企业是科技创新主体,是研发、成果转化及产业化的主战场。企业研发活动可划分为科学研究、技术开发、产品开发、工艺开发四大核心环节,四环节均以市场需求为锚,以技术为基,形成闭环协同体系。
一、产品开发:须牢牢抓住客户需求
产品开发是企业研发体系的中枢,可运用PESTEL、波特五力、 $APPEALS 等工具进行市场研判与需求拆解,将抽象客户诉求,转化为产品功能、性能、成本等可量化指标,输出客户愿意花钱购买的具体产品。
具体流程:市场需求→产品开发(即产品开发流程 V 模型)→市场化交付的产品。其适用条件:利用现有的知识、技术即可完成产品开发。
作为研发的起点与价值验证的终点,产品开发牵引全链条研发,在现有技术、工艺无法满足产品的设计目标时,会触发技术开发与科学研究,所有研发成果最终均通过可投放市场销售的产品实现价值转化。
二、技术开发:攻克难点问题
技术开发衔接科学研究与产品开发,是科学知识、技术成果落地应用的重要环节,具备高探索性、长周期、高不确定性特征,需通过技术评审、风险控制、可行性验证等方式予以推进。其核心职能是将科学研究所取得的新原理、新理论转化为可应用的核心技术与解决方案,以支撑产品开发,取得新产品。
具体流程:市场需求→产品开发(中断)→技术开发→产品开发(继续)→市场化交付的产品。
适用条件:利用现有技术无法完成产品开发,需开发新的技术,解决产品开发的技术难点。在技术开发取得突破后,再结合现有技术及能力,继续进行产品开发,取得可投放市场的新产品。
作为研发体系的中间环节,如果在技术开发中遇到基础性、原理性难题,会引发科学研究,开展专项探索。
三、工艺开发:实现产品量产
工艺开发是将实验室样品实现批量化生产所进行的生产规范、方法、作业体系等开发,聚焦产品品质一致性、质量稳定性与成本管控,覆盖工艺设计、产线验证、质量管控、标准搭建等核心工作,将样品转化为可规模化量产的标准化产品。
在工艺开发过程中,如发现的工艺设计、技术适配等难题,可倒逼技术开发、产品优化,存在基础性原理性问题的,则引发科学研究。
具体流程:市场需求→(如有必要,技术开发) →产品开发→工艺开发→可批量交付的产品。
四、科学研究:提供理论支撑
科学研究是研发体系的最上游根基,为产品、技术、工艺等开发提供基础理论支撑,破解原理性、基础性瓶颈问题。科学研究并非单向输出,为技术开发、产品开发和工艺开发提供明确方向,是新问题、新场景的最终解决方案,形成“科研支撑应用、应用反哺科研”的良性循环。
具体流程:市场需求→产品开发(中断) →技术开发(中断) →科学研究→技术开发(继续) →产品开发(继续) →工艺开发(如需要,可引发技术开发、科学研究) →可量产的市场化交付产品
五、四阶研发:交互进行的闭环体系
四大研发环节并非孤立或独立运行,而是以市场需求为统一锚点,形成正向逐级推进、反向迭代优化的双向闭环体系。首先,企业实际执行中,可能串行进行,也可并行进行,或以串行为主、并行为辅,兼顾标准化与动态创新,实现全链条协同。其次,整个研发体系协同逻辑分为正向需求驱动与反向问题迭代两大维度:
正向维度:科学研究→技术开发→产品开发→工艺开发→可量产的市场化交付产品。在整个过程中,科学研究提供基础理论支撑,技术开发提供核心技术支撑,逐级实现从客户诉求到可量产的市场化产品的价值转化。
反向维度:市场或量产问题→工艺优化→产品与技术方案迭代→科学原理攻关,即通过后端问题逐层向前端反馈,推动整个体系持续迭代升级。
无论是正向维度还是反向维度,各研发环节会触发联动规则:产品指标不达标则启动技术开发,技术开发遇原理障碍则启动科学研究,量产适配与质量问题倒逼知识、产品、技术、工艺全链条优化。
六、典型案例解析
华为提出的韬(τ,读作 tāo)定律是从摩尔定律的缩小晶体管物理尺寸的几何缩微转向时间缩微,即通过降低时间损耗、优化系统架构,实现密度、能效、性能持续提升,全链路压缩信号传输延迟 τ。
摩尔定律是通过把晶体管越做越小的几何缩微来提升性能,但如今制程逼近原子尺度(2nm 及以下),出现量子隧穿漏电、发热失控等难题,单纯缩小尺寸的性能收益出现断崖式下滑,且 3nm、 2nm 先进节点芯片设计成本接近 10 亿美元,可见 “不断缩微制程” 的路子无法走下去,必须闯出一条新路。韬定律正是在这一背景下提出来的。
韬定律不是单一技术,是器件→电路→芯片→系统四层协同优化的完整体系:在器件层,优化晶体管栅极、互连金属材料,降低电阻 R、寄生电容 C,从物理源头压低单颗器件的时间常数 τ;在电路层,进行立体分层堆叠、垂直互连,大幅缩短信号走线长度;在芯片层,对芯片架构、电路、编译器、算法并行联合优化,压缩端到端整体运行时延;在系统层,优化多芯片、芯粒之间的互联协议,降低芯片间数据搬运延迟,解决大系统互联损耗。
摩尔时代以工艺开发(即几何缩微 / 纳米制程)为核心牵引,在工艺开发走到天花板,倒逼华为重构研发总目标,统一以“ 时间常数 τ(时延)”作为全环节考核指标,最终提炼出韬(τ)定律。通过对底层物理、材料、电路基础理论的科学研究(对应器件层),对架构、电路、封装、互联方案的技术开发(对应“电路层”),对 SoC 整机、软硬件协同、商用芯片等产品开发与设计(对应“芯片层”),最终在晶圆制造、流片、量产制程、产线落地等工艺开发(对应“系统 + 制造约束层”),以全链路压缩信号传输延迟 τ 为统一锚点,形成正向逐级推进、反向迭代优化的双向闭环体系。
四阶研发体系不是企业一个部门可完成的,需要企业的研究院(以科学研究为主)、技术中心(以技术开发为主)、产品部(以产品开发为主)、制造工艺部(以工艺开发为主)协同完成,既需要明确各部门的边界,又要强化联动机制,建立跨阶段联合评审机制,分级管控研发风险,建立全链路统一考核指标,如华为时延 τ 统一指标设计思路。对于小微企业而言,应以产品开发、工艺开发为主,按需开展技术开发;对于中大型科技企业,需强化四阶研发并行协同,基础研发型企业需前置科学研究布局。
总之,四阶研发须以市场需求为统一核心锚点,以问题作为核心驱动力,形成分层递进、双向迭代的完整体系,体系的各环节存在明确联动触发机制,企业需配套组织、评审、转化机制,根据企业规模适配串行 / 并行研发模式。
吴寿仁,上海市科学学研究所学术委员会主任。文章观点不代表主办机构立场。
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