在此基础上,三星进一步开始消化吸收设计和工艺水平。
三星开始建立了两个研发小组,让其合作进行64K DRAM的消化吸收及产品化。三星还从美国大学聘请了5名韩裔美国科学家,这些科学家都有从事半导体设计的经验。除此之外,还有其它500名美国工程师,这给三星在揭开超大规模集成电路技术提供了十分关键的帮助。三星还在韩国本土组织了一个特别工作小组,由2名已有64K DRAM技术开发经验的韩裔美国科学家等主持。三星给工作小组提出了在6个月内开发出可行64K DRAM生产系统的目标。最终,小组团队成功开发出8项核心技术之外的生产64K DRAM所需的309项工艺,并在1984年上半年把64K DRAM推向了市场。这仅比美国的首创产品晚了约40个月,比日本的第一代商业化产品也只晚了18个月。韩国成为了世界上第三个引入DRAM芯片的国家,这大大缩短了与美日的差距。这时虽未赶上,但已明显处于追赶中的加速过程,表现为已能够跟随主流产品及缩小产品水平差距。
1984年,大批量生产64K DRAM成功后,三星公司又成立了第二支研发团 队,一支在国内工作,一直赴硅谷进行256K DRAM的开发。为缩短与美日在 256K DRAM的商品化方面的差距,三星国内团队再一次决定从Micron Technology公司引进电路设计技术。对于更为艰难的256K DRAM的开发,团队遇到不少困难,尤其是几项关键技术,如2um电路工艺开发,1.1 um金属行距等,公司为此采取了危机管理模式,终于又在1984年10月成功开发出了可行的芯片模具。这一回,三星在256KDRAM的研发追赶时间从64K DRAM的4年缩短到了2年。三星的256K DRAM于1986年实现大批量生产。经过自主开发,三星在追赶美日的进程上又成功地缩短了2年。
随着256K DRAM的大批量生产系统成功的开发,三星研发团队从1985年9月开始,将重点集中到了1M DRAM的开发上。这一次值得注意的是,三星已可以从美国企业购买1M DRAM的设计技术,但三星还是决定自己开发,这一次三星又将任务分配给了国内和硅谷的两支研发团队。三星决定自己研发有其外部原因,256K DRAM能够从美日获得许多前期经验,但1M DRAM却很难获得有关技术规范方面的知识、样品等,因为美日公司已经抢先制定了防止模仿性分解研究的规定。但三星还是运用了其危机管理模式,克服了诸多困难,1986年6月制造出了可行的模具,把与日本领先公司的差距从研制256KDRAM的2年缩短到了1M DRAM
的1年时间,在硅谷的工作小组也在3个月后成功研发除了1MDRAM,这表明研发能力已转到了韩国国内。当在面对下一步4M DRAM的开发时,三星遇到了不少困难。1986年德州仪器向三星及八家日本芯片制造商提起了诉讼,指控其侵犯DRAM设计专利权,最终三星以对其过去和未来存储产品销售额赔付专利使用费告终。这表明,如果继续开发4MDRAM芯片,三星有可能会面临更大的竞争压力与挑战。为此,韩国政府参与了进来。1986年10月,韩国政府参与到半导体工业发展规划上来,指定4MDRAM研发为国家级项目,政府的研究与开发研究所、电子和通讯研究所与三星、现代、LG组成联营企业,目标是在1989年开发并大量生产4MDRAM,完全消除与日本的技术差距。在联营的3年期间(1986-1989),共投入1.1亿美元用于研发,其中政府就占到57%,可见政府在其中所起到的关键作用之大。但政府的2家研究所内部发生分歧,导致2家研究所各自开发,三家企业也分别转入不同的领域研发。1988年,三星最早宣布完成了4MDRAM的设计,仅比日本晚6个月。最终,早生产能力与研发上,韩国财团主宰了4M和16M DRAM的世界市场。
政府又指定了16M DRAM和256M DRAM的开发为国家级项目。政府也相应地组织了一个类似的联营企业。但三家财团已经建立起了足够的技术研发力量,已能够分别独自进行研发,更重要的是,彼此不愿分享经验与成果,所以联营企业只是在分配政府拨款上起到协调作用。三星1992年先于竞争对手现代和LG开发出64M DRAM。更为重要的是,三星等财阀开始进一步投资用于改进64M DRAM的研发,这使得三星的同类产品技术开始优于美日产品。到1994年下半年,三星就已成为世界上最大的64M DRAM商业样机的供货商,向美国超大用户如惠普、IBM等提供产品。三星的成功追赶以在1992年的64M DRAM为标志,实现了在技术、市场方面的巨大成功。此后,256M DRAM及更高的DRAM研发上,三星一直处于超越阶段。
四、技术发展史年表
韩国集成电路的技术发展史,实际上完全是DRAM技术的创新史。DRAM存储器是韩国集成电路产业进入自主研发阶段最先选中的突破口,而且其研发历程一直延续至今。可以说,韩国正是通过DRAM强势进入集成电路产业的,并且通过DRAM技术的不断突破引领世界存储器集成电路产业的发展。在DRAM领域,自从
1971年英特尔发明出其基本的生产技术和工艺后,DRAM就一直被一套设计参数和操作原理所锁定,即构成了所谓的“技术轨道”。DRAM是一个技术要求相对较低、适合大批量生产的产品,而其用途80%以上是用于计算机等情报处理机器,这一领域在70年代前一直被美国公司垄断。占据半导体市场20%以上的存储器半导体产业的竞争无非是投入大量的研发经费,以快速扩大存储容量;购买高价的生产设备以进行标准化的批量生产及提高加工效率。因此存储器半导体产业被能够投资大量研发经费及生产设备的资金雄厚的少数大财阀掌控。日本企业嗅觉灵敏,最早“读出”了这个技术轨道,在20世纪70年代和80年代,以DRAM为突破口进入美国半导体市场。而韩国也正是通过相同的方式在80年代后期和90年代强势进入美国半导体市场,而且通过猛烈的投资攻势迅速占领了以DRAM为代表的大部分存储器市场。(东北亚经济合作:韩中日半导体产业实例)而韩国的半导体产业也在DRAM存储器的带动下飞速发展。韩国半导体产业迅猛发展的起点是以1983年三星开发出64K DRAM为标志的。随后在1986年10月,韩国政府推行《超大规模集成电路技术共同开发计划》,重点支持领域是1- 64M DRAM核心基础技术,目标是到1989年开发出和规模生产4M DRAM,完全消除与日本公司的技术差距。为达此目标,韩国政府推动了韩国三大半导体制造商——三星、乐喜金星和现代结盟进行技术开发,并由一个政府研究所——电子与电信研究所(EM)作为这三大厂商和6所大学的协调者。3年中(1986-1989) 该R&D项目共投入了1.1亿美元,而政府承担了其中的57%研发经费(这些经费是政府投资在科研项目上的,而非企业本身),远超过其他国家的资金投入和政府在具体研发项目中介入的力度。政府这只推手给韩国DRAM带来的变化是,当1983年韩国以64K产品进入DRAM领域时,技术上要落后美日4年时间。到1988年,三星在韩国三大企业中第一个宣布完成4M DRAM设计时,落后日本的时间已经缩短到6个月。而到1992年的64M产品时,韩国则与日本DRAM厂商技术上实现了同步。1994年韩国开发出256M DRAM,从此在DRAM领域处于全球领先水平,并持续扩大自己在该领域技术开发速度上的优势。
DRAM存储器芯片“技术轨道”的目的是提高单位芯片的集成度4,而其过程主要包括两个方向:增大晶圆尺寸和缩小特征尺寸5。因此要实现DRAM技术上的
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集成度:可以用单个晶圆上的二极管的数目来表征。 特征尺寸:晶圆上的最小轨道宽度,与光刻技术相关。
突破,只要朝着这两个方向发展即可。由这个“技术轨道”可以看出,DRAM存储器芯片的技术创新仅仅依靠生产设备的更新和生产工艺的改进便能完成,因此只要企业或政府能够在这个产品上投入大量的科研经费,其技术突破的进程是十分迅速的。事实证明,韩国正是通过资金投入将DRAM存储器芯片发展成其王牌产品,并在世界集成电路领域占有重要地位。
1、 集成电路的技术积累时代
1959年,金星社研制并生产出韩国第一台真空管收音机,开辟了韩国电子产业的新纪元。金星社作为韩国消费性电子产品的“先锋公司”成立以来,创造出许多“韩国第一”。它还于1965年、1966年先后研制并生产出韩国第一台冰箱和电视机,促进了韩国电子产业的发展。(韩国LG公司的发展历程)然而,这些产品的元件都是从海外进口的,金星社只是作为组装公司将各类元件拼装成电子产品而已,并非真正意义上生产出这些产品。(南朝鲜半导体工业的简要历史和
展望)
1965年,美国高美公司(Komy)首先在韩国投资晶体管/二极管生产设施并开始制造和封装分立式晶体管,为韩国的半导体工业奠定了基础。(南朝鲜半导体
工业的简要历史和展望 )随后,美国的Signetics、仙童和摩托罗拉等公司也在韩
国进行了大量的活动。这些公司在韩国建厂的主要原因是:它们感受到来自日本在半导体行业的第一轮竞争压力,因此开始在国外投资低成本的装配生产线,最初是在香港,接着是在中国台湾和韩国。
1971年,韩国科学技术研究院(KIST)发展了半导体制造技术。韩国科学技术研究院从事引导韩国的产业发展的大型和长期研究开发项目,在企业还没有兴趣自主开发技术的时候就开始培养技术研究人才,使其后来在企业注重自主技术开发时发挥了重要作用。KIST也帮助企业了解要引进的国外技术,进行改良或提高,实现技术转移,为韩国产业发展做出了巨大贡献。(韩国发展战略思想及
产业技术政策研究)
1978年,韩国产业经济技术研究院建立超大规模集成电路试验工场,从超大规模集成技术公司引进技术。同年,三星集团将合资企业“韩国半导体”的外方资本全部买进,成立了“三星半导体(株)”;三星半导体是从三星电子中分离出来独立运营的。同年,三星收购了美国仙童公司在韩国的子公司。在进军半导体