芯片光刻技术创新动态过程机制研究
时间：2023-02-23 23:35:04 来源：千叶帆 本文已影响人
张贝贝,李存金,尹西明，3
(1.中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190；
2.北京理工大学管理与经济学院，北京 100081；
3.北京市哲学社会科学融合发展研究基地，北京 100081)
芯片光刻技术创新是加快产业结构升级、实现高水平科技自立自强的重要保障和抓手，也是应用复杂系统管理思想加快构建新发展格局、实现高质量发展的重要突破口。尤其是在美国对华科技封锁和推进科技脱钩的大背景下，打造独立自主的芯片光刻技术创新能力是突破中国关键核心共性技术 “卡脖子”瓶颈、保障产业链供应链安全稳定，实现经济赶超和保障国家安全的重要举措。基础研究是科技创新的源泉，加强基础研究是下好 “先手棋”和突破百年未有之大变局时代中国 “卡脖子”技术的关键变量[1]。相关研究表明，中国芯片技术基础研究长期处于 “两头在外”的困难局面[2]，所以深入解析芯片光刻技术的基本创新原理和方法是立足中国新发展阶段和管理实践情境探索出一条具有中国特色快速追赶超越、科技强国之路的关键举措。
芯片光刻技术不是单一技术，而是由多个技术子模块组成的重大复杂技术系统，具有递归性、网络性和不可分割性，其创新活动是一项复杂的系统工程。所以，应以整体论方法为指导、以还原认知方法为具体手段、以网络认知方法为深化方式的多元系统认知方法来认识芯片光刻技术创新过程[3-4]。盛昭瀚等[5]基于钱学森复杂系统思想与范式提出具有中国特色的复杂系统管理理论，其是通过将复杂系统、管理科学和中国管理实践情景融合而形成的对于复杂性问题的系统性、整体性认识论和管理学新领域，该理论认为复杂系统是具有层次性结构、要素之间存在非线性关系、具有特定功能的有机整体[6]，会出现 “整体上有，局部没有”的复杂性系统形态[7-9]，以网络化结构为分析基础的复杂性系统科学[10]。复杂系统管理理论为剖析芯片光刻等关键核心技术创新原理提供理论和实践方法论基础。
现有与芯片光刻相关的重大复杂技术创新研究主要围绕宏观层面国家创新战略和中观层面企业或工程项目创新管理等方面展开，缺乏微观层面技术创新原理基础性研究，更鲜有从复杂整体性视角出发探索和归纳芯片光刻技术创新动态过程规律的研究。基于此，本研究基于复杂系统管理理论，从 “元素-关系-结构”复杂系统管理的过程逻辑出发，构建芯片光刻技术创新动态过程机制，以揭示其创新过程中技术元素、元素间的交互关系，以及系统结构再造与跃迁，进而推动芯片光刻技术创新内在规律，并从专利视角实证解析上述机制。
芯片光刻技术是兼具重大性和复杂性特征的重大复杂技术。从重大复杂技术创新特征来看，重大复杂技术往往不是单项技术，而是由制约国家发展和危害国家安全的多个技术集成的技术系统，其创新成果影响深远，可能带来技术经济范式的变革[11]。重大复杂技术创新活动是多个专业、多个学科、多个阶段和多种组织之间相互影响、协作的过程，是一项典型的系统工程[12]，且各子系统会涌现出一系列共性技术问题，所以其创新活动应遵循系统性、动态性和先进性原则[13]。
针对重大复杂技术创新机理研究方面，重大复杂技术的创新管理活动得到学术界的高度重视，现有研究主要围绕宏观层面的国家技术追赶战略和中观层面的企业或项目团队的创新管理机制展开讨论。宏观层面，路风等[14]从新兴举国体制与重大科技突破的视角考察美国在第二次世界大战期间成立的战时生产局和曼哈顿计划,以及至今还在活跃的DARPA，指出新型举国体制是实现重大科技突破、完成重大复杂技术任务的重要制度保障；
吕铁等[15]以高铁这一复杂技术产品的赶超为例，发现政府在机会条件、创新导向和微观主体互动方式等方面引致了高强度、高效率和大范围的技术学习，并从激励和能力两个维度揭示中国政府行政干预和集中组织促成中国高铁复杂技术追赶的经验和行为特征；
廉思秋等[16]基于国家创新意志论，针对重大战略技术、关键核心技术和产业共性技术等高新技术构建政府、国辖组织和企业之间的扇形协同创新模式。尹西明等[17]则从建设高能级创新联合体的视角探究高水平研究型大学等国家战略科技力量如何驱动和协同破解关键核心技术突破[18]。
中观层面，李靖华等[19]分别关注复杂技术创新合作网络中企业的跨组织知识管理和技术整合能力；
何清华等[20]以港珠澳大桥等工程为案例，运用扎根理论揭示重大工程复杂性的内生性、外生性和涌现性特征；
程鹏等[21]以中国科学技术大学量子系统的相干控制技术为案例，通过资金要素、机构要素、产业要素和科学家团队要素的互动交互刻画从基础科学到重大技术创新突破的过程；
于渤等[22]构建基于构成要素积累的 “监测引进-模仿制造-改进制造-自主创新”技术能力演进机理；
余江等[23]从支撑重大技术突破的组织模式、知识突破与商用生态全面联接、人才培养机制以及新评价激励机制等制度设计方面提出关键核心技术突破的体系构建思路；
王毅[24]从系统技术、核心技术和产业链3个维度构建复杂技术创新能力模型，并针对性地为我国复杂技术创新能力成长提出可行路径。
针对芯片技术创新的现有研究则主要从集成创新[25]、探索式创新[26]、干中学[27]等方面展开，且主要依赖案例解析方法。Roehrich等[28]运用半结构化访谈法研究芯片技术系统创新网络中组织成员向集成团队转变的过程。项国鹏[29]从创新生态系统视角探索企业核心技术突破机制，以华为公司为案例构建开放与共享、竞合与共生两种创新机制，为华为基带芯片从通用非核心组件技术到通用核心组件技术的技术突破提供支撑。周程等[30]以新日铁和首钢涉足半导体事业为案例,从技术选择、技术学习、文化锁定3个视角探讨传统企业转换技术轨道的创新管理问题,对钢铁企业 “造芯”均遭挫折一事进行解释。
综上所述，芯片相关的重大复杂技术创新活动具有高度复杂性和系统性这一特征得到学界一致认同，但现有芯片相关技术创新研究主要围绕着宏观层面国家创新战略和中观层面企业或项目创新管理等方面展开，缺乏微观层面创新原理的基础性研究，更鲜有从复杂系统管理理论视角切入探索和归纳芯片光刻技术创新动态过程规律的研究。因此，本文拟从复杂系统管理理论逻辑出发，基于创新实践的归纳，构建芯片光刻技术创新动态过程机制，试图揭示其创新过程中技术元素、元素间交互关系以及系统结构再造与跃迁进而推动芯片光刻技术创新内在规律，以响应加强基础研究[1-2]和加强国家战略科技力量理论性研究的理论创新呼吁和现实紧迫性需求[31]。
芯片光刻技术的递归性、网络性和不可分割性特征[32-34]与复杂系统的层级性、关联性和整体性特征一一对应，其中，递归性是指芯片光刻技术由子模块构成，子模块又由次级模块构成；
网络性是指子系统之间存在交互关系，各层次上的子系统都是一个复杂网络；
不可分割性是指系统功能由各个子模块共同作用实现，具有整体大于部分之和的特征。
芯片光刻技术创新是一项系统工程，属于典型的复杂系统管理问题。技术创新不再只是要素投入产出的简单线性过程，更是要素之间、要素与外界环境之间非线性交互作用的整体性结果[33，35]。基于复杂系统管理理论和对芯片光刻技术创新实践规律的总结，本研究从 “技术元素—交互关系—系统结构”的复杂系统进阶管理过程视角出发，构建得到芯片光刻技术创新的 “元素更新迭代—组合关系优化—系统结构再造”动态过程机制。将芯片光刻技术抽象成一个由3层子模块构成的系统，左右两侧箭头表示技术元素更新迭代，实线方框表示新增的元素组合关系，虚线方框代表淘汰的元素组合关系，实线更新符号表示对应元素在系统中的比重增加，虚线更新符号表示元素的比重减少。其中，先进技术是人们在不同时期创造出来的或是引领某一领域发展的原技术系统中未使用的技术元素；
创新技术是指先前不存在或显著不同于传统技术元素轨道的新创技术元素，如图1所示。
图1 复杂系统视角下芯片光刻技术创新动态过程机制
2.1 芯片光刻技术的构成
芯片光刻技术是具有层次性结构、要素之间存在非线性关系、具有特定功能的整体性技术系统[5]。如图1所示，将光刻技术分解成一个具有三层次级技术子模块的系统，其中，技术系统由若干个技术子模块组成，每个技术子模块又由对应的元技术群体构成。将那些客观存在的、可以组成任意专业领域技术的基本技术元素称为元技术，如基本电路技术既是芯片制造技术的元技术，也是飞行器技术的元技术。
以子模块层面为例，设z代表元技术，为组成光刻技术子模块的基本单元；
r表示子模块中元技术间的关联关系；
w为某一元技术在子模块中的比重；
F为子模块的功能函数。其中，zn表示组成技术子模块t的第n个元技术；
wn为第n个元技术在该模块中所占的比重，0≤wn≤1；
r1n表示该模块中第一个元技术和n个元技术之间的关联关系,r1n=0代表两者之间不存在关联关系，r1n=1代表两者存在关联关系。任一子模块t的功能可表示为z、w和r共同作用的函数，如式 (1)所示。同理，如式 (2)所示，对应光刻技术的功能T是由子模块功能Z、子模块比重系数W和子模块间关联关系R共同作用组成的函数。
t=F(z,w,r)
(1)
T=F(Z,W,R)
(2)
2.2 元素更新迭代机制
迭代原理借鉴了进化论思想，是指事物根据外界反馈信息做出微调整和持续改进过程，以适应环境的变化[36-37]。基于迭代原理，将光刻技术创新的元素更新迭代机制归纳为：在开放协同的环境下，根据来自需求市场的技术反馈，从外界甄选出适合技术原系统发展的先进技术元素或创新技术元素，集成在原系统上，新旧技术元素间相互作用带来的创新量变最终推动技术系统的创新质变。基于光刻技术的创新实践，元素更新迭代方式可归纳为元素叠加和元素替换两种[33]，分别如图1中的左右两侧箭头所示。
(1)元素叠加。元素叠加是指在开放协同的环境下，通过反馈机制从技术市场中重新甄选出利于技术原系统发展的新技术元素，将新技术元素叠加在原系统上，与该系统已有元素进行交互作用，通过拓宽元素间相互作用边界的方式对模块功能进行局部完善和补充，以及探索新功能，最终推动技术系统功能创新的过程。新技术元素可能是先进技术，也可能是创新技术。
t′ =F(z′,w′,r′)
(3)
T′ =F(Z′,W′,R′)
(4)
令x为先进元技术或创新元技术，在原技术模块中加入新的元技术x，引致光刻技术子模块系统结构的部分调整，w变成w′；
且关联关系矩阵中相应增加了新加入元技术与该模块原系统元技术之间的关系向量rx1-rxn及r1x-rnx，r变为r′。先进/创新元技术x叠加在光刻技术子模块原系统上，通过拓宽元技术的交互边界对原模块的功能进行补充、完善和扩展，致使原技术模块的功能由t变成t′，如式 (3)。同理，光刻技术功能由T创新成为T′，如式 (4)。
(2)元素替换。元素替换是指在开放协同的环境下，通过反馈机制快速地从外界选出利于技术原系统发展的新元素，运用更适应发展需要的新元素替换掉原技术系统中与之功能相似但效率低下的旧元素，新旧元素的替换促进模块功能的改进和升级，子模块功能的升级和改进量变最终推动整个技术系统功能的创新质变，新技术系统应运而生。
令x为先进技术或创新技术，且元技术x与技术z1作用极为相似。当子模块系统中元技术间关联关系和相对比重均不发生变化时，先进/创新技术元素x替换掉该模块原系统中与其功能极为相似且效率低下的z1。这种技术元素替换带来技术模块功能升级和改进，促使t变为t″，如式 (5)。同理，光刻技术功能由T创新成为T″，如式 (6)。需要特别说明的是，先进/创新技术元素对原技术系统中元素的替换模式可能是一对一，也可能是一对多或多对一。
t″ =f(z′,w,r)
(5)
T″=f(Z″,W,R)
(6)
2.3 组合关系优化机制
组合原理认为，具有独立功能的技术巧妙地结合在一起就能够产生弥补缺陷、增强优势的效果，组合被认为是分析技术创新非线性过程的本质思维[38-40]。
基于组合原理，将芯片光刻技术创新过程中的技术要素非线性交互动态过程规律归纳为：技术系统内各元素之间有机组合，通过功能互补、优势叠加的方式实现独特的系统功能，随着技术发展要求的提升，系统内生产效率更高的技术元素新组合被发现，不再适应发展要求的旧技术组合被淘汰，这种组合关系的优化过程带来技术局部功能的持续改进升级，最终推动功能更强大的技术新系统诞生。
t‴=F(z,w‴,r‴)
(7)
T‴=F(Z,W,R‴)
(8)
在技术和市场需求共演引致的技术变革过程中，当技术元素种类和对应系统结构不变时，子模块原系统中技术元素间组合关系发生变化，新的技术元素组合被发现，旧的效率低下的技术组合被淘汰，组合关系矩阵由r变成r‴，这一组合优化通过优势互补的方式促进子模块局部功能的持续升级和改进，以及新功能的补充，导致技术子模块的功能由式 (1)中的t进化成式 (7)中的t‴。同理，光刻技术的功能由T变成式 (8)中的T‴。
2.4 系统结构再造机制
结构再造原理来源于卢克莱修[41]的原子论,其认为一切事物均由最基本的原子构成，原子赖以存在的空间被称为虚空，原子在虚空中按照特定的规则游走,便产生了各具特征的万物。同理，技术系统之所以能够成为一个具有一定功能的系统，是由于其内部各要素之间按照独特的规则形成不同于其他系统的特定结构。
基于此，将芯片光刻技术创新的系统结构再造机制归纳为：在技术创新过程中，技术元素在系统中的相对比重发生变化，对应着技术系统结构的局部调整，使得系统内各组成部分之间的关系更协调、配合更有效，从而提升产品良品率和精度的同时降低单位能耗，推动更适应市场要求的光刻技术新系统诞生的过程。系统结构再造机制是从复杂网络整体性结构层面出发来揭示光刻技术创新的动态规律，是对中国特色复杂系统理论 “整体上有，局部没有”的复杂整体性特征的诠释[5,7-8]。
t″″ =F(z,w″″,r)
(9)
T″″ =F(Z,W″″,R)
(10)
对于技术子模块而言，当其他因素不变时，改变原子模块内部技术元素的比重，对应着原技术模块结构的局部调整，调整后的模块结构更适应技术发展要求，从而促进该模块功能创新，原模块功能t改进和升级至t′，如式 (9)。同理，光刻技术的功能由T变成式 (10)中的T″″。
特别地，元素更新迭代创新机制、组合关系优化创新机制和系统结构再造创新机制可能发生在光刻技术系统的任一层级，无论发生在哪一个层级，创新都会沿着技术体系由下至上传导，最终推动整个技术系统功能进步。
美国国家科学基金会2008年启动 “超越摩尔定律的科学与工程”的研究项目，至此芯片技术从 “摩尔时代”走向 “后摩尔时代”，也标志着芯片技术创新将迎来超高度的复杂性挑战。在此背景下，光刻技术从2010—2015年的65nm制程、22nm制程等工艺水平突破性地实现了2016—2020年的7nm制程、5nm制程的创新。因此，本部分以2011—2015年和2016—2020年两阶段专利数据为基础，实证解析芯片光刻技术创新的 “元素更新迭代—组合关系优化—系统结构再造”动态过程机制。
3.1 数据收集
本文所用专利数据 (2011—2020)来自德温特创新索引数据库 (DII)。鉴于芯片光刻技术的复杂性，根据具体某几类IPC国际专利分类号检索难免会出现纰漏，本文在参阅芯片光刻技术相关资料[42-43]的基础上，结合行业技术和管理专家访谈，建立芯片光刻技术的关键词检索式，并通过对试下载样本的关键词训练进一步完善检索式，同时将IPC国际专利分类号检索作为技术关键词的补充，见表1。根据上述检索式下载芯片光刻领域的专利数据，对数据进行清洗、字段分割和去重，最后得到处理过后的光刻技术专利数据27118条，用于本研究的社会网络和聚类分析等实证分析。
表1 芯片光刻技术专利检索式
3.2 研究设计
首先通过社会网络和聚类分析方法绘制出光刻技术2011—2015和2016—2020两个阶段的复杂网络，对比两个阶段的技术网络，通过测度原技术系统中淘汰技术元素和新系统中新增技术元素之间网络位置的相似性来识别元素更新迭代方式；
然后通过对比两阶段技术网络中元素关系的变化标记组合优化过程。
(1)技术网络系统构建。根据K-Means算法[44]将光刻技术领域的专利数据根据标题和摘要聚类，得到具有不同研究主题的技术子模块，并将归属于不同子模块的专利数据做相应标记，以待使用；
然后截取IPC分类号的前3位[45]，与专利国际技术分类体系中的技术领域映射出元技术，与大多数研究的做法一致[46]，将专利数据中IPC分类号所对应的元技术的共现网络可视化，即可得到芯片光刻技术的元技术网络系统。
(2)元素更新迭代识别。第一，以专利数据的技术领域字段为目标字段，构建不同时间段、不同子模块的技术元素关系网络。对比不同时间段的关系网络，识别网络中新加入技术元素群体X、减少的技术元素群体Y和不变技术元素群体Z。第二，计算不同时间段子模块中新加入技术元素与减少技术元素的结构相似度。若两个技术元素的结构相似度高于80%，则认为新加入技术元素x替换了技术元素y；
否则，认为新加入技术元素x是在已有技术系统上的叠加。
具体地，借鉴Leydesdorff等[47]构建引用矩阵测度学科相似度的做法来计算新加入技术元素在不变技术元素网络中的结构与减少技术元素在不变技术元素网络系统中结构的相似性，进而判断这两个技术元素是否存在替换关系。在光刻技术网络系统中，将新加入的某一技术元素抽象为x,减少的某一技术元素抽象为y，已有技术元素用z表示，运用 “图”结构将新加入技术的网络表示为Graph1。
Graph1= (V1,{E1})
(11)
V1={x,z1,z2,z3,……,zi}, (i=1,2,3,…,n)
(12)
E1={ (x,z1), (x,z2), (x,z3),……, (x,zi), (z1,z2), (z1,z3), (z1,zi),……, (zn-1,zn)}
(13)
式中，V表示网络图中的节点，E表示节点之间的无向边。同理，减少技术元素的网络结构为Graph2。
Graph2= (V2,{E2})
(14)
V1={y,z1,z2,z3,……,zi}, (i=1,2,3,…,n)
(15)
E1={ (y,z1), (y,z2), (y,z3),……, (y,zi), (z1,z2), (z1,z3), (z1,zi),……, (zn-1,zn)}
(16)
接下来运用邻接矩阵方法将Graph1和Graph2量化。
(17)
最后运用余弦距离求两矩阵的相似度，即：
sim (Graph1,Graph2)=
(18)
(3)组合关系优化统计。组合关系优化统计是基于两阶段的光刻技术网络，统计出新旧网络系统更替中技术元素的淘汰组合和新增组合的过程。为了排除新技术加入带来的干扰，我们选取两阶段不变的技术网络作为研究对象，然后识别两阶段技术网络中组合关系值由 “非零”变为 “零”、 “零”变成 “非零”的技术元素组合，即分别对应着技术元素组合关系的新增和淘汰。
上述技术元素字段映射、结构相似度计算、专利文本聚类以及矩阵结构对比的过程均由Java和Python语言编程实现，代码见https://github.com/weimingdiit/coding。
3.3 实证结果解析
芯片光刻技术由96种存在非线性交互关系的元技术构成，经聚类得到3个技术子模块，分别为曝光显影模块、刻蚀模块和光刻胶模块。基于专利数据，本部分以芯片光刻技术曝光显影子模块为例解析复杂技术的元素更新迭代创新机制和组合关系优化机制。图2所示为芯片光刻技术曝光显影子模块在2011—2015和2016—2020两个时间段的技术系统，实线方框分别为曝光显影子模块的原技术系统和新技术系统，虚线方框分别表示被淘汰的元技术和新增加的元技术。其中，淘汰了效率低下的15种元技术，新加入14种效率较高的先进元技术。
由技术元素间网络结构的相似度测算结果可知，新加入元技术 “燃烧设备方法” “气体液体的贮存分配技术” “附加制造技术”和 “液体变容式机械技术”分别与被淘汰元技术 “装饰技术” “液力风力弹力或中立发动机” “钻进技术”和 “武器技术”之间的相似性系数均超过80%，存在显著的替换关系。新加入 “燃烧设备方法”等元技术替换掉曝光显影子模块原系统中已不再适应生产要求的元技术，为该技术模块功能的改进和升级提供持续推动力。
图2 曝光显影子模块网络系统的元素更新迭代过程
新加入元技术 “纸类加工技术” “造纸或纤维素生产技术” “燃烧生成物发动机装置” “固体物料分离技术” “道路铁路或桥梁技术” “刷类技术” “手携物品” “鞋类技术” “无轨陆用车辆技术”和 “石油煤油及炼焦技术”是对曝光显影子模块原技术系统的叠加。新加入元技术 “纸类加工技术”等叠加在曝光显影模块原系统上，通过拓宽技术元素种类和元素之间交互作用的边界的方式，持续不断地改善和补充子模块功能，并为新功能的探索奠定基础。
综上，芯片曝光显影技术原系统创新至技术新系统的动力来自于元素替换和元素叠加两个方面：一方面， “燃烧设备方法” “气体液体的贮存分配技术”等先进技术元素替换掉原系统中不再满足生产要求的技术元素，推动技术模块功能的持续升级；
另一方面， “纸类加工技术” “造纸或纤维素生产技术”等先进技术元素叠加到曝光显影技术原系统上，持续地改进和完善原系统功能的缺陷，并进行新功能的探索。
芯片光刻技术创新的组合关系优化机制解析。以曝光显影子模块为例，2011—2015阶段的曝光显影子模块向2016—2020阶段的子模块演变过程中元素组合关系的变化情况如图3所示。实线线条表示技术元素间的新增组合关系，虚线线条表示技术元素间淘汰的组合关系。在技术系统创新过程中，曝光显影子模块网络中被淘汰的元技术组合共179组，新增的元技术组合共158组。
图3 曝光显影子模块的技术元素组合优化过程
元技术组合变化频数统计结果显示，曝光显影子模块中组合变化总频率较高的有 “其他电技术” “电通信技术”以及 “照明技术”等。其中，被淘汰技术组合中出现频率较高的元技术有 “层状产品技术” “点记录术”及 “其他电技术”等；
新增技术组合中出现频率较高的有 “卫生学技术” “一般物理化学方法或装置”和 “照明技术”等。
以组合变化频率最高的 “其他电技术”为例，在曝光显影子模块的创新过程中，新组合 “其他电技术—喷射或雾化技术”等淘汰了对应领域不再满足生产需要的旧组合 “其他电技术—信号装置”等， “其他电技术”的新组合关系能够更好地进行相关功能的交互补充，促进更加符合技术市场要求的新功能产生，从而持续地推动曝光显影模块功能的升级和改进。
芯片光刻技术创新的 “系统结构再造”机制解析。芯片光刻技术系统由曝光显影子模块、光刻胶子模块和刻蚀子模块组成。子模块中元技术比重的变化对应子模块系统结构的局部调整，使子模块中元技术之间的关系更协调、配合更有效，从而改进子模块功能；
进一步，各子模块比重的变化对应芯片光刻技术系统结构的再造，各模块系统功能的累计改进最终推动更适应市场要求的芯片光刻新系统诞生。
4.1 基本结论
(1)元素更新迭代是实现芯片光刻技术创新的基本途径，其中元素更新迭代推动技术创新的方式被归纳为叠加和替换两种。元素更新迭代创新是指在开放协同的环境下，根据来自外界或上一层级模块的技术反馈，从外界甄选出适合技术原系统发展的先进技术元素或创新技术元素，叠加或者替换在原系统上，新旧技术元素间相互作用的创新量变推动技术系统创新质变，从而促进效率更高的新技术系统诞生的过程。
(2)技术元素间的组合关系优化是实现芯片光刻技术创新的有效进阶途径。组合优化集成创新是指技术系统内各元素之间有机组合，通过功能互补、优势叠加的方式实现独特的系统功能，随着技术发展要求的提升，系统内生产效率更高的技术元素新组合被发现，不再适应发展要求的旧技术组合被淘汰，技术组合的变化导致技术系统结构的调整，这种组合优化带来了技术局部功能的持续改进升级和新功能叠加，量变引起质变，最终导致功能更强大的技术新系统诞生。
(3)系统结构再造是实现芯片光刻技术创新的高维和关键途径。结构再造创新是指在芯片光刻原系统的基础上，技术元素在系统中的相对比重发生变化，对应着技术系统结构的局部调整，使得系统内各组成部分之间的关系更协调、配合更有效，从而提升芯片制造良品率和精度的同时降低单位能耗，推动更适应市场要求的光刻技术新系统诞生的过程。
4.2 政策启示
(1)国家层面，政府应进一步完善面向高端芯片、高端装备、核心元器件和高端软件等核心共性技术突破的新型举国体制和激励政策体系设计。尤其是在遵循 “元素组合优化和系统结构再造、性能跃迁”的基本规律基础上，健全关键核心技术攻关的新型举国体制，建制性和有组织地强化国家战略科技力量，强化企业创新主体地位和科技领军企业创新主导地位，支持科技领军企业牵头打造面向科技自立自强的高能级创新联合体[48]，加快构建和完善复杂技术创新领域的基础研究和原始性创新体系。同时要持续完善相关的产权分配和激励相容制度，联合科技领军企业打造复杂技术创新的重大场景[49]，激发创新主体活力，为跨组织、跨部门和跨领域的重大复杂技术联合攻关与突破性创新提供良好的制度保障、创新生态和应用场景支持，进一步把政府、市场、社会有机结合起来，激励形成全社会支持、参与芯片光刻等关键核心技术创新实践的社会氛围和文化环境。
(2)企业层面，要充分认识芯片光刻技术 “卡脖子”问题背后所嵌入的技术创新基本原理，坚定自主创新的定力和提升内生动力，深入把握复杂整体性基础上的重大复杂技术创新的 “元素更新迭代——组合关系优化——系统结构再造”微观动态过程机制，从而在制定创新战略、分配创新资源和开展产学研协同、大中小融通创新过程中充分利用复杂系统管理框架。同时应注重发挥战略科学家和复合型战略科技人才的作用，提倡开放、融合和包容、韧性的企业文化，吸取、整合外部资源，为芯片光刻等核心技术的突破提供新知识、新元素、新思路和新场景，全面提升企业创新能力和自主创新成效。
(3)微观个体层面，研发技术人员应在深入理解芯片光刻技术创新原理的基础上积极培养自身的复杂系统创新思维，突破原子化思维，积极运用元素更新迭代、组合优化和结构再造原理，为芯片光刻相关技术和产品功能的改进、升级和突破性创新探索更多可能性，强化解决复杂工程问题的能力；
敢于和善于运用自身所处的科学网络知识、协作网络的技术新元素和产业应用新场景，加快芯片技术创新，全面提升关键核心技术攻关成效，为技术-经济范式跃迁创造新机遇。
