MCU可10年不换电池？日本最大的半导体厂商瑞萨是如何做到的？

在6月12日在日本京都召开的2019年度"VLSI和电路技术专题研讨会上，瑞萨展示了业界首款基于65nm SOTB技术的嵌入式2T-MONOS（双晶体管-金属氧化氮氧化硅）闪存的相关测试结果。基于SOTB的新技术已在瑞萨R7F0E嵌入式控制器中所采用，该控制器专门用于能量采集应用。

2003年由日立和三菱电机合并成立了瑞萨电子。

2010年4月1日，NEC电子和瑞萨电子合并，成为了全球第一的MCU供应商，也是SoC系统晶片与各式类比及电源装置等先进半导体解决方案的领导品牌之一。在成立之时一跃成为全球第三大半导体公司，仅次于英特尔和三星。

然而瑞萨电子合并后的几年路走的并不顺，从成立时的全球半导体老三的位置一路挣扎，在2014年跌出了全球前十。

2016年，瑞萨开始下注 汽车 行业，并以32亿美元收购Intersil，引入了模拟与混合信号芯片产品线，盈利才逐渐上来。2017年，瑞萨占据了全球20%的MCU市占率。

去年9月11日，瑞萨宣布以约67亿美元收购美国模拟芯片大厂IDT，这个收购被认为是为了应对 汽车 领域的老对手NXP的威胁。在智能手机市场增长下滑的今天，预计 汽车 市场将是未来半导体厂商最大的细分市场。然而在2018年，意法半导体(STMicroelectronics)、英飞凌(Infineon)和NXP的 汽车 业务收入均出现增长，而瑞萨(Renesas)的 汽车 业务收入却较2017年有所下降。

与最接近的竞争对手相比，瑞萨是唯一一家在2018年 汽车 业务营收出现下滑的供应商，这不仅让人感觉到一丝意外

瑞萨电子中国董事长真冈朋光认为，瑞萨在2018年已经预计到了市场需求疲软的现状，同时也根据需求下滑进行了相对应的措施，如调整工厂产能。此外这不仅仅是瑞萨电子一家企业的事情，还需要跟代理商和销售渠道不断的加强沟通。"我们的客户对市场的未来也比较谨慎。因为不由厂商控制的情况太多了，比如现在的中美贸易摩擦的问题，没有人能预计到，但就是发生了。"真冈朋光认为，中美贸易摩擦这种不可控的事情发生，对瑞萨的客户影响是很明显的，因此瑞萨需要不断调整自己去适应市场的变化。

目前对于瑞萨来说，最重要的事情是尽快适应与IDT的并购，以及实现"1+1大于2"的效果。

据IDT的财报，近些年其毛利率在60%以上，2014—2018年复合增长率更是高达14.8%，而且其技术和产品恰好符合瑞萨电子下注的 汽车 业务，其数据中心与通信基础设施也会为瑞萨开辟更大的市场。2019年瑞萨与IDT的收购案终于达成，瑞萨也一跃成为日本最大的半导体公司。

目前瑞萨全球销售额7600亿日元，全球19000员工。从财报来看，瑞萨电子收入7570亿日元。

"面向 汽车 电子的半导体产品是瑞萨的代表业务。从应用领域来看， 汽车 领域销售额约占总销售额的一半，很难找到一辆完全不使用瑞萨电子产品的 汽车 。"——这是瑞萨电子中国董事长真冈朋光在今年举行的CITE中国信息博览会上的发言。

汽车 市场当然是瑞萨最重要的市场之一。根据srategy Analytics2018提供的数据，瑞萨电子在2017年的 汽车 MCU/SOC市场份额众，包括动力总成、xEV、车身、底盘与安全、信息 娱乐 &仪表相关的车用芯片均排名第一。

此外，2017年瑞萨发布了一个ADAS及自动驾驶平台Renesas Autonomy，同时发布的还有R-CarV3M SoC，该芯片配有2颗ARM CortexA53、双CortexR7锁步内核和1个集成ISP，可满足符合ASIL-C级别功能安全的硬件要求，能够在智能摄像头、全景环视系统和雷达等多项ADAS应用中进行扩展。除了R-Car系列产品外，瑞萨也有针对雷达传感器的专业处理器芯片如RH850/V1R-M系列。

应该说R-Car系列是瑞萨进军自动驾驶的切入点。此前推出的第三代产品R-CarH3/M3已经具有L2等级的自动驾驶需求。只不过作为一家日系公司，瑞萨在自动驾驶领域的布局显得异常低调。

作为日本最大的半导体厂商，瑞萨的目标绝不仅仅是 汽车 市场，物联网市场也是瑞萨的布局重点。

5月28日，瑞萨电子2019产品及系统方案研讨会——厦门站正式召开。在此次活动上，瑞萨不仅展示了自己的多款嵌入式解决方案，还首次展示了IDT的多款物联网解决方案，以及融合了瑞萨与IDT双方技术的系统级解决方案。

瑞萨切入物联网领域，在今年重点推广的主要有两大技术：DRP技术和低功耗的SOTB技术。

提到瑞萨在物联网领域的布局，不得不提到瑞萨在今年重点推广的DRP技术和低功耗的SOTB技术。

DRP技术，简单来说就是本地的嵌入式AI解决方案，可以取代以往的云端AI计算能力。

在商汤、旷视等各大AI芯片厂商以及Nvidia、Intel、高通等传统半导体厂商纷纷布局嵌入式AI的今天，瑞萨的DRP有什么亮点呢？

据了解，瑞萨独有的DRP技术，是一种动态可编程的处理器，可以按照不同的时间把动态逻辑编程，这特别适合应用在图像处理等应用上。DRP中有AI -MAC，有大量的计算单元，可以来实现卷积运算。

此外，相比目前市场上的通用的嵌入式AI芯片，如MCU、DSP、FPGA，瑞萨DRP可以做到10~100倍的强大处理能力，而功耗则降低很多。据了解，这个DRP的主频只有60Mhz，而处理能力则比A9 MCU要快13倍。

SOTB技术，则是一种极低功耗技术，可以让MCU的电流消耗降低到传统电流的十分之一。简单来说，这种技术让不需要电池的模式成为可能。

由于采用了无掺杂的晶体管，对比传统的平面式晶体管的淤积特性变化，可以在超低电压下进行稳定的 *** 作，比如0.5伏左右。如果传统的MCU采用3V的纽扣电池供电，可能一个月后就没电了。

如果采用STB技术到MCU，由于本身需要的电流非常低，可能3μA就够了，这个功耗几乎可以忽略不计，可以实现无间断的工作。再配合低功耗的DRP嵌入式AI方案，整个系统就可以做到低时延、安全、低功耗。瑞萨电子也强调，其超低功耗的产品可保证设备10年左右不换电池，这是其技术优势所在。

陈建明部表示，SOTB技术的推广将分三步走，第一步主要是替换需要更换电池的各类MCU应用；第二步预计到2021年在蓝牙BLE中增加带SOTB功能的MCU。比如智能家电、智能楼宇等。第三步则将SOTB和E-AI技术共同加入进来，做成完整的解决方案，在农业、智能交通等领域都可以用到。

在6月12日在日本京都召开的2019年度"VLSI和电路技术专题研讨会上，瑞萨展示了业界首款基于65nm SOTB技术的嵌入式2T-MONOS（双晶体管-金属氧化氮氧化硅）闪存的相关测试结果。基于SOTB的新技术已在瑞萨R7F0E嵌入式控制器中所采用，该控制器专门用于能量采集应用。与非SOTB 2T-MONOS闪存（约需50μA/MHz读取电流）相比，新技术实现的读取电流仅6μA/MHz左右，等效于0.22 pJ/bit的读取能耗，达到MCU嵌入式闪存最低能耗级别。这项新技术还有助于在R7F0E上实现20μA/MHz的低有效读取电流，达到业界最佳。

值得一提的是，能量收集技术的迅猛发展，使智能穿戴设备的自我供能有望成为现实。比如手环、耳机等可穿戴设备目前受限最大的就是功耗问题，而瑞萨下一步将在蓝牙BLE中增加带SOTB功能的MCU，很明显穿戴产品将大大受益。

我们有理由展望不久的未来，采用瑞萨的SOTB技术的能量采集系统将在智能手表等穿戴类设备中大显神威。

仅仅30余年，已经少有人记得那场在日美之间爆发的芯片战争。

这一战，日本人输得干干净净，从高峰时占据全球近80%的DRAM（俗称电脑内存）份额，跌到现在的零。这场芯片战争完美诠释了什么叫国际政治经济学，亚当.斯密的自由市场竞争理论在大国产业PK中，只是一个美好的童话。

1980年代前五年是日本半导体芯片企业的高光时刻。

硅谷的英特尔、AMD等 科技 创业公司在半导体存储领域，被日本人追着打，然后被反超，被驱离王座，半导体芯片领域（当时主要是半导体存储占据主流）成为日本企业后花园。

美国的 科技 公司败在了模式上。

硅谷的发展模式是，通过风险投资为创业公司注入资金，创业公司获得资金支持后，进行持续的技术创新获得市场，提升公司估值，让后上市，风险资本卖出股票获利退出。这种模式以市场为导向，效率高，但体量小，公司之间整合资源难，毕竟大家都是一口锅里抢饭吃的竞争对手。

日本人的玩法截然不同：集中力量办大事。1974年，日本政府批准“超大规模集成电路（俗称半导体芯片）”计划，确立以赶超美国集成电路技术为目标。随后日本通产省组织日立、NEC、富士通、三菱和东芝等五家公司，要求整合日本产学研半导体人才资源，打破企业壁垒，使企业协作攻关，提升日本半导体芯片的技术水平。

日本的计划也差一点儿夭折，各企业之间互相提防、互相拆台，政府承诺投入的资金迟迟不到位。关键时刻，日本半导体研究的开山鼻祖垂井康夫站了出来，他利用自己的威望，将各怀心思的参与方们捏合到一起。

垂井康夫的说辞简单明了：大家只有同心协力才能改变日本芯片基础技术落后的局面，等到研究成果出来，各企业再各自进行产品研发，只有这样才能扭转日本企业在国际竞争中孤军奋战的困局。

计划实施4年，日本取得上千件专利，一下子缩小了和美国的技术差距。然后，日本政府推出贷款和税费优惠等措施，日立、NEC、富士通等企业一时间兵强马壮，d药充足。

一座座现代化的半导体存储芯片制造工厂在日本拔地而起。随着生产线日夜运转，日本人发起了饱和攻击。

美国人的噩梦开始了。1980年，日本攻下30%的半导体内存市场，5年后，日本的份额超过50%，美国被甩在后面。

硅谷的高 科技 公司受不了市场份额直线下跌，不断派人飞越太平洋到日本侦察，结果让人感到绝望。时任英特尔生产主管的安迪.格鲁夫沮丧地说：“从日本参观回来的人把形势描绘得非常严峻。”如果格鲁夫去日本参观，他也会被吓坏的：一家日本公司把一整幢楼用于存储芯片研发，第一层楼的人员研发16KB容量，第二层楼的人员研发64KB的，第三层人员研发256KB的。日本人这种研发节奏简直就是传说中的三箭齐发，让习惯了单手耍刀的硅谷企业毫无招架之力。

让美国人感到窒息的是，日本的存储芯片不仅量大，质量还很好。1980年代，美国半导体协会曾对美国和日本的存储芯片进行质量测试，期望能找到对手的弱点，结果发现美国最高质量的存储芯片比日本最差质量的还要差。

而且，日本人还拍着胸脯对客户保证：日本的存储芯片保证质量25年！

在日本咄咄逼人的进攻下，美国的芯片公司兵败如山倒，财务数据就像融化的冰淇淋，一塌糊涂。

1981年，AMD净利润下降2/3，国家半导体亏损1100万美元，上一年还赚了5200万美元呢。第二年，英特尔被逼裁掉2000名员工。日本人继续扩大战果，美国人这边继续哀鸿遍野，1985年英特尔缴械投降，宣布退出DRAM存储业务，这场战争让它亏掉了1.73亿美元，是上市以来的首次亏损。在英特尔最危急的时刻，如果不是IBM施以援手，购买了它12%的债券保证现金流，这家芯片巨头很可能会倒闭或者被收购，美国信息产业史可能因此改写。

英特尔创始人罗伯特.诺伊斯哀叹美国进入了“帝国衰落”的进程。他断言，这种状况如果继续下去，硅谷将成为废墟。

更让美国人难以容忍的是，富士通打算收购仙童半导体公司80%的股份。仙童半导体公司是硅谷活化石，因为硅谷绝大部分 科技 公司的创始人（包括英特尔和AMD）都曾经是仙童半导体的员工。在硅谷人心中，仙童半导体神一般的存在，现在日本人却要买走他们的“神”，这不是耻辱么？有一家美国报纸在报道中写道：“这笔交易通过一条消息告诉我们，我们已经很落后了，重要的是我们该如何对此做出应对。”

几年前，硅谷的 科技 公司成立了半导体行业协会（简称SIA）来应对日本人的进攻，经过几年游说，成果如下：将资本所得税税率从49%降低至28%，推动养老金进入风险投资领域。政府不愿出面施以援手。

苦捱到1985年6月，SIA终于炮制出一个让华盛顿不淡定的观点，一举扭转局面。

SIA的观点是：美国半导体行业削弱将给国家安全带来重大风险。

日本不是美国的盟友么，日本半导体崛起，美国半导体衰落，看着就是左口袋倒右口袋的 游戏 ，怎么会威胁到美国的国家安全呢？

SIA的逻辑链是这样的：

此前，SIA游说7年，得到政府的回应总是：美国是自由市场，政府权力不应染指企业经营活动。

这次，SIA的“国家安全说”一出，美国政府醍醐灌顶，从原来的磨磨唧唧变成快马加鞭，效率高的惊人：

1986年春，日本被认定只读存储器倾销；9月，《美日半导体协议》签署，日本被要求开放半导体市场，保证5年内国外公司获得20%市场份额；不久，对日本出口的3亿美元芯片征收100%惩罚性关税；否决富士通收购仙童半导体公司。

美国人这一波 *** 作至少开创了两个记录：第一次对盟友的经济利益进行全球打击；第一次以国家安全为由，将贸易争端从经济学变成政治经济学问题。

负责和日本交涉的美国在亚洲地区的首席贸易代表克莱德.普雷斯托维茨，一面指责日本的半导体芯片产业政策不合理，一面又对它赞叹不已，“所以我对美国政府说我们也要采取和日本相同的政策措施。”

对这种双重标准，曾在日立制作所和尔必达做过多年研发的汤之上隆在自己的书中气愤地说：“这人实在是欺人太甚！”

随着《美日半导体协议》的签署，处于浪潮之巅的日本半导体芯片产业掉头滑向深渊。

日本半导体芯片产业从1986年最高40%，一路跌跌不休跌到2011年的15%，吐出超过一半的市场份额，其中的DRAM受打击最大，从最高点近80%的全球市场份额，一路跌到最低10%（2010年），回吐近70%。

可以说，和美国人这一战，日本人此前积累的本钱基本赔光，举国辛苦奋斗十一年（从1975年到1986年），一夜被打回解放前。

但日本人吐出的肉，并没有落到美国人嘴里，因为硅谷超过7成的 科技 公司砍掉了DRAM业务（包括英特尔和AMD），1986年之后，美国人的市场份额曲线就是一条横躺的死蚯蚓，一直在20%左右。

那么，这70%的巨量市场进了谁的肚子？

答案是韩国。

在日本被美国胖揍的1986年前后，韩国DRAM趁机起步，但体量犹如蹒跚学步的婴儿，在全球半导体芯片业毫无存在感。而且和日本相比，以三星为代表的韩国半导体芯片企业完全是360度无死角的菜鸡：根本打不进日本人主导的高端市场，只能在低端市场靠低价混饭吃；市场体量上，两者就是蚂蚁和大象的区别。

但三星深谙所有的贸易摩擦问题都属于政治经济学范畴，借机干翻了日本大象。

1990年代，三星和面临美国发起的反倾销诉讼，但其掌门人李健熙巧妙利用美国人打压日本半导体产业的机会，派出强大的公关团队游说克林顿政府：“如果三星无法正常制造芯片，日本企业占据市场的趋势将更加明显，竞争者的减少将进一步抬高美国企业购入芯片的价格，对于美国企业将更加不利。”

于是，美国人仅向三星收取了0.74%的反倾销税，日本最高则被收取100%反倾销税，这种 *** 作手法简直是连样子都懒得装。

三星抱上美国的大腿，等于从背后给了日本一刀，让日本彻底出局。

如果没有三星补刀，日本半导体芯片尚有走出困境的希望。

美国人用《美日半导体协议》束缚日本人，并挥动反倾销大棒对其胖揍，但日本半导体存储芯片产业受的只是皮肉伤，因为硅谷的企业超过七成退出了半导体存储芯片行业，市场仍然牢牢掌握在日本人手中，熬过去后，又是一群东洋好汉，毕竟在全球半导体芯片产业链上，日本还是一支难以替代的力量。

三星加入战团并主动站队美国后，难以替代的日本人一下子变的可有可无，韩国人由此成为新宠。随后，三星的DRAM“双向型数据通选方案”获得美国半导体标准化委员会认可，成为与微处理器匹配的内存，日本则被排除在外。这样，三星顺利搭上微处理器推动的个人电脑时代快车，领先日本企业。

从上面的DRAM份额图中可以发现，日本的份额呈断崖式下跌，韩国的则是一条陡峭的上升曲线，一上一下两条线形成一把巨大的剪刀，剪掉的是日本半导体芯片的未来。

此后，即使日本政府密集出台半导体产业扶持政策，并投入大量资金，但也无力回天，日本半导体芯片出局的命运已定。

直到今天，仍有观点认为，韩国半导体芯片的崛起，日本半导体芯片的衰落，是产业转移的结果。这是不准确的，因为产业转移是生产线/工厂从高劳动力成本地区向低劳动力成本地区迁移，日本的半导体芯片企业并没有向韩国迁移生产线，而是直接被替代。美国人实际上联手韩国，重组了全球半导体产业供应链，将日本人从供应链上抹去，使一支在全球看起来不可或缺的产业力量消失得干干净净。

纵观日美芯片战，是否掌握重组全球产业链的能力，才是贸易战中决胜的关键，市场份额的多寡不构成主要实力因素，这也是日本输掉芯片战争的关键原因之一 。

主要参考资料：

《失去的制造业：日本制造业的败北》，作者：汤之上隆；

《日本电子产业兴衰录》，作者：西村吉雄；

《芯事》，作者：谢志峰；

《硅谷百年史》，作者：阿伦.拉奥，皮埃罗.斯加鲁菲。

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