颠覆性技术驱动下，未来产业如何培育丨美国布局下一代集成电路产业的启示

原文刊载于《中国科学院院刊》第6期“政策与管理研究”，原文标题《颠覆性技术驱动的未来产业培育模式与路径研究》。本文为精简改编版

张 越1,2 余 江1,2* 杨 娅1,2 陈 凤2

1 中国科学院科技战略咨询研究院

2 中国科学院大学 公共政策与管理学院

颠覆性技术对未来产业发展的路径、方向和国际竞争格局具有关键影响。因此，前瞻布局颠覆性技术驱动的未来产业是我国抢占科技制高点、加快构建新发展格局的必然选择。颠覆性技术对未来产业发展的路径、方向和国际竞争格局具有关键影响。因此，前瞻布局颠覆性技术驱动的未来产业是我国抢占科技制高点、加快构建新发展格局的必然选择。文章对美国“电子复兴计划”布局颠覆性技术、培育未来产业的技术识别机制、组织管理机制、评价机制和示范应用机制进行了全流程、全链条的深度分析，提炼颠覆性技术和未来产业科学内涵、关键要素，并从“颠覆性技术供给—技术产业转化—技术产业应用”环节构建了“颠覆性技术驱动的未来产业培育模式”研究框架；相关研究发现对我国培育颠覆性技术驱动的未来产业具有关键借鉴意义。文章提出我国应面向未来产业建立长期、动态的颠覆性技术甄别与支持机制；进一步加强市场导向、多元参与的管理模式与政策设计，建立多种技术路线并行的颠覆性技术动态比较与竞争退出机制；包容由于技术研发、技术路线等客观因素导致的失败，形成与关键核心技术攻关的“揭榜挂帅”相差异化的考核评价机制；完善面向未来产业应用场景的颠覆性技术示范应用，推动未来产业先导示范区等试点示范与应用场景探索。

1 培育颠覆性技术驱动的未来产业的重要意

当前世界经济和科技竞争日趋激烈，我国正处于转变发展方式、转化增长动力、优化经济结构的关键时期，部分领域进入世界前列。培育颠覆性技术驱动的未来产业能够提升我国产业发展的长期竞争力，掌握产业发展主导权和控制权。一方面，颠覆性技术具有破坏性和变革性特点，探索了技术新路径，通过解决未来产业发展面临的瓶颈，更有可能推动未来产业从理论构想阶段进入技术产业化阶段。另一方面，布局颠覆性技术驱动的未来产业有助于我国抢抓国际竞争的新机遇。当前，美、英、德、法、日等国际领先国家纷纷开始布局未来产业，一旦某一国家依托颠覆性技术突破实现产业化，我国不能及时识别与跟进，有可能错失未来产业关键领域发展的战略机遇。因此，前瞻布局颠覆性技术驱动的未来产业，既是我国进入新发展阶段、加快构建新发展格局的客观需要，也是培育新兴接续产业、抢占全球科技产业竞争制高点的必然选择。

本文从颠覆性技术的科学内涵与基本特征出发，通过对美国“电子复兴计划”的系统梳理，厘清颠覆性技术驱动的未来产业培育的着力点，凝练我国依托颠覆性技术突破培育未来产业的机制与路径。

2 美国依托颠覆性技术培育未来产业的模式研究――“电子复兴计划”

在全球数字化即将发生变革的新时期，美国为继续强化电子信息技术优势，捍卫全球领导地位，美国国防高级研究计划局（DARPA）于2017年6月，以推动材料和集成、系统架构、电路设计三大领域创新为核心发展思路，从集成电路全产业链谋划布局“电子复兴计划”。“电子复兴计划”的发布对美国下一代集成电路领域颠覆性技术发展至关重要，本文从其技术识别机制、组织管理机制、评价机制、示范应用机制分析，试图解释进行颠覆性技术突破的规律（图1）。

图 1 美国“电子复兴计划”推动颠覆性技术研发与产业应用的机制

技术识别机制

“电子复兴计划”将已有项目进行整合并凝练现实需求、广泛收集业界建议，逐步形成了多阶段、相互关联的发展计划，其技术识别过程主要分为技术愿景提出和技术愿景转化两阶段。

第一阶段：总结现实军事作战需求和新技术生长点，提出技术愿景。

1. 通过与国防部高层会晤和一线调研，深入分析未来可能面临军事挑战，从考虑未来战争的作战需求出发确定所需的前沿技术；

2. 通过与顶尖科学家交流研讨、对文献专利数据进行挖掘分析等方式发现世界最新前沿技术，并从中寻找可能对未来军事领域产生重大影响的新技术生长点。通过这种需求拉动和技术推动，提出要实现的技术愿景。

第二阶段：通过广泛调研、分析研讨等方法将技术愿景分解为一系列研究计划，最终转化形成项目选题。

1. 在业界峰会、媒体上组织宣传计划的背景、目标等。

2. 举办项目研讨会，由项目经理领导开展有针对性的讨论，邀请来自国防、产业界、科研单位等不同领域的专家学者，广泛听取他们对新兴技术需求和现存障碍的看法，并收集关于项目研发的目标和指标等建议，构思新的项目以满足“电子复兴计划”的目标。

3. 参与者通过与 DARPA 合作支持“电子复兴计划”将双方共同感兴趣的研究计划转化为项目选题。

组织管理机制

“电子复兴计划”重视发挥国家实验室、研究型大学和科技领军企业的作用，组织成立政产学研合作联盟。合作联盟采取开放多元、相对市场化的协作模式，并围绕技术挑战进行成本分摊。在“联合大学微电子项目”中，DARPA 与工业界企业共同组成一个联盟，工业界成员包括产业界的 IBM、英特尔、台积电、三星电子和国防工业界的雷神、洛克希德.马丁等跨国科技企业。联盟成员共同拟定重点研究领域， 共同为项目提供资金支持，同时持开放态度，欢迎更多的工业界赞助商加入。联盟通过向学术界征集提案成立 6 个研究中心，以推动半导体技术领域的探索性研究。另外，“电子复兴计划”对美国联邦政府资助的研发中心进行“直接竞争限制”，并优先鼓励私营部门投标。对于政府实体，如政府与国家实验室、军事教育机构等承担相关项目，必须出具书面文件以说明其符合招标条件，并明确表明该项工作私营部门无法提供。例如，桑迪亚国家实验室与大学和企业合作参加了极端可扩展性光子学封装、高端开源硬件等项目的研发；橡树岭国家实验室合作参加特定领域片上系统等项目的研发。在相对开放、市场化的合作联盟以外，美国“电子复兴计划”也注重培育相对封闭的项目研发共同体，引导美国的空军研究实验室、陆军研究实验室、国立卫生研究院、能源部、海军研究办公室、微电子高级研究公司等军方用户和利益相关方共同参与研究，构建联合资助的合作网络。“电子复兴计划”采用的这种成本共担的合作联盟模式提高了协作攻关的效率，促进了政产学研深度合作；通过发挥各方优势将技术成果转化为现实生产力，有效应对半导体技术领域的挑战。

DARPA 通过多种方式对项目进度不确定性和经费损失等风险进行双重控制。“电子复兴计划”作为企业、大学和研究机构等多元主体开展的一系列前瞻性合作项目，研发难度大、风险高，只有在项目执行过程中采用动态化管理方式，培育开放包容的创新文化，进行多技术路线资助，安排完善的项目失败退出机制，才能分散并降低风险实现从基础创意到成果产出的跨越。

1.DARPA 组织定期会议并实行分阶段预算分配。项目组分为几个研究工作组，研究组再细分成不同的系统组；通过每周的研究组内部研讨会、每月的子系统碰头汇报会、每季度联席会议保证了项目的顺利推进，项目经理根据研究组的汇报情况调整预算。

2.项目实施过程公开透明。项目经理可以随时采用更新、更优的技术方案，DARPA 每年大约有 20% 的技术方案被替代。在项目进展困难时公开向全社会征集解决方案，汇集新思想、新技术，从而推动创新。

3.采取多技术路线的竞争性资助。DARPA 会对采取不同技术路线研究相同问题的科学家分别进行资助， 从而分散项目资助风险。

4.充分挖掘失败项目的价值。DARPA 对于当前科技水平无法完成的项目宣告失败后不会完全放弃，而是找出项目失败原因、保存项目过程中获得的技术知识，在未来有相关项目或项目重新具备再开发的条件时，以重新利用已经积累的有价值经验。

评价机制

“电子复兴计划”中项目提案的评审和遴选根据广泛机构公告（BAA）公布的评估准则进行。“电子复兴计划”启动后，举办项目研讨会并发布 BAA，随后在征集项目提案的过程中，根据 BAA 公布的评估标准对提案进行评选。在评估准则中有 2 点值得注意：

1. 要求提案提供技术转移计划，以说明该技术对国防领域的影响、将新技术纳入国防系统的时间，以及技术向国防用户转移方式等问题；

2. 要求拟定的预算费用符合技术研发和实施管理的实际情况，并准确反映技术目标。

“电子复兴计划”中项目不同评估标准重要性有所不同。例如，“联合大学微电子项目”的提案评价标准按相对重要性从高到低依次为：整体的科技价值；独创性、新颖性和影响力；项目研究对联盟行业赞助商和 DARPA 需求的影响；研究人员的能力；成本效益，能否解决现实问题。提案的审查主要由项目经理和政府专家负责。项目经理会通过研讨会等形式与申请单位进行深层次的持续沟通，以确认技术路线的可行性。对初步符合条件的方案，要求申请人提交更详细的方案，并组织评审给出初步资助建议。最后，陆续公布项目执行者并启动项目。

在项目实施阶段的评价标准更加包容，能够包容客观因素导致的失败，如目前科技水平的限制、相关技术方案存在的潜在风险等。在评价周期上，短期内宽容失败，长期内要求有创新成果。

示范应用机制

对于不同类型的项目，DARPA 采取不同的方式推进技术的应用推广。对于以军事应用为目的的项目， 实施过程中全程与美国军方保持深度沟通；进入工程化与推广应用阶段后，相关企业与各军种签订合同， 将进入试制生产阶段的产品提供给军方使用，通过这种方式将培育成熟的技术转移给军方。在军方订单能够维持企业研发和生产的情况下，吸引其他成熟企业进行投资并将产品推向市场。如果各军种不愿接受新培育的技术，DARPA 可以运用国防部部长专用通道对新技术产品进行政府采购支持。对于以产业应用为目的的项目，实施过程中邀请产业界人士参与研讨会共同推进项目的应用化，直到有企业愿意对项目的成果转化进行投资，之后项目经理退出。项目通过在实施阶段和推广应用阶段与应用方进行深度沟通，推进了新培育技术的工程化与推广应用。

“电子复兴计划”于 2019 年发布了“电子复兴计划：国防应用”（ERI: DA）项目。该项目强调了国防过渡伙伴的作用，国防过渡伙伴是指具备向美国国家安全共同体交付技术能力的组织。ERI: DA 项目要求参与者与国防过渡伙伴建立合作关系，推动“电子复兴计划”的技术成果在国防应用方面的开发示范；通过这种方式进一步明确了美国联邦政府在技术成果转化的过程中的持续作用，促进了技术成果在国防系统中的未来应用。

3 颠覆性技术驱动的未来产业培育研究框架

颠覆性技术是通过技术的新组合与跨界应用，对现有市场竞争格局产生破坏性冲击，改变甚至是创造了消费端的新需求，带来新技术应用、产业业态与商业模式。颠覆性技术具有以下3个特征：

1.技术创新过程复杂。颠覆性技术是技术的新组合或跨界应用，会破坏原有的技术轨道并形成新的技术轨道。

2.破坏现有市场。颠覆性技术带来全新的商业模式，破坏市场的既有竞争规则和现有需求。

3.产生新的产品及相应产业。颠覆性技术会开拓新的产品并形成相应的产业方向，从而改变人们的生产生活方式。根据颠覆性技术的特点，从技术识别、组织管理、示范应用和评价模式四个方面对其过程机制与内涵特征进行总结。

技术识别方面，颠覆性技术作为驱动未来产业的引擎具有较强的不确定性，难以对具体技术进行准确的遴选与甄别。但是，从人类的基本需求出发，结合对技术核心属性的大致判断，对颠覆性技术方向的预见与识别是可行的。同时，要基于颠覆性技术自身发展的特征与趋势进行战略判断，防止点错“科技树”，特别是需要注意规避美国可能对我国技术发展实施的战略诱导与误导。

组织管理方面，颠覆性技术创新影响众多主体、领域、产业，需要多元主体协同的组织模式。颠覆性技术创新呈现间断性和跨越性的特征，依靠军方或产业界单一的创新资源较难取得突破；大学、科研院所等学术机构与产业界之间技术转移困难，严重影响颠覆性技术创新的效率。因此，需要调动政府、军方、民营企业、大学和科研院所等各创新主体的研发力量，加强多方互动和协同，最大程度地发挥科技资源配置效率和技术创新的协同效应。

示范应用方面，颠覆性技术的产业化对未来产业的发展十分重要。颠覆性创新领先于现有市场，没有现成的市场需求，因此，为新技术创造市场需求是颠覆性技术创新最终取得成功的重要保障。例如，政府通过“有形的手”增强国防军队用户、能源和交通等部门对颠覆性技术产品的采购力度；将研发项目与国家战略需求相结合，推进太空探测、深海探测等集成前瞻技术的重大工程，为颠覆性技术向未来产业的转化提供早期市场，加快技术迭代。

评价模式方面，颠覆性技术具有非常大的不确定性，呈现“高风险、高回报”的特点，需要形成注重创新、包容失败的评价理念，改革传统的评价模式。

1. 建立容错机制。因技术路线选择或其他不可控因素无法实现研究目标，应适当包容，从而营造敢为人先、勇于挑战的创新氛围，激发创新活力。

2. 创新评审方式。聘请来自多学科领域的专家评议，有助于从多学科角度评价项目；申报人与评审专家进行多轮沟通的扶优式评审，能够在交互中共同孵化出颠覆性创新项目。

3. 优化评审标准。以创新性、前瞻性和变革性作为判断颠覆性技术的主要标准，以适应其高风险、探索性的特征。

4 培育我国颠覆性技术驱动的未来产业

面向未来产业培育建立长期、动态的颠覆性技术甄别与支持机制

1. 建立未来产业长期支持机制。充分考虑未来产业培育周期较长的特性，明确政策支持的方向与重点，形成产业政策长期、持续支持机制。

2. 建立针对颠覆性技术的动态甄别机制。在国家层面建立颠覆性技术感知响应体系，成立未来产业发展战略咨询专家组，密切跟踪未来产业领域的发展趋势及动向，形成对于未来产业的技术甄别机制。

强化市场导向、多元参与的管理模式与政策设计

1. 搭建市场应用与国防等重大需求的桥梁。加强与重点科技创新企业、大学和科研院所合作，让市场创新力量深度参与面向国家重大需求的颠覆性技术研发。在国家层面成立“未来产业源头技术攻关办公室”，由企业面向国家重大需求向该办公室提出技术方案，促进相关技术成果应用转化。

2. 持续挖掘公共采购部门和产业内的共性技术挑战。由大学、科研院所与企业合作进行技术攻关，成立相关领域产学研合作联盟，在商业化初期由政府采购作为需求侧支撑，支撑产品的持续迭代与优化。

建立多种技术路线并行的颠覆性技术的竞争与退出机制

1. 实行多阶段动态管理。开展阶段性研讨会，针对相同研究主题采取多技术路线平行竞争，研发过程中向公众公开征集解决方案，不断吸收新思想，并根据项目进展情况进行决策，从而保持技术方案的先进性和可行性。

2. 完善项目竞争与退出机制。建立失败项目处置预案，对于现有科技水平无法满足、研究方向无法实现的项目，在停止后要找到失败原因、总结研发过程中的技术知识，为以后的相关项目或条件成熟时重启项目做好准备。

建立针对颠覆性技术研发与产业化的多元化评价机制

1. 建立针对颠覆性技术的评价指标体系。在项目遴选阶段，政府和企业可以尝试建立技术评价指标体系，再由专家结合自身经验对技术进行评价，从而遴选有潜力的颠覆性技术并进行前瞻性跟踪培育。

2. 采取多元化评价机制。在项目实施过程中，参考美国“电子复兴计划”的项目经理模式，赋予项目负责人足够大的决策权和相应责任，权责统一；包容由于技术路线等客观因素导致的失败；采用第三方独立评估，邀请不同领域的专家从科研、市场、成本等多个角度对项目进行评估，从而解决科技计划管理中普遍存在的重视立项评审、轻视成果转化等问题。

完善面向未来产业的颠覆性技术的示范应用

1. 开展未来产业应用示范工作。统筹考虑各地已布局的未来产业，选择数字化、智能化发展基础较好，具备一定组织经验和基础研究能力的城市，重点围绕类脑智能、量子信息、基因技术等颠覆性技术开展试点示范，以应用示范带动产业发展；探索未来产业先导试验区等试点示范，推动各地方政府在资金、土地、税收、人才等方面对建设未来产业应用场景提供政策支持，培育一批具备一定国际竞争力的未来产业。

2. 充分发挥学术界作用。推进国家“双一流”“强基计划”等大学建设，加强对未来产业专业人才培养，满足未来产业发展需求；发挥专业智库优势，开展关于未来产业的研究，加强对未来技术预测、研发、成果转化应用和未来产业发展的决策支撑。

张 越 中国科学院科技战略咨询研究院副研究员。主要研究领域：国家科技政策、产业创新生态系统。

余 江 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、博士生导师，主要研究领域：新兴技术与产业化、产业创新管理与竞争战略。

文章源自：张越, 余江, 杨娅, 等. 颠覆性技术驱动的未来产业培育模式与路径研究——美国布局下一代集成电路产业的启示. 中国科学院院刊, 2023, 38(6): 895-906. doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20221104003.