美日“先进存储研究联合体” 发展路径与启示

存储技术是利用材料的物理化学特性将数据或信息进行记录、保存和读取,以供日常或未来使用的技术。存储技术主要包括光存储、磁存储、半导体存储、DNA存储,目前商用的存储介质主要有光盘、磁带、机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)等。美国、日本两国一直主导和引领存储技术与产业发展,持续推动存储技术知识创造与研究成果的商业化,研究美国、日本联办的“先进存储研究联合体”(ASRC)发展路径在发挥企业创新主体作用、科研体制、科研攻关等方面对我国创新联合体的发展模式具有重要的借鉴意义和参考价值。

1 演进过程:旨在占领全球存储技术制高点

ASRC依托国际磁盘驱动器、设备及材料协会(IDEMA)于2016年成立,前身是美国的先进存储技术联合体(ASTC)和日本的存储研究促进组织(SRC)。ASRC的演进过程与国家政策、产业竞争、技术更新迭代、国际战略环境息息相关,经历了项目资金主要来源由政府转向企业、子项目产业崛起和子项目脱离、两国研究联合体合并的3次重大转变,形成了特征分明的4个发展阶段。

1 第一阶段(1991—2002年):存储行业国际竞争和美国、日本的国家扶持政策推动NSIC和SRC形成。

日本大规模集成电路计划(VLSI)(1976—1979年),开创了政府支持产业技术研究发展的新模式,使日本一度成为全球第一半导体生产大国。为了赶超日本和降低贸易逆差,美国1984年批准了美国国家合作研究法案(NCRA),1985年美国、日本等国签订了《广场协议》,促进了美国半导体制造技术战略联盟(Sematech)的成立。美国存储界领军企业效仿Sematech于1991年创立了NSIC,目标为增强美国在信息存储行业的国际竞争力,实现途径有:开展高风险的竞争前技术的联合研究、获取政府资助、制定技术发展路线图、将大学研究的价值最大化和为企业发声。

2 第二阶段(2003—2010年):存储行业企业的兼并、贸易的全球化和政府弱扶持促进NSIC向INSIC转型。

2003年美国、日本联盟全球化战略增加了美国、日本企业之间的渗透和并购,日本企业日立(Hitachi)和索尼(Sony)的加入及政府资助的削减促使NSIC于2003年重组成为一个包含日本企业的国际化联合体(更名为INSIC),主要负责组织管理高风险、竞争前、联合攻关的研究项目,制定长期的存储技术和应用路线图,为大学存储技术研究协调和争取经费。

3 第三阶段(2011—2015年):美国、日本存储行业大企业的崛起和SSD行业的激烈竞争导致ASTC应势而生。

HDD产业的迅速发展和企业兼并导致Seagate、WD大企业的崛起,同时HDD面临SSD和其他存储技术的竞争威胁,12个硬盘领域科技领军企业在2011年依托IDEMA成立了ASTC,专注于HDD相关技术的研究。ASTC目标为加速发明到产业化的进程,实现途径有会员企业、大学、实验室之间的有针对性的合作、存储行业供应链的参与和制定HDD技术发展路线图。

4 第四阶段(2016年—今):HDD和SSD的行业竞争态势促成ASTC和SRC合并组建了ASRC。

具有长期合作基础的ASTC和SRC于2016年正式合并为ASRC。ASRC同样依托IDEMA,主要资助美国和日本大学的研究人员,资助项目的研究范围扩展到SSD技术领域。ASRC以加速发明到产业化为战略目标,实现途径有:资助和指导大学的研究项目、攻克技术中的基础科学难题、协调存储行业供应链以实现效率的最大化、提供可行的技术发展路线图作为会员企业投资和ASRC资助项目的参考。

2 运行机制:构建权责明确、管理高效的组织架构

ASRC采用简捷、扁平、高互动的管理结构,管理层分别为执行理事会(EC)、筹划指导委员会(SC)和技术委员会(TC)。ASRC最高管理层EC只有一个,美国和日本分部各保留自己的SC和TC,以保证工作和预算上的自由度。ASRC按照会员企业存储方面的收入对会员企业进行分级,并收取不同的会费,只有前三级核心会员企业产生关键的EC、SC和TC管理层职位。

1 最高决策层EC:制定和调整ASRC发展战略,搭建产业与ASRC的桥梁。

EC为联合体的最高领导层和决策层,由一级会员企业的首席技术官(CTO)或高级副总裁(SVP)任职,来自企业的CTO和SVP结合产业的发展需求和发展方向制定ASRC的愿景和使命,即缩短发明到产业化的时间,加速技术创新进程。EC每半年开一次会,主要职责为调整和批准SC提交的研究预算申请、任命SC成员。

2 二级管理层SC:将发展战略转换为可执行的研究方向,搭建EC和TC的桥梁。

SC作为第二级管理层,由一级会员企业和二级会员企业的总监(director)任职,每季度开一次会,主要职责为对EC提供新项目立项、已有项目修改,以及提出项目范围、规模和预算调整等方面的建议,为EC编制和总结大学研究项目的会议活动、研究目标和研究成果;任命TC成员,对TC提交的项目整体上负责立项、执行指导和监督,以及优化项目的整体布局。

3 三级管理层TC:管理、总结和反馈项目研究进展,搭建ASRC和大学的桥梁。

TC作为第三级管理层,由前三级会员企业的技术负责人任职,主要负责已资助研究项目的管理和工作总结会的组织。TC至少每月开一次会,提供项目建议供SC参考和批准,管理大学或科研院所的研究项目,每季度向SC总结汇报大学或科研院所项目的研究进展。

3 发展战略:推进创新链和产业链融合发展

在ASRC发展战略的实施中,技术发展路线图的制定是关键和基础。技术发展路线图绘制了产业发展方向,指出关键核心技术,作为包括核心会员企业在内的存储行业产业链上下游企业的研究重点和投资方向。核心会员企业对发展方向和功能子领域进行优先级排序以完成研究方向的遴选过程,作为大学研究人员项目申请的重要参考。

1 确定存储技术未来发展方向。

存储行业发展方向的选择和确定,是ASRC的管理层在对行业的经验和理解、以往HDD的技术发展路线图、各企业自身的战略规划,以及著名磁学会议如国际磁学会议、磁记录会议的会议报告和会议论文等相关材料综合研判的基础上形成的。

2 识别存储行业关键核心技术。

对不同的研究方向或系统,各系统组汇集来自企业和大学的专家对该方向或系统的存储密度和产品上市时间进行预判,功能组从细分功能领域对系统组的预判进行支撑、反馈和调整,同时参考各企业公开或者联合体内可共享的战略规划、会议报告和论文等,分析该系统实现相应存储密度可能采用的技术,并识别出主要技术壁垒或难点,即为关键核心技术。

3 制定存储行业技术发展路线图。

技术发展路线图制定时组织结构上有两级,第一级为总体领导组,负责路线图制定的统筹、监督和领导工作。第二级为系统组和功能组。系统组和功能组并行工作:在系统组撰写“稻草人”草稿的同时,功能组列提纲和研究实现目标可能存在的问题。在系统组完成草稿后,功能组修改和更新该稿,同时撰写功能组细节草稿,并最终完成路线图报告。

4 对存储技术进行优先级排序和遴选。

ASRC核心会员企业从记录系统和功能方向两个维度进行优先级排序,并绘制成矩阵图,在项目申请前将此优先级矩阵图以通知邮件形式发给大学研究人员作为申请项目的参考,研究领域的关注度与最终分配的项目个数高度正相关,从而满足企业和产业的技术需求。

5 加强存储技术研发机构和会员企业激励。

ASRC对大学研究人员的项目支持经费可用于项目需要的设备租用或维护,在项目申请中研究人员还可列出使用会员企业的设备需求、与会员企业的技术合作需求,以及预期的学生实习情况。同时,ASRC在整个供应链和产业链会员企业中指导企业合作研究工作,包括但不限于存储系统新组件或制造工具的规范制定、未来存储技术的工作组协作,以及联合项目研发等。

4 组织协同:正确处理同政府、企业、科研机构和行业协会的关系

ASRC的运行离不开与政府、企业、科研机构、行业协会等参与主体的组织协同。ASRC承担着企业与大学、科研院所合作的纽带作用、对企业参与、投资、研究成果转化的调动和协调作用、对产业链上下游企业间竞争和合作的推动、组织和协调作用,并受到政府的支持、监督和保护。

1 与政府的组织协同,充分发挥政府作为支持者和引导者的作用。

美国在技术和创新、全球经济中的领导地位均得益于精心营造的创新生态系统。美国的创新生态具有市场导向,企业家精神突出,专门机构决策和协调、政产学研多主体合作协同,支撑制度完善等特点,造就了利于ASRC发展的市场环境、治理环境、国际环境和文化环境。

2 与企业的组织协同,充分发挥企业作为项目出题者的作用。

ASRC在符合国家战略目标的前提下,积极发挥企业的出题者作用,识别关键核心技术,绘制HDD行业的技术发展路线图,鼓励竞争前技术合作,最大程度避免会员企业之间的竞争,充分调动会员企业的信息共享和项目投入和参与的积极性,鼓励会员企业间的相互合作,促进创新链和产业链的深度融合。

3 与科研机构的组织协同,充分发挥科研机构作为项目承担者的作用。

大学和科研院所在ASRC中将基础研究、技术研发、人才培养结合起来,充分发挥其基础研究深厚、学科交叉融合的优势,通过承担联合体研究项目、以基础前沿探索和关键核心技术突破支撑联合体研究项目的知识创新和研究成果转化。大学的研究人员通过参与制定技术发展路线图,与企业联合或单独承担研究项目,编撰存储教材和教授相关课程发挥知识创造、知识传播、知识积累和知识传承的重要作用。

4 与行业协会的组织协同,充分发挥行业协会作为产业链连接者的作用。

行业协会IDEMA为ASRC法律上的实体依托单位,IDEMA的会员企业纵穿存储行业的整个产业链,包括HDD供应商、设备企业、零部件供应商、存储器件客户和材料供应商等。IDEMA为ASRC在HDD产业链上企业之间更广泛的合作和新技术新产品行业标准的制定提供了保障。此外,IDEMA的国际化背景是ASTC和SRC的长期合作和最终合并为ASRC的基础之一。

5 启示与建议

我国2021年出台了关于发展创新联合体的政策,各省市地区创新联合体创建伊始,创新联合体如何发挥融合创新链和产业链的作用还没有定论,根据本文梳理的美国、日本存储行业研究联合体在建立良好联合体创新生态上的经验,针对我国创新联合体的创建和运行,总结以下启示与建议。

1 完善国家创建创新联合体良好创新生态的政策,提供多方位的有效支持。

政府坚持有所为有所不为,对创新联合体的支持主要侧重在宏观引导和扶持。发展多模式的创新联合体,结合我国国情对创新联合体制定组建和配套政策。围绕技术创新、成果转化、科技金融、联合体激励等方面加强政策之间的相互衔接及配套落实,加强创新联合体的创新生态建设。

2 拓展创新联合体研究项目的资助方式和来源,发展多渠道、多元化的资金资助模式。

推动构建创新联合体全方位、多元化、多渠道的技术研发融资体系,畅通创新联合体的市场融资渠道,保证创新联合体长期稳定的经费支持。发挥政府研究经费投入和财税政策的引导作用,带动和吸引社会资本加大对科技创新和成果转化的投入。整合金融创新资源,打造多元化、综合型科技金融服务平台,提高科研经费的透明度,完善监督和审计制度。

3 建立国家战略与行业技术发展路线图相结合,并部署成体系的大科研项目的选题机制。

鼓励创新联合体对行业发展方向和关键核心技术进行技术前瞻和战略规划,制定行业技术发展路线图。参考行业技术发展路线图,部署成体系的国家级科研大项目,改善以往碎片式的项目申请模式,避免重复性投入,重点支持符合国家战略需求的关键核心技术,优化配置科技资源。

4 充分发挥创新联合体的协调、沟通平台作用,组织参与主体协同攻关。

发挥创新联合体协调沟通的平台作用和政府的协调监督作用,形成各主体功能明确、定位清晰、高效运行、协同互补、开放合作的技术攻关体系。对接国家战略需求,发挥政府的支撑、协调和监督作用;鼓励企业间竞争前技术信息共享,前瞻技术和产业发展方向;通过行业协会等产业组织协调和促进供应链和产业链上相关企业的沟通和合作;充分发挥大学、科研院所知识创造、传播、积累和传承的作用。

5 培育创新文化,尊重人才和重视人才培养,加强多层次人才梯队的建设。

培育尊重知识、尊重人才、崇尚创新、锐意进取、大胆创业、敢冒风险和包容失败的创新文化氛围,实施更加积极、开放、有效的人才政策。调动各类人才的积极性、主动性、创造性。加强企业家的培育和引导,实施领军人才培养和引进工程,重点领域快速培养专业人才、交叉学科人才和高技能人才。探索适应我国国情的人才全周期培育和创新课程方案,优化配置教育资源。

6 鼓励国际合作,探索国际化的创新联合体的创建和运行模式,融入国际化的创新链和产业链。

构建更加开放包容、主体多元、互惠共享、富有活力的国际科技合作环境,加强与世界主要创新国家宽领域、多方向、深层次科技交流合作,形成具有全球竞争力的科技创新生态。鼓励创新联合体牵头组织由各国科学家参与的大科学工程和项目,支持相关企业或机构参加国际产业技术创新联盟和标准化组织,实现创新链和产业链的国际化融合。

王素梅  中国科学院科技战略咨询研究院副研究员。主要研究领域:科技创新、信息技术、存储技术等。

转载自“中国科学院院刊”公众号2023-04-04,文章源自:王素梅. 美日“先进存储研究联合体”发展路径与启示. 中国科学院院刊, 2023, 38(3): 455-464.

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