張新征

2017年6月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）推出電子復(fù)興計(jì)劃（ERI），聯(lián)合國(guó)防工業(yè)基地、學(xué)術(shù)界、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和其他創(chuàng)新溫床，開(kāi)啟了新一輪電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)革命。美國(guó)高度重視依托社會(huì)資源加快國(guó)防科技創(chuàng)新。ERI根本目的是保證專(zhuān)用電路供應(yīng)鏈的可靠性和安全性，最終保障國(guó)防部和商業(yè)部門(mén)的用戶(hù)使用。2019年1月DARPA微系統(tǒng)技術(shù)辦公室（MTO）發(fā)布了名為“電子復(fù)興計(jì)劃：國(guó)防應(yīng)用”（ERI：DA）的跨部門(mén)公告，在ERI計(jì)劃成果的基礎(chǔ)上，利用社會(huì)資源幫助軍工電子系統(tǒng)集成商制造國(guó)防專(zhuān)用電路，進(jìn)而牽引美國(guó)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展。

美國(guó)電子復(fù)興計(jì)劃的總體情況

電子復(fù)興計(jì)劃將建立專(zhuān)業(yè)化、安全和高度自動(dòng)化的電子技術(shù)創(chuàng)新模式。與歷史上大多數(shù)技術(shù)的發(fā)展道路一樣，以摩爾定律為代表的電子器件小型化道路，正逐步觸碰到物理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的“雙重天花板”。作為應(yīng)對(duì)摩爾定律極限的方法，美國(guó)DARPA電子復(fù)興計(jì)劃（ERI）通過(guò)在半導(dǎo)體材料與集成、架構(gòu)和設(shè)計(jì)等三個(gè)方面的新研發(fā)（R&D），將促進(jìn)電路專(zhuān)業(yè)化，作為提高晶體管規(guī)模的補(bǔ)充，推動(dòng)美國(guó)電子產(chǎn)業(yè)從通用硬件時(shí)代向?qū)Ｓ孟到y(tǒng)遷移。ERI主要包括由大學(xué)主導(dǎo)研究的聯(lián)合大學(xué)微電子學(xué)項(xiàng)目（JUMP）、工業(yè)界主導(dǎo)研究的“Page 3投資”以及一些傳統(tǒng)的項(xiàng)目等。截至2018年12月，ERI由17個(gè)項(xiàng)目組成，涵蓋從基礎(chǔ)研究到微電子先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和原型制造的基礎(chǔ)。

ERI的國(guó)防應(yīng)用成為支持半導(dǎo)體制造業(yè)發(fā)展的重要途徑。ERI計(jì)劃的成功將取決于建設(shè)性地將國(guó)防企業(yè)的技術(shù)需求和能力與電子產(chǎn)業(yè)的商業(yè)和制造現(xiàn)實(shí)聯(lián)系起來(lái)。ERI：DA是ERI二期的重要內(nèi)容之一，預(yù)計(jì)投資總金額為2500～5000萬(wàn)美元。為了探索ERI技術(shù)在國(guó)防環(huán)境中的新興未來(lái)應(yīng)用，ERI：DA通過(guò)即時(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)、伙伴關(guān)系與技術(shù)開(kāi)發(fā)和合作架構(gòu)三種方式，在國(guó)防采辦管理部門(mén)的主導(dǎo)下，建立軍工電子集成商與ERI計(jì)劃執(zhí)行者之間的“國(guó)防轉(zhuǎn)化伙伴”合作關(guān)系，以推動(dòng)ERI技術(shù)在特定國(guó)防系統(tǒng)上的開(kāi)發(fā)、演示和應(yīng)用。ERI：DA將進(jìn)一步提供新的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)各ERI項(xiàng)目之間的聯(lián)系，并將正在進(jìn)行的ERI計(jì)劃與國(guó)防需求聯(lián)系起來(lái)。潛在的探索領(lǐng)域可能包括ERI在大尺寸物理仿真、認(rèn)知射頻系統(tǒng)、下一代衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)安全等方面的應(yīng)用。

2017年6月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局推出電子復(fù)興計(jì)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)和先機(jī)。

美國(guó)電子復(fù)興計(jì)劃及其國(guó)防應(yīng)用的主要特點(diǎn)

以研發(fā)模式創(chuàng)新應(yīng)對(duì)摩爾定律的極限。隨著集成電路制程線寬的持續(xù)縮小，IC制程演進(jìn)的性?xún)r(jià)比提升趨于停滯，制造技術(shù)研發(fā)難度及生產(chǎn)設(shè)備資本投入將成倍增加，20納米、16納米和14納米制程的成本一度高于28納米。一條14納米生產(chǎn)線的工藝研發(fā)投入超過(guò)10億美元，設(shè)備建設(shè)投入超過(guò)50億美元。ERI計(jì)劃通過(guò)半導(dǎo)體材料與集成、架構(gòu)和設(shè)計(jì)三個(gè)方面的研發(fā)創(chuàng)新，促進(jìn)電路專(zhuān)業(yè)化，作為對(duì)單純提高晶體管規(guī)模的補(bǔ)充。一是開(kāi)發(fā)用于電子設(shè)備的新材料，探索使用非常規(guī)電路元件而非更小的晶體管來(lái)大幅提高電路性能;二是開(kāi)發(fā)將電子設(shè)備集成到復(fù)雜電路中的新體系結(jié)構(gòu)，探索利用針對(duì)特定任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置的電路結(jié)構(gòu)，獲得性能的大幅提升;三是進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)手段的創(chuàng)新，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)用于快速設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用集成電路的工具，使創(chuàng)新者能夠?yàn)楦鞣N國(guó)防和商業(yè)應(yīng)用制造專(zhuān)用集成電路的成本和周期。

以持續(xù)性投資鞏固電子產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)期以來(lái)，美國(guó)在經(jīng)濟(jì)、政治和國(guó)家安全上的優(yōu)勢(shì)，很大程度上依賴(lài)于其在電子和半導(dǎo)體領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。隨著摩爾定律走向終結(jié)，電子領(lǐng)域到了急需轉(zhuǎn)變突破的奇點(diǎn)。特朗普政府《國(guó)家安全戰(zhàn)略》稱(chēng)“美國(guó)同時(shí)面臨來(lái)自多個(gè)領(lǐng)域的不同行為者的威脅，而且所有這些威脅都因技術(shù)發(fā)展而加劇”。在《DARPA 60年（1958—2018）》中，美國(guó)防部認(rèn)為“外商投資扭曲了電子產(chǎn)品市場(chǎng)”，稱(chēng)“中國(guó)投資1500億美元用于發(fā)展電子產(chǎn)品制造能力的計(jì)劃吸引了外國(guó)的興趣”，威脅到行業(yè)的未來(lái)健康以及美國(guó)的軍事能力。積極響應(yīng)“重建美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)”的戰(zhàn)略要求，美國(guó)ERI計(jì)劃在5年內(nèi)投資15億美元，著眼延續(xù)下一個(gè)十年乃至百年的技術(shù)領(lǐng)先，突出發(fā)展新概念、新能力，以創(chuàng)新半導(dǎo)體材料與集成、架構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，贏得人工智能、量子信息、先進(jìn)制造以及太空和生物等新興技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)和先機(jī)。

美國(guó)DAPRPA電子復(fù)興計(jì)劃最終的目的在于牽引美國(guó)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展

以專(zhuān)項(xiàng)資金保障兩用科技成果的國(guó)防轉(zhuǎn)化。從DARPA于2018年7月公布的ERI計(jì)劃一期的6大項(xiàng)目合作研究團(tuán)隊(duì)名單來(lái)看，除參與電子設(shè)備智能設(shè)計(jì)（IDEA）的諾·格1家之外，40多家ERI的執(zhí)行方都屬于高校、研究機(jī)構(gòu)和電子科技企業(yè)，基本不具備在國(guó)防系統(tǒng)演示和應(yīng)用的能力。在ERI計(jì)劃一期初步成果的基礎(chǔ)上，DARPA適時(shí)發(fā)布ERI：DA跨部門(mén)公告，預(yù)期投資數(shù)千萬(wàn)美元，全部用于推動(dòng)前沿顛覆性?xún)捎秒娮涌萍汲晒膰?guó)防轉(zhuǎn)化。這筆經(jīng)費(fèi)不是用于國(guó)防能力的增量式提升，也不是對(duì)原ERI計(jì)劃目標(biāo)的重復(fù)投資，反映出美國(guó)防部對(duì)科技創(chuàng)新成果向國(guó)防應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化的高度重視成果。美國(guó)發(fā)布ERI：DA跨部門(mén)公告的目的，在于把2025—2030年期間電子產(chǎn)業(yè)的新興技術(shù)和能力，應(yīng)用于機(jī)器自主和人工智能;大規(guī)模仿真;網(wǎng)絡(luò)安全;空間應(yīng)用;認(rèn)知電子戰(zhàn);以及情報(bào)、監(jiān)視和偵察（ISR）等國(guó)防領(lǐng)域，以求贏得商業(yè)和國(guó)防領(lǐng)域的雙重優(yōu)勢(shì)。

提出了著名的摩爾定律的戈登·摩爾

以“國(guó)防伙伴關(guān)系”推動(dòng)ERI技術(shù)成果的演示驗(yàn)證。美國(guó)前國(guó)防部長(zhǎng)卡特曾主導(dǎo)創(chuàng)立國(guó)防創(chuàng)新委員會(huì)和國(guó)防創(chuàng)新單元DIUx。他認(rèn)為，美軍的優(yōu)勢(shì)源于工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府部門(mén)的合作，搭建軍民之間的創(chuàng)新橋梁，是美國(guó)防部長(zhǎng)的核心職責(zé)之一。為了開(kāi)發(fā)、示范和應(yīng)用在ERI計(jì)劃的新興技術(shù)成果，DARPA發(fā)布ERI：DA跨部門(mén)公告，分三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域（TA）征求創(chuàng)新建議，突出強(qiáng)調(diào)在國(guó)防轉(zhuǎn)化伙伴與學(xué)術(shù)、商業(yè)部門(mén)之間建立伙伴關(guān)系，或?yàn)榭绮块T(mén)伙伴關(guān)系建立支撐架構(gòu)，從而對(duì)國(guó)防部或國(guó)家安全能力產(chǎn)生直接和革命性的影響。第一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域是即時(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)，其是以國(guó)防背景下的技術(shù)演示與應(yīng)用為重點(diǎn)，要求由國(guó)防轉(zhuǎn)化伙伴提交建議書(shū)，必須明確合格的ERI項(xiàng)目和所有合作方，特別是在現(xiàn)役或計(jì)劃軍事系統(tǒng)上清晰的實(shí)施路徑，推動(dòng)建立和促進(jìn)當(dāng)前ERI計(jì)劃執(zhí)行方與具備國(guó)防技術(shù)演示能力的組織（主要指軍內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和傳統(tǒng)軍工企業(yè)）間的伙伴關(guān)系。第二個(gè)技術(shù)領(lǐng)域是伙伴關(guān)系與技術(shù)開(kāi)發(fā)，其主要針對(duì)沒(méi)有充分了解ERI項(xiàng)目的技術(shù)細(xì)節(jié)，難以為國(guó)防應(yīng)用制定詳細(xì)計(jì)劃的國(guó)防轉(zhuǎn)化伙伴。該領(lǐng)域分為2個(gè)階段：第1階段旨在促進(jìn)伙伴關(guān)系的發(fā)展，支持了解和影響技術(shù)開(kāi)發(fā)，以及確定和與潛在伙伴建立合同關(guān)系所需的初步活動(dòng)，周期不應(yīng)超過(guò)12個(gè)月，經(jīng)費(fèi)不得超過(guò)750000美元。第2階段在合作伙伴關(guān)系建立后展開(kāi)，重點(diǎn)在國(guó)防背景下開(kāi)發(fā)和演示電子技術(shù)，要求在ERI計(jì)劃相關(guān)項(xiàng)目的周期內(nèi)完成技術(shù)性能演示。第三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域是合作架構(gòu)，重點(diǎn)探索在ERI執(zhí)行者、國(guó)防轉(zhuǎn)化伙伴、政府機(jī)構(gòu)和其他團(tuán)體（風(fēng)險(xiǎn)資本、非營(yíng)利組織和行業(yè)組織等）之間進(jìn)行合作研究的模式，通過(guò)提供訪問(wèn)政府信息、學(xué)術(shù)或商業(yè)部門(mén)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)和國(guó)防工業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)支持ERI技術(shù)在國(guó)防中的應(yīng)用。該類(lèi)建議書(shū)要求提供如下方案：支撐研究數(shù)據(jù)、概念和結(jié)論的共享;促進(jìn)分享通用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和基準(zhǔn);提供計(jì)算與物理架構(gòu);處理公開(kāi)、保密、絕密、敏感隔離信息;支撐不同物理位置的多組織合作;視需要提供其他設(shè)施和支撐人員，以管理多個(gè)同時(shí)建立的伙伴關(guān)系。

以“關(guān)聯(lián)承包商協(xié)議”促進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)與共享。科技成果向國(guó)防應(yīng)用轉(zhuǎn)化的成功，在一定程度上取決于合作各方在公開(kāi)的信息交換基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)和整合，以實(shí)現(xiàn)完全的兼容性，并避免不必要的重復(fù)。針對(duì)ERI：DA項(xiàng)目中的單純主-分承包商協(xié)議無(wú)法修改原ERI計(jì)劃中合同條款的不足，美國(guó)防部采用“關(guān)聯(lián)承包商協(xié)議”（ACA）等合同工具，在主-分承包商關(guān)系之外，實(shí)現(xiàn)多個(gè)承包商之間的信息共享和合作，明確國(guó)防轉(zhuǎn)化伙伴、DARPA和ERI計(jì)劃執(zhí)行者之間相應(yīng)的權(quán)利義務(wù)關(guān)系，并在原ERI項(xiàng)目合同中增加關(guān)于當(dāng)前ERI計(jì)劃執(zhí)行者國(guó)防應(yīng)用任務(wù)的補(bǔ)充條款。ERI：DA跨部門(mén)公告明確要求，對(duì)于從關(guān)聯(lián)承包商處獲取的專(zhuān)有或機(jī)密數(shù)據(jù)，屬于關(guān)聯(lián)承包商的財(cái)產(chǎn)，并應(yīng)僅用于ERI：DA的研究工作，接收方應(yīng)履行對(duì)這類(lèi)信息的保密義務(wù)。對(duì)于“即時(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)”（TA1）的建議書(shū)，ERI：DA跨部門(mén)公告強(qiáng)制性要求必須提供合作雙方詳細(xì)的任務(wù)列表和成本估算，包括對(duì)當(dāng)前ERI執(zhí)行者合同文件所需任何修改的詳細(xì)清單。此外，還特別要求建議書(shū)出具得到當(dāng)前ERI計(jì)劃執(zhí)行者支持的信函，作為對(duì)國(guó)防工業(yè)合作伙伴和現(xiàn)ERI計(jì)劃執(zhí)行者之間擬定關(guān)系的驗(yàn)證。在所需“關(guān)聯(lián)承包商協(xié)議”全部完成之前，DARPA將不會(huì)授予最后的合同/協(xié)議。對(duì)于選定的“伙伴關(guān)系與技術(shù)開(kāi)發(fā)”（TA2）執(zhí)行者，則必須在第1階段就“關(guān)聯(lián)承包商協(xié)議”進(jìn)行談判，合作各方需要向DARPA提供詳細(xì)的技術(shù)和成本數(shù)據(jù)，包括對(duì)現(xiàn)有ERI合同的任何必要更改，作為繼續(xù)進(jìn)入第2階段的必要條件。對(duì)于“合作架構(gòu)”（TA3），則要求建議書(shū)制定在合作各方之間建立相應(yīng)關(guān)系的計(jì)劃。

特朗普政府在《國(guó)家安全戰(zhàn)略》中聲稱(chēng)“美國(guó)同時(shí)面臨來(lái)自多個(gè)領(lǐng)域的不同行為者的威脅”

以“直接競(jìng)爭(zhēng)限制”優(yōu)先鼓勵(lì)私營(yíng)部門(mén)投標(biāo)。在“合格申請(qǐng)人”審查中，ERI：DA跨部門(mén)公告對(duì)于聯(lián)邦資助的研發(fā)中心（FFRDC）和政府實(shí)體提出了“直接競(jìng)爭(zhēng)限制”的特別要求，以鼓勵(lì)私有企業(yè)參與投標(biāo)。對(duì)于FFRDC性質(zhì)的投標(biāo)方，一是要求必須清楚地表明，擬投標(biāo)的工作無(wú)法由私營(yíng)部門(mén)提供;二是擬作為承包商或分包商時(shí)，必須提供其資助機(jī)構(gòu)出具的官方信函，說(shuō)明其具體權(quán)限，確定它們具有參與政府招標(biāo)，并與業(yè)界競(jìng)爭(zhēng)的資格，并符合相關(guān)FFRDC資助協(xié)議的條款和條件。對(duì)于政府實(shí)體，如政府與國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、軍事教育機(jī)構(gòu)等，必須明確表明該項(xiàng)工作私營(yíng)部門(mén)無(wú)法提供，還要出具書(shū)面文件，說(shuō)明具體的相關(guān)法定授權(quán)和合同授權(quán)，符合參與政府招標(biāo)的條件。

加快我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的建議

一是加速實(shí)現(xiàn)集成電路制造能力的自主可控。集成電路產(chǎn)業(yè)上游是裝備，中游是制造，下游是設(shè)計(jì)。當(dāng)前我國(guó)集成電路的設(shè)計(jì)、測(cè)封等方面與世界先進(jìn)水平的差距不斷縮短，但集成電路裝備材料方面還存在加大弱項(xiàng)，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體裝備的占有率剛剛提高到10%左右，大量裝備依靠進(jìn)口，集成電路制造受制于人的環(huán)節(jié)較多。2017年底，國(guó)產(chǎn)90納米光刻曝光系統(tǒng)整機(jī)通過(guò)驗(yàn)收測(cè)試，與同期臺(tái)積電、三星、英特爾等全球領(lǐng)先晶圓制造廠商陸續(xù)進(jìn)入10納米工藝制程工藝節(jié)點(diǎn)相比還有較大差距。建議改變?nèi)龊访娴膫鹘y(tǒng)做法，要統(tǒng)籌使用國(guó)家現(xiàn)有支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各類(lèi)資金，加大定向精準(zhǔn)投資力度，特別是光刻和電氣檢測(cè)設(shè)備等領(lǐng)域，積極應(yīng)對(duì)美國(guó)的高科技封鎖。

二是探索開(kāi)辟集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新路徑。集成電路工藝節(jié)點(diǎn)20納米以下制程的成本上升問(wèn)題一度被認(rèn)為是摩爾定律開(kāi)始失效的標(biāo)志。可以借鑒美國(guó)ERI計(jì)劃鼓勵(lì)創(chuàng)新半導(dǎo)體材料和集成、架構(gòu)和設(shè)計(jì)研發(fā)路徑的思路，改變一味追求提高工藝節(jié)點(diǎn)和晶體管規(guī)模的傳統(tǒng)，在彌補(bǔ)差距，提高集成電路工藝水平的同時(shí)，投資開(kāi)發(fā)具有創(chuàng)新性的電路架構(gòu)和集成方式，開(kāi)辟集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新路徑。

三是完善前沿顛覆性電子技術(shù)向國(guó)防轉(zhuǎn)化應(yīng)用的合作機(jī)制。針對(duì)前沿顛覆性電子技術(shù)成果大量誕生在高校實(shí)驗(yàn)室和民營(yíng)企業(yè)，難以在國(guó)防系統(tǒng)得到演示驗(yàn)證和有效應(yīng)用的問(wèn)題，可以借鑒美國(guó)DARPA關(guān)于ERI技術(shù)的“國(guó)防轉(zhuǎn)化伙伴”的方式。軍方作為買(mǎi)家的同時(shí)，發(fā)揮促進(jìn)前沿技術(shù)成果向國(guó)防科技領(lǐng)域轉(zhuǎn)化的重要樞紐作用。在裝備科技預(yù)研管理部門(mén)的協(xié)調(diào)下，針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域和專(zhuān)項(xiàng)電子技術(shù)成果，在擁有演示驗(yàn)證能力的傳統(tǒng)軍工電子企業(yè)與擁有顛覆性集成電路知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新型企業(yè)之間建立定向合作機(jī)制，加速技術(shù)開(kāi)發(fā)和熟化進(jìn)程，促進(jìn)前沿顛覆性技術(shù)成果向國(guó)防領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，進(jìn)而顯著提升國(guó)防系統(tǒng)的能力。

責(zé)任編輯：張傳良