原文刊载于《中国科学院院刊》2025年第8期政策与管理研究”。本文为精简改编版
半导体产业作为信息技术创新与发展的核心引擎,持续推动计算机、通信、医疗、能源、交通等关键领域的转型升级,是现代科学技术进步与社会持续健康发展的战略基石。人才是半导体技术创新和进步的坚实支撑,更是半导体产业持续发展的内生动力。然而,传统以高校为主体的人才教育培训模式存在课程滞后、实践不足、与产业需求脱节等问题,难以满足半导体产业的快速发展需求。半导体产业技术密集、创新驱动、快速迭代、资本密集等特点要求采取多主体协同培养的方式,系统整合政府、企业、高校和科研机构等各方资源,构建紧密的合作伙伴关系,设计实践性强和市场导向的培养方案,使人才不仅具备扎实的专业相关知识和技能,还形成持续学习和适应新技术的能力,以更好地满足半导体产业对人才的需求,从而有效提升半导体人才教育培训的效率和质量。技术领先国家在长期实践中积累了丰富的多主体协同培养经验,本文将探讨荷兰阿斯麦(ASML)、比利时微电子中心(Interuniversity Microelectronics Centre,IMEC)、美国国家半导体技术中心(National Semiconductor Technology Center,NSTC)多主体协同培养半导体人才的国际经验与启示,为我国高质量培养半导体人才,完善半导体人才培养体系提供参考。
面对学科交叉融合加速、技术迭代持续深化、产业链协同需求升级、成本优化压力加剧,以及国际竞争白热化等多重挑战,半导体产业正驱动政府、企业、高校和科研机构加强合作,形成多主体协同培养半导体人才的新模式,该模式的核心动力主要源于各主体在战略目标、利益诉求和发展需求的深度契合(图1)。
政府:国家战略与产业安全的需要。半导体作为全球科学技术竞争的核心领域,关系国家的经济发展和科技安全。政府在半导体人才教育培训中扮演着战略规划者和支持者的角色,推动各方协同合作,以确保半导体领域的高质量人才供给,提升我国在全球半导体市场的竞争力。
企业:技术竞争与人才需求的驱动。半导体产业竞争激烈,技术迭代迅速,企业要大量具有前沿知识和实践能力的高水平人才。对公司来说,通过与高校、科研机构的定制化项目等形式培养适合自身需求的技术人员、研发人员甚至管理人才,是维持技术竞争力的关键。
高校:知识创新与技术前沿的推动。高校作为培养半导体人才的重要主体,其动力来源于提升科研水平、推动知识创新和培养高素质学生的内在需求。在半导体这一技术密集型领域,高校不仅肩负着教授理论知识的责任,还一定要通过与企业和科研机构的合作,紧跟产业技术前沿,培养具有解决实际问题能力的创新型人才。
科研机构:技术突破与成果转化的需求。科研机构作为技术创新的核心力量,通常承担着突破半导体领域关键核心技术的任务。为了推动基础研究成果向产业转化,科研机构需要与高校、企业等紧密协作,培养既有学术素养又能推动技术开发与应用的复合型人才。
全球范围内,技术领先的国家基于各自半导体创新生态系统的特点,探索出不同的多主体协同培养模式。ASML作为全球顶尖的光刻设备供应商,与临近的埃因霍温理工大学构建“一对一”的产学深度耦合培养模式;IMEC作为世界领先的微电子和纳米技术探讨研究机构,与弗莱芒地区相关大学推行“一对多”的研学产协同培养模式;NSTC致力于推动美国下一代半导体技术创新,整合美国高校资源,建立“多对多”的产学研联盟培养模式。这3种模式在培养高水平半导体人才方面具有典型性和代表性。下文将按照“动力—举措—成效”的研究框架对荷兰ASML、比利时IMEC、美国NSTC的案例展开深入分析,探讨各主体在推动半导体人才教育培训与技术创新中的协同动力、采取的具体措施,以及取得的实际成效或预期成效,以期为我国半导体人才多主体协同培养提供有益借鉴。
荷兰ASML于1984年成立,总部在荷兰埃因霍温市,专注光刻机设备研发和生产,是光刻机设备领域的领军企业,垄断了最先进的EUV光刻机。ASML与埃因霍温理工大学发挥地理邻近性优势开展长期合作,并打破学科壁垒,以实现基础科学的前沿探索与尖端系统工程需求的深度耦合。
协同动力。ASML作为一家世界领先的技术公司,致力于在半导体领域保持技术领头羊,需要持续的创新和高水平的人才支持。埃因霍温理工大学作为一所顶尖的理工大学,致力于培养高水平的科研人才,并通过与工业界的合作推动技术转移和应用,在工业合作方面处于领头羊。基于通过结合基础科学与工业工程为社会创造有意义的创新共同承诺,ASML和埃因霍温理工大学具有长期的合作基础。2023年4月25日,ASML与埃因霍温理工大学签署10年期合作谅解备忘录,共同制定等离子体物理、人工智能、机电一体化、半导体光刻领域10年战略研究路线图,建设洁净室,联合培养博士生。此次10年期深化合作将培养和吸引来自全世界的优秀研究人员,持续向ASML输送高水平人才,推动埃因霍温市的创新和发展。
具体举措。2021年,ASML向埃因霍温理工大学捐赠约350万欧元的高科技设备,包括特征尺寸扫描显微镜(CD-SEM)、激光直写系统,并为埃因霍温理工大学新的学生实验室设备提供资金支持,还负责维护埃因霍温理工大学实验室中使用的ASML扫描仪。2024年5月24日,双方宣布将在未来10年内投入1.8亿欧元(约1.95亿美元)开展半导体相关研究。ASML资助在埃因霍温理工大学校园新建一个包含相关分析和生产设备的最先进洁净室,合作建立新的联合研究中心——将为大约500名研究人员提供研究环境;双方每年联合培养40名半导体制造相关领域博士生,涉及纳米材料、光子学和量子计算等方向。ASML将向联合研究中心派出数百名研究人员,提供顶级工程师作为这些领域的联合导师,并增加研究中心的实习生资助数量。
协同成效。通过联合研究和设施共享,预期在光子学、量子计算、纳米材料和芯片制造等前沿领域取得重要的创新成果;每年培养40个博士生,作为高水平的科研人才和未来科学技术创新的重要力量;增强埃因霍温市的创新能力和竞争力,吸引更加多的高水平人才和企业聚集。
比利时IMEC成立于1984年,以鲁汶大学微电子系为基础,联合其他多所大学微电子研究力量和其他研究机构组建而成。IMEC具有完备的基础设施、来自96个国家的5500多名专家科学家、由600多个世界领先的行业合作伙伴和全球学术网络组成的纳米电子研发ECO,其核心合作伙伴囊括了几乎全球所有顶尖信息技术公司,如英特尔、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。
协同动力。IMEC致力于成为纳米电子和数字技术领域全球领先的创新中心,与高校、半导体上下游企业合作,整合各方资源发挥开放创新平台作用,加速纳米电子技术的研发和应用,推动科学技术创新和人才教育培训,并促进区域创新生态的发展。IMEC理事会作为最高决策机构,由来自政府、学术界和产业界12名成员组成。多元化的理事会结构使IMEC能够在决策过程中有效平衡不同利益方的诉求,确保其研发目标紧密对接产业前沿需求,同时也为IMEC实现多主体协同的人才教育培训奠定了基础。
具体举措。IMEC建设了大型研究基础设施,并开发实验室和洁净室等研究设施,与高校、企业广泛合作开展前瞻性研究,共同培养博士生和博士后。比利时联邦政府要求IMEC每年至少将财政研发经费拨款中的10%用于与鲁汶地区5所大学合作,即鲁汶大学、根特大学、布鲁塞尔自由大学、安特卫普大学和哈瑟尔特大学。具体而言,IMEC每年将资助100名博士研究生;尽管IMEC本身并不具备博士学位授予权,但会为这些博士及博士后研究人员提供关键的研究课题和先进的研究设施。此外,IMEC积极构建产业联盟研究计划,汇聚半导体产业链上下游的合作伙伴,在推动技术迭代升级的同时,也培养了大批高素质的半导体专业人才。
协同成效。多主体协同培养模式使IMEC保持其在全球微纳电子技术领域的领头羊,并吸引全球顶尖科研人才和学生。目前,IMEC有超过700名来自40多个国家的博士研究生从事科研工作。
美国NSTC是依据2021年美国《国防授权法案》由美国国防部和商务部联合资助成立的联盟性质的公私联合体。2023年4月25日,美国商务部发布《国家半导体技术中心的愿景与战略》,进一步确定了NSTC的三大总体目标。2024年5月,NSTC发布《2024愿景》,计划建立劳动力卓越中心(WCoE)。
协同动力。作为推动微电子领域创新“全政府战略” (whole-of-government approach)、《芯片与科学法案》以及总统“投资美国议程”实施计划的重要组成部分,NSTC通过战略性投资实现以下目标:推动美国半导体领域的创新以巩固美国在半导体研发的领导地位,缩短新技术商业化周期并减少相关成本,建立和维持半导体劳动力发展生态系统。
具体举措。美国商务部资助50亿美元建立公私联合体NSTC。NSTC与工业界、教育学习管理机关、政府机构和科研机构合作,确定和扩展符合产业需求的教育模式和培训计划。2024年9月,美国商务部宣布将在未来10年内向NSTC卓越人才中心投资2.5亿美元,以推动半导体创新与人才教育培训。NSTC将通过劳动力合作伙伴联盟(WFPA)计划,在全美10多个州发放超过1100万美元的奖励,以进一步支持人才教育培训工作。罗切斯特理工学院计划利用预期资金实施微电子领域的拓宽研究和跨学科研究生教育(BRIDGE)计划,培养555名本科生和硕士生,并通过在线证书课程扩展微电子相关的教育轨道,该计划聚焦教育、产业合作和学生支持,以应对人才短缺的问题。加州大学洛杉矶分校塞缪尔工程学院将利用资金建立微芯片设计师教育中心(CEMiD),与卡内基梅隆大学、夏威夷大学、圣母大学和斯坦福大学的共同首席研究员合作,为全美各大学的数百名本科生和研究生培训设计、制造和测试芯片的技能,帮助参与者建立行业联系,以创建一个可持续的劳动力发展生态系统。
协同成效。NSTC已有240个会员主体,包括企业、行业协会、学术界、劳动力组织和工会、政府机构、实验室、创新联合体、投资者和孵化器等。NSTC将构建包含工业界、学术界、劳工组织和政府等多方参与的合作平台,通过资源优化配置应对半导体产业劳动力的挑战,促进各方之间的资源共享和知识交流,通过创建卓越人才中心和开展广泛的教育培训项目,大幅度的提高半导体人才数量和质量,满足产业对专业人才的需求。
荷兰ASML由企业主导培养半导体人才,强调研究实践和产业需求对接,是典型的企业与高校之间的深度协同模式;比利时IMEC通过科研驱动创新,与全球企业和高校合作,培养跨学科的创新型科学技术人才,是以科研为核心、辐射多个企业和高校的科研网络协同模式;美国政府主导公私合作,通过NSTC整合资源推动战略研发技术和统筹人才教育培训,是由政府、企业、科研机构和高校共同参与的多对多统筹协同模式。借鉴国际上多主体协同培养半导体人才的不同模式,对于我国建立健全半导体人才多主体协同培养机制具备极其重大启示。
探索多元化多主体协同培养模式,为多主体协同培养半导体人才提供更广泛的支持
荷兰ASML与高校之间的深度协同模式高度契合领军企业的需求,培养具有实战经验的技术型人才,能够高效应对并快速解决ASML面临的实际问题;比利时IMEC在政府预算拨款的支持保障下,以科研机构为核心,辐射多个企业和高校的网络协同模式推动前沿技术创新;美国NSTC公私联合体的多对多模式通过政府、企业、科研机构和高校的全面合作,系统性地推动半导体技术创新和人才教育培训。通过构建多主体协同的多元化培养模式,全方面覆盖半导体产业ECO中的各主体的需求,灵活采用以企业为中心、以科研机构为中心、以公私联合体为中心等多种形式,建立多主体协同培养半导体人才的战略合作伙伴关系,拓展合作广度和深度,推动半导体人才的多主体协同培养。
荷兰ASML资助大学建立实验条件和科研设施,使学生能够非间接接触到半导体产业的前沿设备和技术,缩短学术教育与产业需求之间的差距。比利时IMEC向企业与大学开放洁净室等实验平台,通过产业联盟计划合作项目与博士研究生培养强化半导体人才供需对接,使人才教育培训更具有针对性和实效性。美国NSTC半导体公私联合体,根据技术的发展和产业的需求调整高校研究生培养模式,教学内容和招生规模,使学生获得的技能和知识更加贴近产业的实际应用,缩小人才教育培训供给与产业应用需求的差距,解决人才短缺和供需错配的问题,建立健全和半导体产业高质量发展需求相契合的人才培养机制。
基于半导体联合创新平台和研究中心建设,高校、科研机构与科技领军企业以高水平前沿科学技术创新与高层次博士研究生培养实现相互赋能,解决不同主体间协同创新的动力机制难题。荷兰ASML在埃因霍温理工大学投资建设洁净室、比利时联邦政府与弗来芒大区政府支持比利时IMEC建设洁净室、美国NSTC设置技术中心(technical centers),这一些平台既是前沿科学技术创新的必要基础条件,也是博士研究生高层次人才协同培养的重要方法,更是实现教育、科技、人才一体推进,人才链、创新链与产业链深层次地融合的重要载体。
集成电路科学与工程一级学科侧重电路、系统的研发,不能从根本上解决半导体产业的基础理论薄弱问题。短期内,采取多主体协同模式培养高水平半导体人才,集中优势资源,针对性地解决芯片制造、材料工艺等紧迫问题,以缓解当前产业高质量发展所面临的瓶颈,突破“卡脖子”技术。长久来看,需强化基础学科建设,夯实理论与技术储备。从基础研究着手,恢复并强化物理、化学等学科中的半导体相关专业布局,推动材料、器件、工艺的理论创新,强化我国半导体领域的持续发展能力,确保我国半导体产业的自主可控和长远发展。
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:科技政策、信息技术等。
张秋菊中国科学院科技战略咨询研究院研究员,中国科学院大学公共政策与管理学院教授。主要研究领域:国际科技战略与政策研究、国际科学技术合作政策、国际科学技术人才政策等。
王素梅, 张秋菊. 多主体协同培养半导体人才的国际经验与启示. 中国科学院院刊, 2025, 40(8): 1421-1428.
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