右。在后续投入阶段，研究人员数量减少，1985
年计算机综合研究所研发人员已减至90人左右，而日电东芝信息
系统则减至30人左右。尽管联合研究所研发人员相对较少，但事
关各企业的未来发展基础，因此各企业都派遣一流人才参与。在
此过程中，垂井康夫对各企业都十分了解，点名要求各企业派遣
其看中的人才。
在实施超大规模集成电路计划及后续的资助计划后，1986年
日本半导体产品已占世界市场的45％，超越美国成为全球第一半
导体生产大国。1989年，在存储芯片领域，日本企业的市场份额
已达53％，与美国该领域37％的市场份额形成了鲜明对比。在日
本企业的巅峰时期，日本电气、东芝和日立三家企业排名动态存
储器领域的全球前三，其市场份额甚至超90％，与之相比，美国
德州仪器和镁光科技则苦苦支撑。
在互联网等新趋势来临的时候，抓住了就是契机，错失了就
是危机。在英特尔向技术要求更高的微处理器的战略转型、三星
的逆周期投资、台积电的垂直分工竞争中，20世纪90年代后日本
半导体行业在国际竞争中受到越来越大的挑战，其国际竞争力下
滑。21世纪以来，这种趋势更加明显。在此情境下，大规模的业
务重组和整合、专注细分市场成为了日本企业的应对策略。例
如，日本电气和日立将各自的存储器业务剥离，整合成立了尔必
达（Elpida）；东芝和富士通以汽车电子和数字家电为核心开展
业务合作；2008年东芝和索尼成立合资公司，索尼在长崎半导体
业务出售给新成立的合资公司；三菱电机和日立（非存储器的半
导体业务）合资成立瑞萨科技（Renesas）。
这些战略合作的达成，有其内在的规律：在垂直分工、逆周
期投资的大背景下，日本企业在与中国台湾、韩国的动态存储器
产品竞争中已无优势，进而将产品重心转向了系统级芯片市场。
21世纪初，尔必达是日本仅存的一家动态存储器企业，但还是在
与三星的竞争中落败，于2012年2月破产后被镁光科技并购。在
日本企业的这一轮转型中，东芝是较早开始转型的企业，2001年
底便宣布退出通用动态存储器领域，次年四月成立系统级芯片研
发中心，专注并加大系统级芯片的投资，此后还与索尼、日本电
气、富士通、瑞萨等在系统级芯片开发方面采取了战略合作。在
企业自身转向系统级芯片开发的同时，日本经济产业省还借鉴超
大规模集成电路计划的联合研究所开发经验，于2002年推动东
（ROHM）、索尼、夏普、三洋电机等11家企业成立尖端系统级
芯片基础技术开发公司（Advanced SOC Platform Corp），共同推
动系统级芯片工艺标准化和知识产权共享。
日本企业的转型战略有其合理之处：一方面，由于数字产品
的普及和繁荣，系统级芯片市场前景广阔；另一方面，日本企业
转向汽车电子等领域的系统级芯片市场，也可以与日本在汽车等
领域的制造优势协调发展。在向图像传感器、汽车电子和功率半
导体等专用集成电路领域的转变中，以三菱电机为代表的日本企
业在全球绝缘栅双极型晶体管厂商中占据了优势，索尼在CMOS
图像传感器领域占据了高端市场，信越化学等企业在硅晶圆、光
刻胶、键合引线、模压树脂及引线框架等全球半导体材料市场中
的份额占绝对优势。
以日本的材料企业为例，松下电工是世界半导体塑封料、
PCB基板材料大型生产企业，三菱化学的光学膜、记录材料处于
世界前列，三菱综合材料是全球大型多晶硅生产企业之一，日立
已成为异方性导电胶膜的世界最大生产厂家，住友电工是日本最
大的电工材料企业并成为挠性印制电路板的重点生产厂，住友化
学是世界偏光片的大型生产厂家、供应生产彩色滤光片及半导体
工程用原材料的主要厂商之一，旭化成是半导体用光掩膜的主要
生产制造厂商之一，凸版印刷是全球领先的光掩膜制造厂商之
一，大日本印刷株式会社是全球最大的光掩膜和彩色滤光片制造
商。在设备企业中，东京电子是沉积设备、涂布/显像设备、热处
理成膜设备、干法刻蚀设备、清洗设备和测试设备的重要厂商，
迪恩仕（Dainippon Screen）以核心图像处理技术为杠杆为洗净、
刻蚀、显影、涂布等工艺提供设备，爱德万（Advantest）是全球
最大的集成电路自动测试设备供应商之一，日立提供了玻璃基板
表面检查设备、曝光机、湿制造工艺设备等产品。
图13 日本九州的半导体产业集群
日本企业的转型战略，也与其文化有一定的关系。在集成电
路行业，以设备维护为例，日本半导体企业建立新的半导体工厂
后一定会彻底清扫，再小心翼翼地搬入设备等待正常运转，所有
设备安置妥当后才开始生产。与之相比，韩国半导体企业在厂房
建成后粗略打扫便开始安装机器设备，让洁净室在全天候运转的
同时使用高频的过滤器，以加快生产步伐。从洁净工艺的要求
看，日本的做法似乎更为合理，然而这意味着“间隔期”内已有投
入的折旧成本上升。旅日学者俞天任在《只能做汽车的日本人》
一文中写道：“和天生具备把复杂的事情简单化的美国人相比，
日本人有一种把简单的事情复杂化的倾向，这种天性在制造业上
的反映就是日本人设计的产品特别复杂，而习惯了复杂的日本人
合起来”，在日本九州岛的集成电路发展中可见一斑。
九州岛的启示
九州岛在日本被称为“硅岛”，1967年三菱电机在熊本县开始
组建集成电路的生产体系，是日本九州地区的集成电路发展起
点。此后，东芝、日本电气进入，在当地建设集成电路工厂。集
成电路的生产需要高纯度的水、充足的电力供应和便捷的交通，
九州阿苏山周边的山泉水、充沛的电力供给，以及九州岛的5个
机场，再加上当地的人力资源、政策优惠等条件，吸引了日本企
业集聚。20世纪80年代初，日本的集成电路发展迎来了高峰期，
此时九州生产集成电路已近日本的40％。不过，当时九州以生产
和组装为主，而研发与设计大多集中于东京、大阪与神户。
日本的九州加工区响应20世纪80年代日本政府的工业地产政
策，加快了九州老工业基地的改造，逐步实现了从重化工业为中
心到以加工工业为中心的转型。在此之前的20世纪60年代，钢
铁、化工、机械、窑业集中的北九州市曾经历了严重的环境污
染，许多市民患上了哮喘，1968年震惊世界的八大公害事件之一
的米糠油事件（多氯联苯污染事件）就在这里发生。对此，北九
州市通过主动立法、设立公害监测中心，以及与企业协作的策
略，恢复被污染的生态环境。实践证明，绿色生产技术的开发不
仅没有降低企业的经济收益，反而推动了企业的技术升级。在技
术升级的过程中，北九州通过学术研究城的规划吸引大学和研究
机构集聚，并出资成立北九州产业学术推进机构，推动大学、研
究机构与企业的合作。在此过程中，北九州通过完善知识产权和
金融支持制度，保护知识产权，促进了技术转移。北九州还通过
政府部门、企业和大学的协作，建立了废弃物处理技术、再生利
用技术的“实证研究区”。这些努力使北九州得以突破原有的产业
结构，实现从钢铁、造船等重工业向集成电路、汽车产业的转
型，并成为“绿色城市”。可以说，北九州是日本从重工业向集成
电路等产业转型的缩影。
图14 日本九州半导体产业集群中的各环节企业数量
在集成电路发展历程中，九州的第一大城市福冈利用人工填
海得到的土地建立了硅岛高新科学园区，同时在大学、科研院所
高度集聚的地区设立了“硅岛科学园地产基金”。在基金的支持
下，园区进行了很好的规划，研发地区的医院、博物馆、居住区
等设施一并俱全，减少了入园企业的科技开发风险，同时对技术
含量高、市场前景好的中小企业进行扶持。后来，硅岛科学园模
后来，日本企业在美国、韩国的竞争压力下转型，九州的半
导体企业转向了图像传感器、汽车电子和功率半导体等领域。其
中，索尼自2012年推出全球首款“堆叠式结构”CMOS图像传感器
以来表现抢眼，其应用已逐步延伸至汽车、安全和医疗等领域。
在汽车电子领域，瑞萨在剥离冗杂业务后，以车用半导体为核心
开展布局，研发和生产汽车微控制器、多用途微控制器等。在全
球的功率半导体行业中，富士、日立、三菱、瑞萨及东芝与美国
的仙童半导体、丹麦的丹弗斯、德国的英飞凌、瑞士的ABB等开
展竞争，在绝缘栅双极型晶体管上具有一定优势。另外，三菱电
机等也已开始引入新型的混合碳化硅产品。
在转型期间，2002年5月日本九州半导体创新协议会作为经
济产业省推出的《产业集群规划》在创新支持、技术研究、商务
合作、人才培养等方面为企业提供了支撑。例如，九州半导体创
新协议会设立了“创新支援团商务支援事业”，组建引领企业成长
的商务支援的专家组，根据会员企业的发展阶段，针对面临的产
品鉴定、市场评估和开拓、投资咨询等经营问题，派遣专业人士
到各企业提供支持。创新支援的具体内容包括商业计划书的评
价、总体经营的咨询、新技术和新产品的鉴定与评价、技术合
作、市场开拓支持、市场信息提供、新产品新业务的企划、知识
产权战略、投资资金支持等。
4．再造三星
技术创新与逆周期投资的并进，是后来者进军集成电路行业
时破解资源不足、提升发展能力的必然选择。然而审时度势并非
易事，系统性、全局性的战略思维背后是坚定的定力。
图15 李秉喆创立的三星商会
三星的雏形
如果问21世纪初谁是英特尔的对手，那么除了AMD外，很多
的加大、规模效应的发挥，全球的垂直一体化芯片制造商已经较
早期发展时明显减少，而英特尔和三星则是IDM中为数不多的杰
出代表。
1938年，毕业于日本早稻田大学政经科的李秉喆考察了朝鲜
半岛和大半个中国后，创立三星商会，开始向中国东北出口农食
产品的贸易。在朝鲜半岛，“三”意为大、多、强，“星”则意为清
澈、明亮、深远、永放光芒，这是李秉喆创立三星的初衷。白手
起家的李秉喆被韩国同行誉为“创业之神”，逐渐使三星具备了世
界级企业的雏形。
20世纪70年代，三星已经在家电领域有所积累。李秉喆发
现，影响家电性能的核心便是芯片，由此萌发了进军芯片开发的
想法。1983年，李秉喆决定正式进军半导体行业，他说：“这个
项目，三星赌上了全部。”应该说，李秉喆的这个决定，是经过
深思熟虑后做出的。此前的韩国在半导体技术上无任何优势，政
府和李秉喆周围的人都不看好这个决定，只有从美国乔治·华盛顿
大学学成归来的三子李健熙说：“爸，就算只有我一个人，也要
试试那件事！”李秉喆决定让李健熙放手一试，李健熙先后50多
次前往硅谷引进技术和人才，最终还是未果。不过，经历两次石
油危机后，李秉喆敏锐地意识到身处资源匮乏的韩国，半导体才
是三星的未来：“一定要在我闭眼之前开始这个事业，这样三星
才会安然无恙。”
逆周期投资
起之道。1987年，在经历了内存价格暴跌后，当时的三星半导体
仍无任何盈利。这一年，李秉喆去世，李健熙接任三星集团会
长。“越是困难，就越要加大投资”是李健熙的半导体经营理念。
这一经营理念的来源，与李秉喆的教诲有关。李秉喆奉行“石桥
也要敲一敲再过”的理念，而在父亲的熏陶下，“做一名好的倾听
者”成为李健熙的座右铭。李健熙在管理中不轻易发言，做指示
前会问6个问题：“为什么要开创这个事业？为什么要选这个地理
位置？为什么要在这个时期？为什么要选这个人？资金投入值不
值得？这样做的目的是什么？”由此可见，逆周期投资也是李健
熙深思熟虑后的决定。
后来的结果证明，李健熙的判断是对的。1987年，美国向日
本发起半导体的反倾销诉讼，双方达成出口限制协议，内存价格
回升，三星在这一轮的投资中崛起，实现了经营盈利、技术升
级。20世纪90年代，三星面临被美国的倾销控诉时，李健熙敏锐
地抓住时任美国总统克林顿重视硅谷的特点，向美国白宫、议
会、贸易及科技部门人员进行游说：“如果三星无法正常制造芯
片，日本企业占据市场的趋势将更加明显，竞争者的减少将进一
步抬高美国企业购入芯片的价格，对于美国企业将更加不
利。”因此，美国仅象征性地向三星收取0.74％的反倾销关税，三
星度过了危机，而三星也由此建立了全球化的公关团队。
后来，三星的动态随机存取存储器“双向型数据通选方案”被
美国半导体标准化委员会认可，成为与微处理器单元匹配的对
象。新标准再次对日本集成电路产业造成了冲击，需要按新标准
国和中国台湾企业开始反超日本。
2008年，全球性的金融危机爆发，动态随机存取存储器价格
暴跌。此时，三星再次开启“逆周期投资”模式，将前一年的利润
全部用于扩大产能。动态随机存取存储器价格跌破原材料的成本
价，德国动态随机存取存储器厂商奇梦达（Qimonda）于次年破
产，日本的尔必达在支撑4年后被镁光收购，日本东芝的闪存业
务则于2017年被美国贝恩资本收购。奇梦达破产后，浪潮集团收
购奇梦达中国研发中心，改制重建并更名为西安华芯半导体有限
公司；2015年，紫光集团旗下紫光国芯股份有限公司收购西安华
芯半导体有限公司并更名为西安紫光国芯半导体有限公司。2017
年，韩国两大企业三星和海力士半导体占据全球约3/4的市场份
额，而这一年三星超越英特尔成为全球最大的半导体厂商。
从某种角度上看，三星的逆周期策略也可以用“集中优势兵
力、重点突破”来形容。在投资过程中，三星除了碾压对手外，
还在低潮期大规模地招揽人才、提升技术，从长周期来看具有合
理性。在具体的执行过程中，李健熙作为三星集团的会长拥有最
高的决策权，但是各业务部高管也有独立的决策权。在会长与业
务部高管间，三星还设立了搜集、分析信息和决策支持的秘书
室，其概念源于第二次世界大战中日本的参谋组织。李秉喆曾留
学日本，深受日本文化的影响，而三星的秘书室于1959年在曾任
日军大本营作战参谋的濑岛龙三帮助下建立。20世纪70年代，李
秉喆在业务扩张中参照三菱、三井等经验加强秘书室的职能，从
早期的信息收集、财务等6个小组扩展至人事、经营管理等15个
略室、未来战略室，但是其信息收集与分析功能、人事调整权和
资源分配权却始终具备，而三星也通过“会长—秘书室—业务部
高管”的体系在业内成就了“决策快”的声誉。
三星的这种决策体系，使其得以在多元化的经营中“全面开
花”。在进军集成电路前，三星电子于1969年成立，1974年开始
量产冰箱和洗衣机，而1983年开发的64MB动态存储器则成为其
在半导体领域的起点，其前期大量的调研、高效的组织为工程进
度提供了保障。《三星的60年历史》一书中记载：“半导体工厂
需要生产满足以微米为单位的超精密产品的要求，而这样的工厂
是第一次建立，并且必须保证高生产收益率，工程的要求可谓十
分严苛。”此后，1987年三星在“逆周期投资”中在日本东京设立海
外研究所。1990年三星开发出世界最早的256MB动态存储器，宣
告三星正式超越了日本企业的技术，而后在20世纪90年代在与日
本的内存芯片竞争中占据全面主动。同时，三星开始了在显示
器、手机等领域的赶超步伐：2006年三星超越日本松下电器成为
全球最大的液晶电视供货商；2007年三星超越摩托罗拉在手机领
域位居全球市场占有率第二；2010年三星电子营业额超越惠普；
2011年三星电子在西欧首次超过诺基亚引领智能型手机和功能型
手机市场。随着一系列的赶超，三星形成了半导体、移动通信、
数字图像、电信系统、信息技术解决方案及数字应用七大事业
群，还涉足金融、造船、免税店、主题公园等多个领域。
作为垂直一体化制造商，三星建立了动态随机储存器和
NAND闪存领域的优势，同时还利用其晶圆生产线的高产能优
势，自2005年开始大力涉足晶圆代工业务。在晶圆代工业务中，
苹果一直与三星保持着战略合作关系。在双方因智能手机的专利
诉讼等导致合作关系僵化后，苹果逐步牵手台积电，但三星仍然
是晶圆代工厂商中的重要参与者。
5．协同的力量
坚其志，一其心，既是魄力，更见智慧。历史发展经验表
明，要在集成电路行业实现新突破、开辟新境界，离不开国家或
区域层面的战略意志和战略协同。除日本超大规模集成电路计
划、韩国三星的战略投资外，美国半导体制造技术科研联合体、
欧洲信息技术研究开发项目战略计划、欧洲微电子研究中心的发
展也都证明了国家（区域）战略意志和协同的重要性。
日本的集成电路计划
实现有机统一和协同发展，需要孜孜以求的心态。超大规模
集成电路计划的成功，引起了日本和全球各界的共同关注。在后
来总结该计划的成功经验时，当时任日本一桥大学商学院教授的
榊原清则总结了七大成功要点：①目标清晰，以当时IBM的“未来
系统”（Future system，FS）技术为对标；②集中优势人才，在短
周期内全力以赴；③各成员有曾经大型研究计划的直接或间接合
作经验；④在选准时间节点后，将各参与方的思路、技术有机地
集成于一体，通过系统解析和试验保障进度；⑤设立联合研究
所，实现良性互动、有效沟通和共同协作；⑥设备制造商合力参
康夫这位日本半导体的开创者作为研究所所长，他具有很强的协
调能力和丰富的行政经验。
就超大规模集成电路计划对日本发展的意义而言，1992年出
版的相田洋著作《电子立国》一书中引用了丸红科技的木村市太
郎的评价：“日本半导体业的成功，得益力于半导体制造设备的
优异……通产省主导的超大规模集成电路计划贡献良多。通过该
研发计划，半导体制造公司研发其必需的基础技术，并且引领了
相关制造设备的开发。设备制造商因为得到主要半导体制造商的
支持，得以开发出十分优异的设备，这是在美国所没有的……尤
其值得指出的是，日本半导体制造商不惜成本派遣一流的工程师
参与超大规模集成电路研发计划。只有政府资助是不够的，一流
企业的一流人才全心全意地的投入，才是计划成功的关键……这
在美国，A、B两家公司对等参与研发计划，几乎是不可能的。
如果由A公司来主导计划，B公司因为失去自主性，必然不愿意
全心全意地投入，因此只派遣二流和三流的人员参加，形同搅
局。”
从事后效果来看，计划完成后日本集成电路在全球市场中竞
争力快速提升，日本超越美国成为64KB内存最大的生产国；日
本半导体设备企业打破了美国半导体设备的主导局面，在部分设
备上甚至超越美国。更为重要的是，该计划点燃了日本民间投资
集成电路的热潮，促进日本电气、日立等机电厂商把产品重心向
集成电路及其衍生产品转移：此前，他们对于集成电路的重要性
已经有所认知，但是始终未能下定决心把集成电路的开发作为企
企业不再犹豫，促成了日本的集成电路开发热潮。
超大规模集成电路计划的成功，让日本意识到该类计划的作
用，后来又相继推出了“超尖端电子技术开发计划”、新一代半导
体研究计划“飞鸟计划”、“未来计划”、“系统级芯片基础技术开发
计划”等。尽管后续计划的影响力并未有超大规模集成电路计划
那么大，但都在不同程度上推动了日本的集成电路关键基础技术
开发、生产和测试工艺技术的发展。
日本超大规模集成电路计划的成功，在抢占美国企业所一度
主导的全球市场份额的同时，也让美国重新审视自己的行业发
展。美国人也认识到了技术研发的协同效应：个别企业所掌握的
技术有限，需要在相互交流中更加明晰自身的研发方向，才能在
协同发展中更精准地明确研发方向、开发出更好的产品。
这种协同，不仅仅是集成电路研发和生产企业间的协同，还
包括设备制造商等开发企业的协同。例如，设备制造商需要了解
用户的相关数据及技术，才能更好地开发产品；同样，集成电路
研发和生产商也因为更准确地提出定制需求、了解各类设备性
能，才能提升研发和生产能力。在汇集了各厂商的问题、解决开
发瓶颈后，规模经济的效应也就得到了极大的发挥。
在日本的赶超下，美国的集成电路产业认识到必须求变才能
生存，于是积极投入资源开发生产工艺技术、提高产品生产效率
和良品率。其间，美国的集成电路产业中军用市场仍然占据相当
大的比重，美国国防部牵头与IBM、英特尔、德州仪器等企业成
合作，加速集成电路和设备研发，加速生产工艺的标准化。1987
年，美国正式组建了半导体制造技术科研联合体，共有约700名
研发人员，当时代表着美国约85％的半导体制造能力。
美国的协同
与日本的超大规模集成电路计划一开始时面临的各自为战相
似，美国的半导体企业谁也无法说服谁，因而摆在美国半导体制
造技术科研联合体面前的困难就是协调问题。最终，美国集成电
路领域的开创者诺伊斯站了出来，协同创新由此开始。美国半导
体制造技术科研联合体是一个非营利的技术开发联盟，采取董事
会负责下的项目管理制，其成员共同开发通用技术、共享知识产
权成果，这与日本的超大规模集成电路计划十分相似。
在其后的发展中，美国半导体制造技术科研联合体开发了大
量先进技术，使得美国集成电路的技术创新优势再次得到了发
挥。曾有研究报告指出，美国半导体制造技术科研联合体的发展
使美国半导体产业的研发支出减少了9％。事实上，更为重要的
是，美国半导体制造技术科研联合体成了助推美国集成电路再次
技术领先的里程碑。后来，随着战略调整，美国半导体制造技术
科研联合体自1998年准许外国半导体企业参加到联合研发，韩国
的现代、荷兰的飞利浦、德国的西门子等陆续加入。目前，美国
半导体制造技术科研联合体已逐步演化成为跨国的半导体技术、
工艺、设备、标准合作研发组织，成为美国集成电路行业开展国
欧洲的协同
在日本的超大规模集成电路计划启示下，欧洲启动了欧洲信
息技术研究与开发项目战略计划。1979年，欧洲共同体以微电子
学为重点，开始了信息领域的研究计划新探索，这为欧洲信息技
术研究与开发项目战略计划作了准备。在一年多的前期探索中，
计划进展顺利，为欧洲层面的信息技术行业合作奠定了基础。
1984年，欧洲信息技术研究与开发项目战略计划的第一阶段
启动，共投资15亿（以当时的欧洲货币单位计算），其目的包括
三方面：推动欧洲信息技术行业在“预见性”研究与开发方面的合
作（这里的“预见性”指带有一定的超前性质、其效果应在数年内
体现出来）、为欧洲信息技术行业提供它们在20世纪90年代初所
需的基础技术、为标准化工作铺平道路。从1984年至1986年，科
研计划项目资助主要覆盖三方面——微电子学、信息处理系统
（软件技术、高级信息处理技术）和信息技术应用（办公室自动
化、计算机集成制造），要求每一个申请项目都必须多国合作、
学术界与产业界合作，至少有两个欧洲共同体成员国的企业参
与。欧洲共同体资助一半的研发经费，其余经费自筹，参与者共
享研究成果。在资助中，欧洲共同体从各成员国邀集专家进行独
立评议，拒绝了约五分之四的项目。最后，420家研究单位获得
了资助，2900余名研究人员参与研究。至1988年底，226个项目
中已有130个项目获得了168项具体成果，数十项成果成功应用于
洲参与国际标准的制订进程。
这一计划的实施，改变了欧洲信息技术企业间很少合作（更
多寻求与美国企业合作）的局面，第一阶段计划实施期间欧洲信
息技术企业在产品开发、市场开发和合资等方面的商业协议增加
了7倍，规模达到了与美国企业签订的协议数量水平。在第一阶
段计划成功实施的基础上，1988年欧洲开始了第二阶段的计划，
投资总额为32亿（以当时的欧洲货币单位计算），其特征是基础
研究与行业应用并重，合作范围扩展至欧洲共同体外的其他欧洲
国家（奥地利、瑞士、瑞典、挪威、芬兰）。该计划第二阶段的
目标包括建立欧洲新一代集成式信息处理系统、提高欧洲信息技
术在众多领域的系统应用能力、在信息技术领域中开展基础研究
以支持行业研发。可以说，欧洲信息技术研究与开发项目战略计
划的实施为欧洲信息技术的发展奠定了基础，也为集成电路的应
用铺平了道路。在计划实施后，欧洲又通过设立半导体协作研究
开发项目推动协同研发，而欧盟第七期框架计划（FP7）、欧盟
地平线2020（Horizon
2020）等则将目光聚集到更为前沿的领
域。例如，欧盟第七期框架计划通过支持CMOS整合光电子技术
研究、光子制造技术平台等计划，促进光子整合电路技术的开
发，欧盟地平线2020计划则继续支持光子先进技术的协同开发。
欧洲微电子研究中心于1984年由曾在斯坦福大学留学的比利
时高校教授倡议成立，首批大学教授来自鲁汶大学等多所高校，
因而名为“大学校际微电子研究中心”。欧洲微电子研究中心与全
球数十家机构开展合作，与英特尔、ARM、IBM、阿斯麦、飞利
电子研究中心的研究重点是先进半导体制造和封装工艺、先进集
成电路设计方法。
与其他研发机构相比，欧洲微电子研究中心的优势在于工艺
模块的研究、新器件开发，以及系统和芯片设计、封装、CMOS
工艺等技术的有机集成。其中，合作研究的特色最为明显：欧洲
微电子研究中心有数十家合作研究机构，这些合作机构既有欧洲
微电子研究中心与其中一家或两家的小范围合作，也有与很多合
作伙伴共同建设的“欧洲微电子研究中心行业联盟项
目”（IIAP）。该项目已被公认为是欧洲和美国在该行业领域中
较为成功的合作研发模式，合作基础是费用和风险共担、人才和
成果共享、知识产权规则明晰——正因如此，三星和英特尔等竞
争对手能够与欧洲微电子研究中心共同开展合作研究。研究中心
开发后的成熟技术，通过技术转移和技术许可的方式给行业使
用，同时也经常孵化出子公司来发展。
自成立以来，欧洲微电子研究中心便成了学术交流、行业合
作的重要桥梁。在合作体系中，研究中心设有微电子培训中心，
向企业、研究机构和大学等提供培训课程，这些培训课程大多与
研发实践紧密结合。在微电子领域，研究中心拥有先进的CMOS
工艺，不少企业将尚未投入市场的原型机置于研究中心的超净
室，与研究中心的科学家共同开展实验。例如，阿斯麦在其中试
制了极紫外光刻的原型机NXE：3100。这种相对集聚的模式，促
进了各界的交流，弥补了沟通短板。
吉尔伯特·德克勒克（Gilbert Declerck）曾参与了欧洲微电子
研究中心创建过程，1999年被任命为总裁兼首席执行官。在评价
研究中心的合作时，他曾指出，“半导体制造工艺的进一步微细
化需要技术上的突破，同时在资金投入上又必须可行。从2001年
开始，一个很明显的现象就是全世界比任何时候都需要通过建立
全球伙伴关系来达成这一目标。我们必须分享知识及分担成本和
风险。有鉴于此，我们很高兴能够与中芯国际建立长期合作伙伴
关系。”德克勒克的继任者、曾任研究中心微影组经理的卢克·范
登霍夫（Luc van den Hove）则认为“在芯片技术上，没有哪家公
司能完全独自开发”。对于摩尔定律能否延续，范登霍弗也给出
了很多判断：“尺寸缩小还会继续，我不仅相信它将会继续，而
且我认为它不得不继续。”“我们需要更好地利用第三个空间维
度，例如在构建3D SRAM单元的时候，你可以叠加多个单元。
FPGA也是一样，你也可以构建一个标准单元再进行堆叠。”“将
晶体管堆叠与异构集成相结合，可以继续缩小尺寸，一直推进到
3纳米工艺节点。”在应用方面，范登霍弗则将视线投向了精准医
疗等领域，认为这些领域中半导体的应用空间巨大：“DNA测序
已经赶超了摩尔定律的速度。”与之相对应，研究中心正在布局
光子和电子相结合的芯片开发。
这些案例说明，政府主导、社会力量参与和市场机制的作
用，是集成电路发展中调动各参与方积极性、主动性、创造性的
根本路径。落实到项目上，就需要强化人才培养，激发创新活
力，建立规模宏大、结构合理、素质优良的专业管理团队。
6．分拆与整合
片设计、荷兰的完整产业链、意大利和法国的半导体行业联合均
极具特色。随着全球产业格局的变化，欧洲各国的产业也经历了
转型的历程，英飞凌、意法半导体是其中的代表。
英飞凌的转型
德国集成电路产业的典型特点是，围绕德国的汽车工业、机
械制造、化学等优势领域的企业提供产品或服务，这也是德国集
成电路发展转型的基本背景。在德国集成电路行业转型中，英飞
凌是典型。1999年4月1日，英飞凌科技由西门子半导体部门分拆
而来。作为德国西门子的原半导体部门，英飞凌曾是存储芯片的
重要厂商。1996年，西门子的半导体部门，与中国台湾的茂矽电
子合资，在新竹园区成立茂德电子，建设8英寸晶圆厂，技术由
西门子提供。从西门子分拆出来后，英飞凌继承了西门子在半导
体领域的3万多项专利，一时规模仅次于三星、镁光。2001年，
在DRAM芯片不景气的行业背景下，茂矽电子因巨额贷款而质押
了大量的茂德股票，引发了其与英飞凌的矛盾。次年，英飞凌终
止对茂矽的技术授权，停止采购茂德的晶圆，转而与南亚科技合
作组建华亚半导体，建设12英寸晶圆厂。不过，由于存储芯片价
格下跌、新厂建设投资巨大，英飞凌剥离出的奇梦达后来破产，
被浪潮集团收购，英飞凌自此退出了DRAM业务。
在退出动态随机存取存储器业务后，英飞凌将重心转向高能
效、移动性和安全性的车用半导体、功率半导体、芯片卡和安全
以高可靠性著称。2015年，英飞凌收购电源管理技术行业的领先
供应商——美国国际整流器公司，增强了其在电源管理系统节能
技术领域的实力。
对于芯片的下一步发展，英飞凌有其自身的独特理解。英飞
凌首席执行官莱茵哈德·普罗斯（Reinhard Ploss）曾指出：“从28
纳米向20纳米过渡的时候，我们第一次遇到了晶体管成本上升的
情况。而对于一个商业公司领导人来说，必须去做利润的考
量。”“摩尔定律正在走向终点，需要从整个系统优化的角度来考
虑，从而克服现有的技术挑战，实现进一步的增值……当工艺节
点走到商业极限的时候，我们就需要一个突破性创新来改变这个
局面……引入氮化镓可以显著减少功耗并实现功率密度的飞跃，
而碳化硅和氮化镓都可以帮助实现高性能等。”
在英飞凌看来，虽然半导体制造技术还没有走到物理极限，
芯片尺寸还可以进一步缩小，但已经到了商业极限。从技术节点
上看，直到28纳米节点前晶体管成本一直沿摩尔定律的路径不断
下降，但是在20纳米节点时第一次出现了成本反转：由于极紫外
光刻技术的延迟实现，原本期待在22纳米节点就引入极紫外光刻
技术的制造商不得不采取备选方案。但是，辅助的多重图形曝光
技术等增加了掩膜工艺次数，导致芯片制造成本大幅度增加、工
艺循环周期延长。同时，推进过程穿孔、光刻、隧穿、散热等方
面都出现了技术瓶颈。
意法半导体的整合
法国汤姆逊公司的一次分拆，不同的是其分拆之后又做了进一步
的整合。1987年法国汤姆逊公司的半导体分部（Thomson
Semiconducteurs）、意大利SGS半导体公司（Società
Generale
Semiconduttori Microelettronica）合并后成立SGS-THOMSON。在
合并前，两家均是半导体领域历史悠久的企业。1994年，SGS-
THOMSON收购加拿大北电网络的半导体部门。1998年，汤姆逊
撤股，公司更名为意法半导体（ST Microelectronics）。2002年，
意法半导体收购阿尔卡特的微电子部门，同时收购了英国Synad
科技有限公司等小企业，拓展了无线网络业务。也就在这一年，
摩托罗拉和台积电加盟成为意法半导体新的技术合作伙伴。2007
年5月22日，意法半导体和英特尔合资成立Numonyx，新公司合
并了ST与英特尔各自的闪存部门。2008年，意法半导体和恩智浦
半导体（NXP）成立合资公司ST-NXP
Wireless，以集成ST与
NXP各自的移动通信业务。次年，ST-NXP Wireless又和爱立信手
机平台（Ericsson Mobile Platforms）成立ST Ericsson。
意法半导体是半导体产品线最广的企业之一，其产品覆盖了
从简单的分立二极管、晶体管到复杂的系统级芯片，以及辅助设
计、制造工具、应用软件和完整的平台解决方案，具有先进的知
识产权模块、世界级的制造工艺和技术，在物联网、智能驾驶等
领域具有一定的优势。不过，意法半导体总部既不设在意大利也
不设在法国，而是在瑞士日内瓦。具体来看，意法半导体的业务
包括模拟产品和传感器、汽车和分立器件、微控制器和数字集成
电路。其中，模拟产品主要涉及通用和工业用功率半导体，传感
器包括微机电系统、传感器和图像传感器等，汽车半导体包括数
微控制器，数字集成电路包括带电可擦可编程只读存储器系列和
数字专用集成电路。
与意法半导体全资成立ST-NXP Wireless的恩智浦，2006年由
飞利浦的半导体业务分拆而来，当时侧重于移动通信、消费类电
子、安全应用等领域的半导体业务。在分拆后的两年，恩智浦的
半导体销售额下降幅度超过40％。此后，恩智浦逐渐意识到其优
势和出路在于汽车电子和识别业务，以博世、德国联邦印钞公
司、金雅拓、G＆D、欧贝特卡系统公司、斯迈达科技公司、索
尼和伟世通等为重点开展业务。2009年，恩智浦在将目光投向高
性能的混合信号产品，同时出售了晶圆厂，并重新制定了其运营
策略。这一年，恩智浦在射频基站、照明、智能家电和智能电
表、汽车电子、医疗电子、识别等领域取得了进展。在此基础
上，恩智浦将其业务部门重组为四个部门，而后又逐渐向物联网
进军。2016年10月，高通宣布计划收购恩智浦，此时恩智浦已成
为全球最大的汽车电子芯片制造商，其业务也实现了多元化发
展。
此外，欧洲其他国家中还有一些特色的半导体厂商，例如，
奥利地微电子（AMS），在传感芯片领域的客户包括苹果、三
星、华为等。这些特色的厂商成为欧洲半导体的基石，也使欧洲
在专业领域并购整合成巨头有了可能，如奥利地微电子曾一度有
传闻要并购德国Dialog公司。
7．全产业链定位
游到中游再到上游的全产业链进军历程。
韩国的起点
1959年，韩国LG公司的前身“金星社”研制生产出韩国的第一
台真空管收音机，不过当时并没有集成电路的开发能力，对进口
半导体元器件的组装是其起点。十余年后，三洋和东芝开始在韩
国投资半导体业务，而韩国政府于1975年也发布了支持半导体产
业发展、以实现电子配件及半导体生产本土化为目标的“六年计
划”。此时韩国的半导体行业仍然处于简单的组装加工水平。
20世纪70年代，三星从收购韩裔美籍科学家姜基东创立的半
导体公司50％股份起步，进入了半导体领域。1974年，姜基东设
立了第一家本地的半导体公司，但是很快便发生了财务危机。姜
基东在美国俄亥俄大学获得博士学位，曾在摩托罗拉公司从事过
集成电路的设计工作。三星公司介入后，获得了很多隐性知识，
并将这些技术知识推广至三星的工程师，为三星双极和金属氧化
物半导体制造技术后来的发展奠定了基础。
这些知识的积累，为1982年三星谋划从5微米至2.5微米的电
路、从3英寸至5英寸的硅片、从1KB/16KB大规模集成电路至
64KB超大规模集成电路奠定了基础。这些基础，使得他们在拜
访美国专家的过程中，得以与其开展深入、专业、有理有据的研
讨，从中辨别潜在技术供应商、市场特征和生产工艺结构。
厂）后，三星从斯坦福大学、明尼苏达大学等招聘了5名分别在
IBM、霍尼韦尔、英特尔、国民半导体、齐拉格公司从事过设计
工作的韩裔科学家和工程师，以及数百名美国和日本的科学家、
工程师。同时，三星在前期的完善布局基础上，从镁光科技公司
获得了64KB随机存储器芯片设计的技术许可，从日本夏普公司
取得了夏普“互补金属氧化物半导体工艺”制造技术的许可协议并
购买了密封技术，以200万美元从美国Zytrex公司购买了高速处理
设备的技术许可。在此过程中，三星的信息收集和分析工作为其
发挥了重要作用，如获得镁光科技公司的技术许可，便是在得知
镁光科技公司因财务困难愿意授权技术后实现的。在此之前的
1979年，三星曾与仙童半导体讨论64KB随机存储器芯片技术转
移的可能性，但无果而终。此外，三星还曾试图从德州仪器、摩
托罗拉、日本电气、东芝和日立获得技术许可，但都遭到拒绝。
在获得技术许可后，三星派工程师到技术许可授权公司学
习，加速了技术学习的进程。此外，三星的工程师也参与日本企
业承建的厂房建设，从中积累知识。从各类招聘、合作、咨询的
科学家和工程师以及从公开文献中转化而来的知识，加速了三星
的技术学习进程。
在三星后，现代、LG和大宇均向大规模集成电路进军，这为
后来韩国芯片全产业链的布局埋下了伏笔。以三星为代表，韩国
公司的技术发展进程从最容易的技术入手，渐次复杂：一开始，
三星从镁光科技进口3000件64KB动态随机存取存储器芯片进行
组装，其生产率达到日本水平后，再开始研发工艺，最后制造和
方式，培养了大量韩国本土工程师，甚至开发了多项新技术。
总体上看，20世纪80年代初韩国的集成电路产业还很薄弱，
无论是集成电路的设计和制造，还是配套的设备企业都是如此。
以配套设备企业为例，当时为数不多的企业中，申松
（Shinsung）主要生产化学气相沉积设备和洁净室设备，DMS生
产掩膜、湿法刻蚀设备和清洗设备，LG生产自动测试设备。三星
下定决心加大投资，再加上韩国政府的大力支持，韩国的集成电
路企业逐步打造了三星、LG等知名企业。1986年，由韩国电子通
信研究所牵头，韩国政府联合三星、LG、现代和韩国6所大学将
4MB动态存储芯片作为国家重点项目进行研发，3年间研发投入
1.1亿美元，其中57％投资由政府承担。20世纪90年代，韩国三大
财阀重金投入58个研发中心，进一步在技术创新中掌握了主动
权。
全方位的配套
韩国半导体产业集群发展所需的人才，有相当一部分从海外
引进而来，其目标对象除了韩裔人士外，还包括美国、日本和中
国台湾地区等地的人才。20世纪90年代初，韩国企业趁日本经济
泡沫破裂，东芝和日本电气等巨头大幅降低半导体投资时，加大
投资力度引进日本技术人员。
1994年，韩国推出了《半导体芯片保护法》，对集成电路的
技术发展进行保护。1999年，韩国通过“智慧韩国21工程（Brain
21）”等计划对大学和研究的集成电路发展进行了精准扶
持，政府与大财团的支持也为韩国集成电路的发展提供了足够的
资源。由此，韩国逐步形成了以三星和SK海力士为龙头，制造、
设备和材料企业互为补充的产业链，还形成了龙仁、化成、利川
等集群。
其中，韩国半导体产业集群发展所需的设备，有相当部分从
韩国半导体企业或其他企业中分拆而来，而韩国政府和企业对其
进行扶持。2009年以来，三星电子、海力士为了降低设备和原材
料的海外依存度，通过股权投资、合作开发或产品采购等多种方
式支持设备的本地化开发。例如，2009年底，三星电子、海力士
联合注册发展低压化学气相沉积、蚀刻设备，铜制造工艺化学机
械研磨设备，关键点测量设备，离子掺杂设备等。
此外，韩国的设备企业还借鉴了设计和制造企业的国际合作
经验，积极开展国际合作研发项目。例如，2007年韩国与美国达
成的合作研发协议中，在设计上与加州大学伯克利分校合作，在
制造工艺上与斯坦福大学合作，在设备材料上与得克萨斯州大学
达拉斯分校合作。得益于技术上的进步，国际半导体设备研发合
作、标准制定组织也开始吸收韩国的设备企业参与，从而又进一
步助推了韩国的集成电路产业发展。
20世纪80年代至90年代，在日本与美国的半导体行业竞争
中，英特尔向更高端的微处理器转型，而日本企业的对美出口则
受到了贸易挑战。此时，以三星为代表，韩国集成电路企业找准
了市场方向，以通用性强的动态存储器为重点，在“逆周期投
资”等策略下集中优势对日本企业发起了赶超之路。20世纪90年
后，韩国的动态存储器产品全面超越日本。同时，在20世纪90年
代的全球集成电路垂直分工历程中，韩国政府顺应趋势对芯片设
计企业加以支持，加速了设计的国产化进程。其后，韩国企业在
其产品系列向多领域扩展的同时，也逐步建立了上、中、下游完
善的全产业链。
在该进程中，三星在进入初期用了半年时间收集和分析信
息，对技术和市场有了成熟的理解，并且制定了可行的发展策
略，做好了很多隐性的知识储备。除公开文献外，隐性信息重要
来源是韩裔的美籍科学家和工程师，他们的建议为三星的显性知
识、隐性知识的消化吸收奠定了基础。
这种“自上而下”的全产业链布局，与“自下而上”的从简单到
复杂工艺的集成，是韩国集成电路启动时期的基本特点，其经验
带给后来者诸多启示。这种组织模式，又与韩国文化背景有着千
丝万缕的联系。在韩国，除三星电子外，由现代电子分离而来的
海力士半导体（Hynix）也是全球动态存储和闪存芯片领域的重
要厂商。在2001年从现代集团分离出来前，现代电子已经于1999
年收购了LG半导体，分拆后则改名为海力士半导体。2004年，海
力士将系统芯片业务出售给花旗集团，成为专业的存储器芯片制
造商。2012年，韩国财阀SK集团宣布收购海力士，更名为SK
Hynix。
以韩国、中国海峡两岸为代表，东亚地区成了存储芯片领域
的重心。在全球其他地区的发展中，收购日本尔必达、总部位于
美国爱达荷州的镁光科技（Micron Technology）公司是为数不多
的竞争者。镁光科技成立于1978年，于1981年建立了晶圆制造
厂，是全球内存和图像传感器芯片的有力竞争者，产品涉及动态
随机存储器、NAND闪存、CMOS图像传感器、半导体组件以及
存储器模块等。2013年，镁光交付了世界上最小的16纳米NAND
闪存，2014年推出业内首款单片集成8Gb DDR3 SDRAM。2015
年，镁光与英特尔联合推出当时密度最高的闪存三维NAND，利
用垂直堆叠多层数据存储单元实现了与二维NAND相比高3倍的
容量，支撑产品的技术是镁光与英特尔联合研发的三维XPointTM
技术。
8．欧洲的集群
在欧洲，爱尔兰，英国的苏格兰和康桥，德国的慕尼黑、德
累斯顿和柏林，法国格勒和索菲亚工业区，瑞典隆德等地形成了
半导体产业集群。
英国集群
英国有数十所高校从事集成电路研究，研发创新能力成为英
国集成电路产业的支柱。从大学校园内孵化衍生的企业中，全球
领先的集成电路知识产权供应商ARM公司于1991年成立，其前身
是艾康电脑研发的ARM。当前，ARM架构已为全球绝大部分的
智能手机和平板电脑所采用。成立于1985年的英国的IP供应商幻
想科技集团（Imagination Technologies Group）也是业内颇具影响
力的机构，其曾经服务的客户包括苹果、英特尔、三星和联发科
等。幻想科技的典型产品包括Power VR图形处理器单元等，为苹
果所采用。在幻想科技发展顺风顺水的2013年，该公司收购了采
用精简指令系统计算结构的美国芯片公司MIPS。其后，幻想科技
又在欧美收购了数家从事WiFi和射频产品开发的中小规模企业。
此外，一些英国企业在芯片设计的细分市场中具有较强的竞争
力，例如，位于英国剑桥的CSR公司（Cambridge
Silicon
Radio），早期主要从事音频领域的技术开发，逐步发展成为世
界知名的蓝牙芯片设计企业。
德国集群
除英飞凌外，德国还有Dialog等一批半导体企业。Dialog公
司是混合信号领域的设计公司，一度是增长最快的欧洲半导体上
市公司，为全球客户提供领先的节能技术，致力于智能手机、平
板电脑、物联网、LED照明等应用，其产品主要包括高度集成的
标准电路和定制混合信号处理集成电路，系列技术包括电源管理
系统节能技术、音频技术、智能蓝牙技术、快速充电的AC/DC转
化技术及多点触控技术等。此外，德国还有一批规模相对较小的
企业，为德国提供了各行业所需的工业服务。例如，XFAB是德
国的一家晶圆代工厂，主要进行混合信号集成电路的制造，其业
务中汽车电子约占一半，为宝马等德国汽车企业提供配套。
在德国，萨克森州首府德累斯顿是最大的半导体基地，格罗
方德、英飞凌、AMD等公司均在该地设立了机构，是欧洲最大的
芯片制造基地之一。“萨克森硅谷”（Silicon-Saxony）是欧洲范围
会，为行业交流提供了组织服务。在欧盟范围内，德国、法国、
荷兰、比利时四国组建了“欧盟硅谷”（Silicon-Europe），为欧盟
范围内集成电路相关企业交流提供了服务。
法国集群
坐落于法国安提比斯西北部、尼斯西南部的索菲亚园区是法
国创办最早、规模最大的电子信息园区，在政府推动下几乎从零
开始兴建。在集成电路行业发展前，索菲亚园区只有尼斯大学，
但是凭借地理上的优势，于1969年开始建设，逐步发展成为欧洲
最大的高新技术产业基地，以SKEMA商学院为首的多家高等教
育机构、万维网欧洲总部及欧洲电信标准协会在此落地，包括数
百家信息技术企业在内的高技术企业入驻园区。这些信息技术企
业主要从事研发高端、高附加值的产业和环节，只有少量企业开
展小批量生产。索菲亚园区已成为高校和研究机构最为集中的地
区（包括很多招收留学生的国际学校），同时有各类孵化器和风
险投资驻扎于此，再加上为各种交流提供服务的协会和俱乐部，
每年有大量企业在此创立，同时多家跨国公司的研发中心和地区
总部在此设立基地。在索菲亚园区，近一半的风险投资源于美
国、新加坡、英国和德国等境外地区，而园区的技术人员则分别
来自50多个国家。
格勒诺布尔科技园区位于法国东南部阿尔卑斯大区，位于阿
尔卑斯山区、罗讷河支流伊泽尔河畔，集聚了格勒诺布尔综合理
期，该地是冶金、电机、纺织、造纸等工业基地。1967年法国原
子能总署在当地设立Leti实验室后，实验室开发带动了当地的微
纳技术发展。20世纪70年代，欧盟将中子加速器和分子加速器部
署于此，当地的高新技术进一步发展。在20世纪80年代曾经涌现
了约200家新兴企业，被誉为“法国的硅谷”。格勒诺布尔有近五
分之一的工作人员参与科技研发，成为融合了教育、科研和产业
的微技术和纳米技术研究基地，并扩展至纳米科技、微电子、人
工智能、新材料、医疗健康等领域。在那里，从产品概念验证到
生产均能实现，打通了基础研究到产品开发的全链条。在该地区
的企业中，Soitec半导体公司代表了先进的纳米级绝缘硅晶圆制
造技术。
荷兰启示
以领土面积而言，荷兰只是个小国。然而，在全球的半导体
产业中，有超过四分之一的半导体设备来自荷兰，由阿斯麦、恩
智浦等企业领衔，荷兰建立了较为完整的半导体产业链——在欧
洲，只有荷兰具备了这种实力。除恩智浦、阿斯麦、飞利浦等知
名企业外，荷兰还有一大批中小企业围绕研发、设计、生产等环
节开展集成电路的研发和应用。
荷兰的成功，在于高度活跃的开放式创新，而开放式创新背
后则是荷兰人在科技发展上的务实、信任与合作。荷兰是全球人
均专利数量最多的地区之一，每天都有不同的创新火花在这里碰
撞。20世纪90年代，荷兰的恩荷芬市是最早实行“三螺旋”（Triple Helix）模式的城市。“三螺旋”中的三方是指学术界、产业界和政
府，三者密切合作、相互推动，同时每一方都保持自己的独立身
份，每个“螺旋”不断自我完善、协同发展，促成纵向进化特征。
在荷兰的三螺旋模式实施中，人员循环、信息循环和产品循环的
横向循环，与三个“螺旋”的纵向进化得到了良好的结合，阿斯麦
与各方的合作、恩荷芬理工大学的做法等即为典型。相互作用的
结果是伴随着三股螺旋的横向循环实现的。