与美国、欧洲、台湾等相比,在作为产业基础的试产线、企业承担开发风险的体制与速度方面日本处于落后状态。从这个角度来说,政府部门仅仅了解现状是不够的。政府研究机构和高校在产业支援上的导向,以及由地方自治团体提供全面支援,实现“知识产权与通用硬件”的“公共化”非常重要。
一、如何在试制阶段使试验更具效率
与官、学有关的,甚至可以说是必不可少的,就是研究与开发阶段。假如在产业化阶段有官学参与进来的话,那就说明该项目的实施内容又回到了开发阶段。MEMS元件如能顺利迈入产业化阶段,企业一般就会逐渐认清商品的市场特性,因此出于竞争的考虑,就会逐渐将其揽入公司内部。这是理所当然的一个过程,自此以后将变成一个封闭的世界,反过来说,到这里大门已经关上了。
问题在于开发阶段需要反复进行MEMS试制的摸索试验。在这个阶段,需要花费人力和财力,而且风险很大。需要配备一整套设备,这会成为厂商的巨大负担。对于应用厂商而言,如若在试制与开发阶段处理不好,就无法进入下一阶段;对于厂商而言也将无法量产,因此也就没有销售和收益。
在这一点上,美欧等已经形成了这样的局面:美国由以大学为中心的机构承担这方面的风险,德国和瑞士则以自治团体为主导的半官半民机构,法国以国家为主导的机构来承担此类风险。而日本目前在MEMS方面,无论是经济产业省的基本政策、还是产业综合研究所,以及属于外围团体的日本微机电中心、文部科学省、高校、自治团体的知识产权组织等等,各组织都无法完全承担上述责任。在MEMS迈向产业化的过程中,包括产、官、学在内,必须使各领域有效地组织起来,希望能有一个战略定位。
下图给出了各国在MEMS产业化方面由高校和政府机构对MEMS试制活动提供支援的案例。


二、美国产、官、学协作对于MEMS的实用化情况
MEMS这种综合性的叫法是从美国开始使用的。尤其是上世纪90年代以后,MEMS已被看作必需的军用技术。因此,美国军事研究机构DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency,国防高级研究计划局)至今仍在进行MEMS的研究项目。各主要大学和研究机构也在试制优秀的MEMS。在航天、生物与医疗领域正在进行积极的应用活动。美国相当多的大学(包括麻省理工学院(MIT)、斯坦福大学、加利福尼亚大学伯克利分校、凯斯西储大学、密歇根大学等)正在大力扩充试制设备。与日本的大学和国立公立研究所等机构相比,可以看出日美两国在试制基础方面存在着惊人的巨大差距。在美国,MEMS的开发阶段,即试制与开发均由大学承担。
下面具体介绍一下这方面的情况。在美国的大学中,MEMS的研究开发在上世纪60年代首先从斯坦福大学开始,逐步扩展到其他大学。尽管同样都是MEMS研究开发,但各大学在领域和工艺上具有各自不同的特点。在设备投资中最低也进行了数十亿日元的初期投入,并且正在不断充实相关设备。不只是研究开发,为了使生产达到量产水平,实现晶圆尺寸的大口径化,正在积极地筹措资金。美国佐治亚理工学院和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等,众多的美国大学都充实了相关设备。每一所大学都拥有100~150mm晶圆生产线。不过,单靠这一点,“技术向产业界的转移需要很长时间,大学的附加值较低”,因此为了推进大口径化向200mm晶圆发展,计划筹备数十亿日元的资金,尽快完成设备引进。下图从技术管理的角度对其作用进行了分类。

三、法国产、官、学协作对于MEMS的实用化情况
法国有关MEMS的研发基地较为集中。研发活动由国立研究所法国LETI(Laboratoire dElectronique de Technologie de lInformation,电子和信息技术实验室)承担。他们在该机构配备了大型无尘室和MEMS相关工艺设备,基本上有一半的经费是靠政府资金维持的。法国有关MEMS的研发活动属于单极集中型。而德国则分散在全国各地,两国正好形成了鲜明对比。尤其是在半导体领域,认识到与日美之间的巨大差距后,作为“法国硅谷”正在努力地将MEMS和半导体相关研发机构和产业向格勒诺布尔地区进行集中。在此,县和市均发挥了巨大的作用。
对于开发阶段之后的业务推广阶段来说,在格勒诺布尔市效有近10家源自LETI的MEMS风险企业,呈现出集群态势。比如,TRONIC&apos、Microsystems S.A.、MEMSCAP, S.A.和PHSMEMS等公司。而在市场运作方面,与美国市场协作紧密,有在美国建厂的,有收购美国公司的。现已瞄准美国航天与军用市场,希望以此为立足点向民用产品、汽车和新领域进行拓展。然而,给人的总体印象是正在利用新设备,积极地扩大经营,开展一场财力游戏,同时还可看到先期投资的特征。
在法国,在研发阶段由国立研究所一手承担产官学协作,说起来在基础研究中很难见到大学的影子(见下图)。在业务推广阶段,源自研究所的风险企业正在使用民间资金,积极地进行设备投资。由此表明,其目标是发展美国式的风险企业,同时又有国家和地方团体的热心扶持。

三、德国和瑞士产、官、学协作对于MEMS的实用化情况
德国的MEMS研究开发与应用工作主要集中在非营利性的半官半民研究机构德国弗朗霍夫学会(Fraunhofer-Gesellschaft)和德国美因兹微技术研究所(Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH,IMM)等。其中,包括MEMS在内的微电子研究开发正以柏林和慕尼黑(IZM)为中心来展开。2003年度的研究预算约为33亿日元,其中政府与公共基金约出资40%,另外约60%来自企业的委托研究费。另外,弗朗霍夫学会虽说是半官半民性质,不过研究网络遍布全球,正在与地方设立的非营利研究机构共同展开研究。
从业务形成过程的分工来说,大学在基础研究方面拥有研究平台,而类似弗朗霍夫学会这样的研究机构不仅拥有开发平台,还拥有业务形成平台(见下图)。尽管分工明确,但价格昂贵的设备是与大学共用的。MEMS相关的独立子公司或风险公司基本上都源自上述研究机构,包括德国Pac Tech GmbH等共有十几家,据称今后将会逐渐增加。MEMS在德国国内的应用主体是汽车,其次是化学设备等领域。与美国的关系密切也已成为德国半导体与电子领域的特点之一。对于日本,则看重的是MEMS在各民用产品领域的应用。
而瑞士在重振该国精密工业即钟表产业的目标指导下,地方经济日趋活跃,已经形成产学协作的基础,在联邦政府的扶持下现已形成以CESM(Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique)为主导、以MEMS等技术为基础的“瑞士版硅谷”。CESM已经和Université de Neuchâtel,洛桑联邦理工大学、苏黎世联邦理工大学,以及法国LETI建立了协作体制。对于CSEM中有望形成业务的研究项目,一般会成立风险企业,并将其独立出来。截至目前已经成立13家企业,比如,瑞士COLIBRYS SA、瑞士CSEM(Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA)等,主要进行各种高性能MEMS的开发,制造与材料表面评价设备,以及各种光元件和定位传感器等各种MEMS产品的开发、生产和销售。其中有7家公司接受了CSEM的出资。

三、亚洲产、官、学协作对于MEMS的实用化情况
亚洲的MEMS研究开发,中国、中国台湾、韩国和新加坡等地,作为政府的技术战略决策都在大力发展MEMS。此外,近年来越南等也已把MEMS看作未来的商机,正在密切关注它的发展。尤其是台湾,现已确立了这样的体制:由政府研究机构率先投入实用化的试制开发,然后再将研发成果向私营企业中的MEMS代工厂商进行技术转移,逐步地向量产阶段推进。在基础研究方面,主要依赖日美欧等国的大学和研究机构取得的成果,MEMS代工则逐步向实用化方面进行集中。
中国台湾正在实施这样的战略:由政府研究机构率先推进实用化研究开发,然后将研发成果向私营企业的代工厂商进行技术转移,逐步向量产阶段推进。其中的主角就是政府研究机构ITRI(工业技术研究院)。作为未来的“战略产业技术”,该院正在积极地推进面向产业化的研究开发。并在内部设立了风险企业孵化机构,诞生了很多新的风险企业,而且不仅限于MEMS领域,比如台湾亚太优势微系统股份有限公司(Asia Pacific Microsystems,APM),台湾华新丽华公司(Walsin Lihwa Corp.)。
根据现实情况确定的开发领域包括(1)尖端封装技术;(2)显示器技术;(3)MEMS和MST技术等。由于初期投资金额都很大,因此各领域的设备都是作为公用试验设备使用的,以便加快业务的形成。虽说实用化研究精简为上述3大类,其实(1)和(3)实质上都属于MEMS相关技术,因而都在独立地承担与MEMS相关的研究开发工作,以便加快研发效率。
上述试制与研究工作正是日本的MEMS研发工作所欠缺的部分。而在基础研究方面则基本全部依赖日美欧等国的大学和研究机构的成果,MEMS代工则全面接受ITRI的技术,正在集中确立量产技术。但不可否认的是仅靠代工这类出口难以得到附加值,听说正在对现有的开发和业务体制进行新的探讨。
从日本国内来看,MEMS在军用与航天领域的应用比较少。因而,就日本来说,希望能在产业与民用领域形成自己的优势。当然,在研发人员的层次上存在着各种各样的观点。但对企业而言,由于无法预见到市场形成后的规模有多大,因此还不可能迅速进入实用阶段。这就意味着,还很难寄希望于通过大量生产扩大销售。
而在日本经济产业省制定的国家级项目“Focus 21”中,针对有望快速形成大市场的RF(无线频率)MEMS、光学MEMS和传感器MEMS,现已启动相关开发与试制设备的开发项目。这些项目的主题都是着眼于实用化的制造技术开发,5年的扶持资金总计达20亿日元。另外,作为知识与产业群构想,在仙台地区、多摩地区和关西地区(以东京为中心)现已具体展开。设备正在逐步充实,但尚存在不足之处。虽说半导体代工厂商有设备,但因融合及可生产性方面的问题,难以用于研究开发。这种情况目前已经成为MEMS的实用化落后于开发和业务化阶段的原因之一。
就MEMS业务来说,在投产之前需要巨额投资,因此更适合风险企业而不是中小企业来做。所以说,在利基市场上一向拥有作为顶级企业才具备的优势的欧洲中小企业,在MEMS领域已经将这种优势作为其优点发挥出来。像承包企业这样以成本削减为目标的工艺创新型日本中小企业,也许从本质上就不适合采用这种体制。
另一方面,众多日本企业仍认为只要跨越试制与开发阶段,“由于日本存在大量的应用领域,因而就能通过创造,很好地加以应用。日本的优势就在于此”,竟然尚未认识到日本的长处所在。而如果改变一下角度,也许就能发现MEMS业务成功的秘诀。
正在积极想办法发挥日本优势的是汽车、通信与影像等业界。进一步仔细分析,会发现如下三个特点:
1.新的民用产品(家电产品)不断涌现;
2.不仅投入量产的时间快(结束的也快),而且经常会有小的改进;
3.目标市场日趋丰富(只要有特点,就会尝试着采用)。
这些都是由日本人的性格特点来决定的,比如,不固守旧的东西,喜欢新的东西,对使用具有新功能的产品很少有抵触情绪,物品一旦损坏,通常都会丢弃掉(选择更换而不是修理)。再一个原因就是日本人的生活中纸和木材的使用量很大,一直就没有结实耐用的想法。也就是说,新业务并非全都源自技术。















