腾讯科技特约作者、《芯镜》冯金峰盖天一
编辑 郑科军 苏洋
日本半导体曾一度登上世界之巅,但其起点却很低。
1953年,索尼在美国考察时发现了晶体管技术。他们试图将晶体管运往日本进行复制,但发现这项技术很困难。即使他们复制了一个晶体管,性能也达不到美国的水平。
日本业界当时的结论是,对于半导体这样的技术,即使简单复制,能取得成功也是极其令人印象深刻的。
1955年,索尼发布日本第一台晶体管收音机“TR-55”。来源:Flickr
日本政府意识到半导体的重要性后,动员了几乎所有大型工业企业进入半导体行业。美国同行是这样形容的——从1981年到1985年,日本开始崛起,美国半导体公司就像夏天融化的冰淇淋。就这样,很快就崩解了。
当时排名美国前三的AMD净利润下降了2/3;德州仪器 (TI) 历史上首次出现亏损;美国最强的新兴力量英特尔在1985年被迫关闭了7家芯片工厂。
日本在半导体领域的崛起给美国带来了震撼性的影响,这迫使其大力出击打压。
1985年,日本成为全球芯片霸主。次年,美国发动第一次“美日半导体战争”,最终迫使日本签署美日半导体国家协议。该协议的核心是,日本政府必须要求其所有芯片企业在出口芯片时设定最低价格。一举堵住了日本向美国和欧洲出口芯片“赚取高额利润”的道路。
日本对美国的影响,也在美国国内引起了连锁反应。此后,一旦有国家在某个领域挑战其主导地位,就会出现强劲的“反弹”,比如今天对中国芯片的“围堵”。
在美国强力打压的背景下,日本半导体产业一开始依然坚韧——从1985年到1991年,全球十大芯片公司中有六家仍然是日本公司。
自1990年以来,日本企业逐渐淡出了世界半导体销售额前十名的名单。数据来源:IC Insight
由于第一波打压未完全见效,美国持续出击,迫使日本于1991年签署第二份美日半导体协议。1992年开始,美国重新夺回世界半导体王座,日本半导体产业进入衰退期。此后一直受到压制,一直到2018年。最终,全球十大半导体公司中没有日本公司。
从时间上看,美国对日本发动“半导体战争”用了漫长的32年。中国的产业和企业需要对此有清醒的认识。
“向美国学习”
自从索尼“发现”美国半导体技术以来,日本政府最大的目标就是获得该技术供其使用。
早期,日本政府派出大批最优秀的学生到美国留学,尤其是“美国半导体之乡”斯坦福大学——巧合的是,现阶段,半导体的发明者大多是斯坦福大学全职教授。
从20世纪50年代到1970年代,半导体技术在30年间日新月异。由于行业还处于早期发展阶段,学术界和工业界的先行者非常愿意分享,大家都会在所有学术会议上公开分享自己的想法。
日本人也抓住了这个机会。每次开会,都会有一个美国人特别讨厌的场景,但却很经典——只要有半导体学术会议,观众就会不断闪现,主持人走过去一看,他们是都是日本人。如果说不准拍照,日本人会先放下相机,等主人走开后再拍照。时至今日,日本档案馆中仍存有前往美国“窃取技能”的日本学生整理的数千页文件。
在日本,政府利用市场和行政手段向美国企业“索要”技术和专利授权。这方面有两个典型代表,一个是发明了集成电路内部连接技术的仙童半导体公司,另一个是发明了集成电路技术专利的德州仪器公司。
1962年和1964年,两家公司都雄心勃勃地想要打开日本市场的大门,但在讨论进入市场之前,它们都被要求向日本公司授予专利许可。两家公司最终按照技术转让模式将自己的技术授权给日本NEC,随后日本政府要求NEC将相关专利强行转让给日本同行。
相比之下,摩托罗拉就是典型的“反面教材”。进入日本市场,连续五次被拒绝。直到1985年,它才拿出当时只有美国成熟掌握的MCU技术,并获准进入日本DRAM存储市场。花了近20年的时间。
20世纪50年代,日本被美国拉入自由贸易组织,成为世界上贸易开放程度最高的国家之一。然而,在接下来的30年里,日本为了发展半导体,不惜在世界各地树敌——一个贸易开放的国家,半导体并不容易开放。即使面临打压和制裁,也必须进行技术转让才能进入日本市场。
日本NEC、美国LSI生产的芯片
2000年前后,中国加入世贸组织时,海外人士总说中国要求外国公司建立技术合资企业。事实上,日本政府和日本产业几十年前就这么做了,确实促进了日本产业的繁荣。东芝、三菱、松下、NEC,这些百年老店在19世纪和20世纪初就已经名声大噪,但在1955年之前并没有涉足半导体。各个行业,都致力于做半导体,而且都非常成功。
一定程度上可以说,国家制度是日本半导体产业成功的关键之一。例如,20世纪60年代,拥有光学背景的尼康发展了半导体业务,并于1984年成为行业第一。日本1976年至1980年的“五年计划”发挥了关键作用。
尼康1991年制造的光刻系统NSR-2005i8A,分辨率0.5微米,来源:nteklitho
到1980年,日本最差的工厂生产的芯片的良率、可靠性和性能都比美国最好的工厂生产的芯片要好。也正是在这个时候,美国开始对日本产生戒心。
综上所述,整个日本半导体产业进程有几个关键词——强大的日本政府、国家战略、重点企业集团的饱和攻击、强制技术转让。
然而后来在美国的打压下,日本半导体产业也跌下了神坛。现在很多人看不起日本半导体产业,认为他们已经不行了。事实上,它们只是在芯片设计和制造方面表现不佳,但设备、材料等仍然在行业中发挥着重要作用。
推出“芯片龙头”
在发展半导体产业时,日本一直是模仿者。日本几乎没有硅谷的优势。
年轻人的创业文化在硅谷非常普遍,但今天的日本在这方面做得并不太好。日本风险投资的总规模可能没有深圳那么大。世界银行2016年前后发布数据——日本的创新容易度在全球183个入围国家和地区中排名第107位。
因此,当失去美国的模仿资源时,缺乏创业基因的日本半导体注定会走向衰落。如今的英特尔CPU、英伟达GPU以及介于两者之间的一堆相关技术,日本人无法向他们学习。根本原因是美国关闭了仿制通道。
日本发展半导体时,盛行“滚动文化”——所有龙头企业纷纷涌入该行业竞争。许多公司试图在硅谷设立子公司,并向美国一些公司申请技术许可,以形成壁垒,填补自身空白。
如今,美国的Cadence Electronics、Synopsys Technology、Mentor Graphics(后被西门子收购)并称为EDA三大巨头。三大巨头的EDA和IP研发所需的资金投入有相当一部分来自于当时日本在硅谷的子公司。日本没有培养出自己的EDA巨头,但却间接培养了硅谷的第三方芯片IP设计能力。这是相当戏剧性的。原因在于,内卷化导致日本企业无法真正团结起来,最终无法应对日益复杂的芯片技术。
芯片的复杂性有一个里程碑——1987年,张忠谋创立了台积电。
台积电诞生之前,负责设计和制造全球芯片。张忠谋认为,随着芯片越来越复杂,设计公司迟早没有资金和能力建设芯片制造能力,因此他决定专攻芯片代工。 。
这种模式现在很流行。如今,中芯国际、华虹等芯片代工厂,更不用说台积电,无论是规模还是数量都在全球遥遥领先。但回过头来看,除了联手索尼、电装和台积电共同拥有的熊本工厂之外,日本并没有独资的晶圆代工厂。
时至今日,很多企业仍然沿袭旧模式:芯片设计和制造仍然与芯片应用捆绑在一起,比如当年的索尼。说起索尼半导体,它是索尼集团的一个半导体部门,负责芯片的设计和制造,然后销售给索尼其他产品部门,包括随身听、笔记本电脑、电视等。
当复杂芯片推动设计与制造分离时,日本企业仍然固守旧模式。这其实是一种保守文化,不仅影响产业创新,也影响日本跟上半导体时代节奏的能力。
另外需要重点关注的一点是,日本半导体受到美国的打压,这也与其自身的高调有关。 1987年,除了日本半导体崛起之外,整个日本经济也崛起,号称可以买下美国。当时,索尼创始人盛田昭夫写了一本名为《日本可以说不》的书,震惊了世界。
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