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中日韩的半导体“三国杀”

2018-04-24 06:17
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日本

1963年,日本的集成电路产业似乎走到了一个死胡同。

在此之前的十年,由于美国“援日抗苏”的大方针,日本坐收渔翁之利,以极低廉的价格获得了美方大量先进技术的授权。日本的电子产业越过了军用,直接在民用领域飞速发展。

日本政府在上世纪五十年代做了两件事,一个是在通商产业省(相当于中国的工信部)底下设立了工业技术院,完全由财政拨付经费,负责推动日本整体产业技术的发展;另一个是颁布了电子工业振兴临时措置法(电振法57-71年),限制外资进入日本,以保护本国市场,同时引导日本企业向电子行业进军。

其实那时候日本的晶体管产业已经发展的相当红火。1953年,SONY(当时还叫日本东京通信工业株式会社)的创始人盛田昭夫耗资2.5万美元从美国西屋电气引进了晶体管技术后,用了三年时间研发推出了袖珍收音机。

这个很能体现日本人心思的产品一炮走红,晶体管也找到了一个绝佳的商业用途。

东京通信工业株式会社(SONY前身)推出的第一款袖珍晶体管收音机TR-55,图片来源:搜狐新闻

在此之后,随着规模化生产,日本的晶体管价格明显下降。1953年SONY试制晶体管时一颗还要11美元,到1958年已经降到0.5美元。到了1959年,包括SONY、NEC、三洋、东芝在内的日本企业一年生产了8650万颗晶体管,这一规模已经超过了技术的发源地美国。

为什么日本的晶体管产业可以发展的这么快?说来是一个中国人都很熟悉的原因。

当时的日本和美国相比,最大的优势就是人工便宜——东京电子厂的日本工人月薪还不到30美元,而美国技术工人一个月要拿380美元。

不过这时候的美国并不在乎谁生产的规模大,因为它正处于产业技术日新月异的突破期。

1959年2月,美国德州仪器(TI)的工程师杰克基尔比制作了世界上第一块集成电路,他也因此在2000年获得了诺贝尔物理学奖。以西屋电气(Westing house)为代表的美国企业向世界宣布:“晶体管时代已经过去,以集成电路为代表的半导体技术才是未来的主流。”

因此,虽然晶体管的产业规模做到了世界第一,虽然在政府部门的技术援助下,日本NEC公司也在1958年推出了第一台完全国产化的晶体管计算机NEAC-2201,但当日本政府骄傲的把它运到巴黎万国博览会上进行展出时,却发现这个产品已经out了。

这让日本人受到了很大的刺激。之前政府还只是提供技术援助,研发主要依靠企业,而在此之后就迅速升级为“官产学”三位一体进行技术攻关。

举个例子,通产省工业技术院的电气试验所在1960年底利用逆向工程的方式研发出日本第一块晶体管集成电路后,东京大学工学部的教授们旋即与NEC公司展开合作,对晶体管集成电路进行基础性的研究。

参与研制晶体管集成电路的日本通产省工业技术院电气试验所骨干成员,左起,传田精一(研究员,東北大学工学博士)、垂井康夫(半导体部晶体管研究室主任)、井上ルミ子、鳴神長昭。图片来源:新浪博客

然而日本的科学家们很快就发现,逆向工程可以帮助实验室研发一块集成电路,却无法帮助工厂批量生产。工艺技术,从那时起就是横亘在半导体实验室和工厂之间的一道天堑。

不过在当年,解决日本人难题的办法正好掌握在美国人手中。美国著名的仙童半导体已经有了一套成型的“平面技术”生产工艺,可以帮助实现硅晶体管的批量生产。

更妙的是,1962年仙童公司决定以收取技术授权费的方式向其他企业传播这一制造工艺——已经苦苦等待好几年的日本NEC公司立马把钱拍在了仙童CEO的桌子上。

解决工艺问题后,日本NEC的集成电路产量暴增。1961年只有50块,1962年增长至1.18万块,1965年达到5万块。到1970年,日本NEC的集成电路产量已经达到3998万块。

不过,NEC取得这一技术授权之后并没能独享,日本政府要求它将其开放给日本的其他企业。尽管NEC有一百个不情愿,但由于自己的技术研发还要仰仗政府的投入,因此也只能遵命行事。三菱、京都电气等公司趁此机会快速切入,日本的半导体产业正式起航。

在半导体产业启程之后,日本政府又做了两件事情:

第一个是“明目张胆”的贸易保护。60年代初,德州仪器看到日本电子产业的蓬勃发展,想要设立独资子公司分一杯羹,却在日本政府那里吃了闭门羹。经过四年的软磨硬泡,通产省终于松了口,却提出了极为苛刻的条件——拿核心技术来换市场。

这个换,和改革开放后中国的“拿市场换技术”形同而神不同。

日本政府要求德州仪器先和索尼设立股权对半分的合资公司——凡是德州仪器独资子公司销售的产品,在合资公司里也必须有。其次,要在三年内向日方公开与产品相关的所有技术专利。最后,德州仪器独资公司的产品在日本市场的占有率不得高于10%。

三管齐下,通产省为了拿到技术的同时保护日本市场,可以说是相当处心积虑了。

这仅仅是当年日本政府保护本土电子产业的一个缩影。为了防止美国企业的冲击,通产省还只允许极少数的电子元器件进口,而对200日元以下的中低端芯片元件进口设立了很高的关税,甚至采取了进口许可证政策。

第二个是“深谋远虑”的政府主导。70年代的日本半导体产业遭遇了两个重大事件的冲击:一个是在美国的政治压力下,1974年日本被迫放宽了计算机和电子元件的进口限制。当时在技术上有着碾压优势的“蓝色巨人”IBM公司如入无人之地,横扫日本各大企业,仅仅用了一年时间就占领了日本计算机市场40%的份额。

另一件事也和IBM 公司有关,其内部的“Future System计划”文件曝光,透露出IBM要在1980年之前开发出1M的DRAM内存芯片用于下一代电脑。要知道,当时日本企业还停留在1K DRAM的技术层次,这之间的差距不是十倍,也不是一百倍,而是1024倍。

日本人再次被深深的刺激了。为了应对冲击,日本政府在1976到1979年期间组织了一场奠定之后在半导体领域地位的关键行动——超大规模集成电路的共同组合技术创新行动,简称VLSI项目。

1977年5月5日,日本VLSI技术研究所宣布研制成功可变尺寸矩形电子束扫描装置。图片来源:新浪博客

这一项目以通产省提出的“下世代电子计算机用超LSI研究开发计画”为中心,以富士通、日立、三菱、日本电气、东芝五大公司为骨干,联合日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所组成“超LSI研究开发政策委员会”,投资规模超过720亿日元(约合2.4亿美金)。

这个金额有多大?作为比较,当年中国的外汇储备总量只有1.8亿美金。

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