新型研发机构案例十一丨比利时微电子研究中心
上世纪80年代，微电子已风靡美国，但在比利时还不发达。1982年，比利时弗拉芒大区启动微电子产业支持计划，6名毕业于斯坦福大学的比利时鲁汶大学教授向当地政府阐明大学研究与微电子产业发展严重脱节的问题。政府听从他们的建议，1984年由比利时联邦政府与弗拉芒大区政府共同拨款6200万欧元，以鲁汶大学微电子系为基础，联合弗拉芒大区的根特大学、布鲁塞尔自由大学、安特卫普大学、哈瑟尔特大学微电子研究力量和其他研究机构组建比利时微电子研究中心（Interuniversity Microelectronics Centre，IMEC），总部在鲁汶。
图1 比利时微电子研究中心
图片来源：imec网站
一、IMEC独特的运行机制
IMEC定位于纳米电子和数字技术领域全球领先的前瞻性重大创新中心。得益于独特的产学研开放创新机制，不到40年时间里，IMEC 从最初70人小组发展到拥有来自95个国家5000多名优秀人才的欧洲领先机构，其中企业派驻研究人员及访问学者800多人。经费从几千万欧元增长到7亿余欧元，且超过75%来自企业合作，而企业客户中有75%来自比利时以外的国家和地区。其产学研开放创新运行机制具有以下特征：
1.明确超前3～10年的研发使命定位
IMEC 定位“在微电子技术、纳米技术以及信息系统设计的前沿领域对未来产业需求进行超前 3~10 年的研发。”IMEC根据技术发展阶段决定合作类型。
（1）基础研究比市场应用早8～15年。IMEC与200多所有博士学位授予资格的大学合作开展基础研究，研究材料基本特性，探索实现技术目标的不同途径。IMEC将基础研究成果用作启动新生态系统的背景知识，从而确保其以最新的技术专业知识为基础发挥未来产业研究计划协调人的角色。
（2）应用研究侧重于比市场需求提前3～8年的技术。IMEC通过发挥协调人的作用，将半导体上下游合作伙伴聚集在一起，创造合作伙伴愿意公开讨论技术路线图的环境，定义创新生态系统，推进特定纳米电子技术研究，促进符合合作伙伴需求且有价值的产业联盟研究项目。
（3）发展研究侧重于比市场应用提前2～3年的主题，并基于产业合作伙伴和IMEC之间的双边合作。
2.官产学融合的董事会为最高决策机构
为保证 IMEC 的中立性和独立性，并协调政府、大学和产业公司之间合作关系，IMEC 董事会采用类似“官产学”结构，约 1/3 是政府官员、1/3 是产业界代表，1/3 是高校教授，使其研发目标能够基于产业前沿需求，构建面向未来商用的生态，从而持续引导集成电路技术发展。IMEC还邀请国际知名学者和企业高管组成科学顾问委员，提供科技咨询建议。
3.政府稳定资助和大学合作经费分配权
1984年成立以来，弗拉芒大区政府每年给予IMEC资助并且稳步增长，从起初每年资助1000万欧元，到2017年增长到1.08亿欧元，并要求IMEC至少将10%拨款以合作研发方式转给本地大学机构，以获取产业界不愿过多介入的战略先导性、前瞻性技术，从而不断地为IMEC积累丰富的基础知识。这些基础研究成果成为IMEC吸引产业合作的“资本”。通过公共资源投入的内在耦合机制设计，提升不同创新单元之间的协作动力。
4.研究基础设施投资与开放式创新齐头并进
为了让芯片制造商和工具供应商在更大晶圆上生产更复杂芯片的竞赛中处于领先地位，IMEC使研究基础设施投资与开创性的开放式创新齐头并进，通过这个独特模式，整个半导体价值链相关企业协同开展竞争前创新研究，从芯片制造商和无晶圆厂公司到集成商以及材料和工具供应商，共同分担日益复杂的研发负担和风险。
成立之初，IMEC就将研究基础设施作为其发展战略的重要组成部分，IMEC总部包括2.4万平方米的办公空间、实验室、培训设施和技术支援室和两个约1.2万平方米的洁净室，一个是用于传感器与MEMS等技术研发的200毫米洁净室、一个是专注于研发10纳米工艺技术的300毫米洁净室，此外专注于针对3纳米半导体工艺技术研发的450毫米无尘室也已准备好。IMEC总部还有硅和有机太阳能电池的试生产线、用于生物电子学研究的专用实验室，以及材料表征和可靠性测试的设备。IMEC拥有传感器、成像技术、无线连接的物联网技术研究专用实验室。IMEC与ASML建立了重要的合作关系，利用该公司的光刻机成为微缩技术的领先研究中心，制造具有更强大功能的更小芯片。
图2 IMEC洁净室
图片来源：imec网站
这些大型研究基础设施成为IMEC的战略研发平台，也成为企业内部研发的重要补充，耗资25亿欧元的300毫米洁净室“试验线”，使研究人员能够研究比当前前沿制造技术领先两到三代的芯片制造工艺。目前世界上最先进的芯片是5纳米，但IMEC已经在研究2纳米及以下芯片。在强大研发设施支持下，IMEC研究几乎涵盖纳米电子学各个方面，所涉及专业领域多元但聚焦，在众多细分研究领域中，IMEC将其研发工作围绕智能移动、智能健康、智能产业、智能能源、智能城市、智能教育等大类别进行分组，以对应现在以及未来现实产业需求。
5.专业客观的产业联盟研发计划
作为其与产业界的主要合作方式，1991 年IMEC 提出产业联盟计划（Industrial Affiliation Program，IAP），1992～1994年IMEC启动头两个IAP计划。2000—2013年IMEC协调超过25个IAP计划。目前，IMEC在运行的IAP计划有12个，IAP 计划收入已经占到IMEC年收入的 50% 以上。IAP计划多边合作模式被公认为是国际微电子界研发合作模式中最成功的一种，已被全球高技术产业界广泛认可。
IAP计划在共享研发费用、科研人员、知识产权，以及共担风险的基础上，开展领先市场需求3～8年的竞争前共性技术研究，每个参加 IAP 的合作伙伴要向 IMEC 缴纳背景知识产权的入门许可费（license fee），而且合作研发期原则上不低于 3 年，以攻克在产业应用前的技术瓶颈。IAP计划通常由几十家存在竞争关系的企业参与，形成多学科大团队的协作攻关。
IMEC凭借自身深厚的专业背景，在总体把握各方信息基础上，充分考虑现实市场需求，以满足项目参与各方对行业关键共性技术突破的迫切需要，独立客观地做出研发IAP计划项目集选择的专业决策，并且之后被时间和市场检验为正确的决策。IAP计划项目集确定之后，有意向的企业通过自身评估和外部环境考察，决定是否参与项目。
专栏：3D系统集成IAP计划
以IMEC领导协调的3D系统集成IAP计划为例。在计划开始时，IMEC考虑到各参与伙伴的贡献和需求，与IAP合作伙伴进行未来可能产生的前景知识产权的双边安排。
一般来说，技术最终用户可以访问与设计和制造相关的前景知识产权。其他合作伙伴可以访问更小、更具体的一组知识产权。例如，设备供应商可以访问与其设备相关的知识产权。设备和材料供应商通常还需就其他人获取有关其特定设备和材料性能的知识进行限制谈判。大多数IAP合作伙伴与IMEC协商通用技术共同研究，以及少量专有后续研究的可能性。
与主要合作伙伴签订第一批合同后，就可启动IAP，IMEC研究人员开始与企业派驻研究人员合作开发3D技术，其他合伙人后续也加入进来。IMEC协调组织5年期的3D技术IAP计划，其经费2%来自公共资金、14%来自供应商、其余84%来自其他合作伙伴，如铸造厂、无晶圆厂公司和半导体垂直整合型公司（IDM），其研究团队IMEC人员占69%、IAP不同合作伙伴的企业派驻研究人员占24%、该技术领域博士生占7%。
再如 IMEC 著名的 193 纳米深紫外线（DUV）芯片工艺IAP计划，全球共有 30 多家企业参加，其中包括顶尖芯片生产商（如英特尔、AMD、Micron、德州仪器、飞利浦、意法半导体、英飞凌和三星等）、设备供应商（如 ASML、TEL、Zeiss 等）、基础材料供应商（如Olin、Shipley、JSR、Clariant 等）、芯片设计软件供应商（如 Mentor Graphics 等）以及 4 个集成电路产业联盟（SEMATECH、IST、MEDEA、SELETE）。
各类合作伙伴在IMEC的战略研发平台上，可以形成紧密协同和接力研发，很快在芯片核心工艺上取得重大突破。
6.独特的知识产权分享机制
产业联盟计划开放式协同创新的前提是要制定和明晰组织内的知识产权规则，IMEC精细的知识产权分享机制设计，解决了协同创新组织最重要的规则问题。
IMEC要求合作伙伴支付一次性项目加入费和年度费用，其用途包括对背景知识产权的补偿、基础设施建设、研究人员费用和研究设备费用等。IMEC合作伙伴分为核心成员和项目成员，相应支付的项目费用也不同。核心成员由于支付的项目费较高，参与的深度和广度更大，享受的权益也更多。无论实力强弱，各主体都可在公平、共享的机制原则下，实现各自所需的利益，也防止“搭便车”的行为。
对于芯片制造商、制造设备商、基础材料供应商、芯片设计公司等不同的研发合作伙伴，IMEC 设计了有针对性的知识产权商业合作模式，对IAP计划研究成果预期产生的知识产权 进行严格分类管理，产业联合项目将知识产权分为R0、R1、R2三类，实施相应的规则：
（1）R0，IMEC独有的知识产权，
（2）R1，IMEC与合作伙伴共同所有的知识产权；
（3）R2，合作伙伴独有的知识产权。
此外，R1*是IMEC与某合作伙伴通过共同研发获得共有知识产权，但该技术在其他合作伙伴间进行选择性分享。对于芯片代工制造伙伴，IMEC 往往要求共享相关项目集产生的知识产权。而对于相关专业材料供应商，由于业务的特殊敏感性，研发伙伴将拥有相关的化学结构的排他性拥有，而且 IMEC 将无权单独披露相关信息。
7.完善的成果转移转化机制
在IMEC带动下，培养的科技人才、孵化的科技公司，以及吸引来的项目合作上下游科技企业等，已经逐渐在当地形成聚集效应，在IMEC所在地形成“数字信号处理器（DSP）谷”“多媒体谷”等产业聚集地。其中，DSP已经聚集超过100家企业和研究机构，以微电子技术为中心，几乎涵盖全产业链。当IMEC获得的技术或知识产权与新的产业联盟计划无关时，或者该技术已能够成熟地运用于市场时，可通过一次性技术买断的方式转移到受让公司。
另外，IMEC将部分成果通过孵化公司的方式实现商业化，每年至少成立1家子公司。对于没有外部公司引入且具有价值的技术，IMEC在充分可行性论证基础上，以成立孵化公司的形式将成果进行转化。IMEC通常将部分相关人员分离出去，并且将相关技术以一次性买断的方式转让给子公司，获取孵化公司5%~15%的股权，并给予新公司人才、技术和种子资金的支持。目前，IMEC已孵化数百个科技公司。
8.兼顾本地化与全球化
1999年，IMEC开始全球化战略，将其合作模式成功推广到世界各地。
2005年，在荷兰政府的支持下，IMEC和荷兰应用科学组织在荷兰埃因霍温高科技园区成立霍尔斯特研发中心，开发应对全球社会挑战的健康、电力、能源、气候、交通、工业5.0领域的微电子和传感器技术。
2019年，IMEC与瓦赫宁根大学、拉德堡德大学在荷兰海尔德兰省共同创立研究中心，开发健康和可持续食品用芯片和数字技术。
目前，IMEC已在旧金山、东京、大阪、上海和班加罗尔等3大洲设有21个区域合作伙伴办事处，加强其与本地高校、科研机构和企业间的技术转让、许可和研发合作活动。IMEC拥有600多个世界领先行业合作伙伴和全球学术网络组成的生态系统，核心科研合作伙伴囊括几乎全球所有顶尖信息技术公司，如Intel、IBM、德州仪器、应用材料、AMD、索尼、台积电、西门子、三星、爱立信和诺基亚等。
二、IMEC对我国的启示
IMEC 作为比利时国家战略科技力量在产业共性关键技术研发中发挥战略性核心平台的重要作用，深度联结产学各方协同攻关重大源头技术，构建面向产业前沿突破的高效创新生态，其对我国国家战略科技力量建设有三点启示：
一是定位上，明确应用导向的战略性核心平台定位。坚定其在产业共性关键技术攻坚体系中应用导向的战略性平台定位，实现分散资源的高效整合与优化配置，促进松耦合参与者间的开放式创新聚合与创新生态的深度对接。作为国家战略科技力量，重点承担突破关键共性技术的主要战略任务，在突破关键核心技术的“主航道”中，形成有效的战略领位和卡位，不越位与产业合作伙伴在市场上争利。
二是机制上，精细管理合作产生的知识产权。在重大项目实施前，对可能的利益冲突进行研判，并通过透明制度设计进行预先规范；根据产出来源和贡献程度对关键知识成果的归属进行明确划分，充分考虑各个创新参与方的核心利益关切。作为国家战略科技力量，以雄厚知识积累、研发基础设施和权责清晰的合作规则，对产业研发伙伴形成强大的平台吸引力和凝聚力，彼此信任方能“并肩前行”。
三是路径上，本地化与国际化合作并重。越是在当前全球经济陷入泥沼、合作陷入封闭的情况下，更是应该加大力度开展国际性合作。IMEC专注产业共性技术，既注重与本地大学的基础研究合作，又借助与国际企业与科研力量形成合力，与企业实际紧密结合，促成更加强大的科研中心的形成。而一旦培育出IMEC这样作为世界级的科研中心的国家战略科技力量，不仅会对我国的科技产业与科技人才形成巨大助力，更有助于我国成为全球科技创新中心。
文丨张秋菊（中国科学院科技战略咨询研究院）
