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【 嵌牛导读 】 : 半导体的应用领域很广,在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,可以说是现代科技的骨架。半导体应用的关键领域便是集成电路。集成电路发明起源于美国,后来在日本加速发展壮大,到目前在韩国台湾分化发展。本文旨在介绍日本半导体的发家史,体会上世纪美日之间在半导体产业争霸上的血雨腥风,同时从中寻找一些我国科技产业的发展经验。
【 嵌牛鼻子 】 : 日本半导体产业
【 嵌牛提问 】 : 日本半导体产业是如何在美国技术封锁的牢笼中走向世界?
【 嵌牛内容 】
在集成电路行业,全球范围内的每一次技术升级都伴随模式创新,谁认清了技术、投资和模式间的关系,谁才能掌握新一轮发展主导权,在全球竞争中占据更为有利的地位,超大规模集成电路(VLSI)计划便是例证。日本的集成电路产业发展较早,在20世纪60年代便已经有了研究基础,发展至今经历了从小到大、从弱到强、转型演变的历史,其中从1976年3月开始实施的超大规模集成电路计划是一个里程碑。
日本集成电路的起点
在超大规模集成电路计划实施前,日本的集成电路行业已经有了一定的基础。作为冷战时期美国抵御苏联影响的桥头堡,日本的集成电路发展得到了美国的支持。1963年,日本电气公司便获得了仙童半导体公司的平面技术授权,而日本政府则要求日本电气将其技术与日本其他厂商分享。以此为起点,日本电气、三菱、夏普、京都电气都进入了集成电路行业。在日本早期的集成电路发展中,与美国同期以军用市场为主不同的是,日本在引进技术后侧重于民用市场。究其原因,第二次世界大战后,日本的军事建设受限,在美苏航天争霸的过程中日本的半导体技术只能用于民间市场。正是如此,日本走出了一条以民用市场需求为导向的集成电路发展之路,并在20世纪70年代和80年代一度赶超美国。
日本政府为集成电路的发展制定了一系列的政策措施,例如1957年制定的《电子工业振兴临时措施法》、1971年制定的《特定电子工业及特定机械工业振兴临时措施法》和1978年制定的《特定机械情报产业振兴临时措施法》,加上民用市场的保护使日本的集成电路具备了一定的基础。
20世纪70年代,在美国施压下,日本被迫开放其半导体和集成电路市场,而同期IBM正在研发高性能、微型化的计算机系统。在这样的背景下,1974年6月日本电子工业振兴协会向日本通产省提出了由政府、产业及研究机构共同开发“超大规模集成电路”的设想。此后,日本政府下定了自主研发芯片、缩小与美国差距的决心,并于1976—1979年组织了联合攻关计划,即超大规模集成电路计划,计划设国立研发机构——超大规模集成电路技术研究所。此计划由日本通产省牵头,以日立、三菱、富士通、东芝、日本电气五家公司为主体,以日本通产省的电气技术实验室、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为支持,其目标是集中优势人才,促进企业间相互交流和协作攻关,推动半导体和集成电路技术水平的提升,以赶超美国的集成电路技术水平。
项目实施的4年间共取得上千件专利,大幅提升了日本的集成电路技术水平,为日本企业在20世纪80年代的集成电路竞争铺平了道路,取得了预期的效果。把握世界竞争大势、研判未来发展方向,需要凝聚力量、统筹协调的专业认知作为支撑。尽管事后看,日本的超大规模集成电路计划实施效果非常理想,但是实施过程却并不顺利。根据前期测算,计划需投入3000亿日元,业界希望能够得到1500亿日元的政府资助,后来实施4年间共投入737亿日元,其中政府投入291亿日元。其间,自民党信息产业议员联盟会长桥木登美三郎多次努力,希望政府追加投入,但是未能如愿。政府投入未及预期,参与企业的士气受到了一定程度的打击。当时,参与计划的富士通公司福安一美说:“当时,大家都有一种被公司遗弃的感觉,而且并未料到竟然研制出向IBM挑战的产品。”
投入不及预期,再加上研究人员从各企业和机构间临时抽调、各行其道,一时间日本的超大规模集成电路计划开发很不顺利,不同研究室人员间互相提防、互不往来、互不沟通的现象十分普遍。 此时,垂井康夫站了出来。垂井康夫1929年出生于东京,1951年毕业于早稻田大学第一理工学院电气工学专业,1958年申请了晶体管相关的专利,是日本半导体研究的开山鼻祖,1976年超大规模集成电路技术研究会成立时被任命为联合研究所的所长。
垂井康夫在当时的日本业界颇具声望,他的领导使各成员都能信服。 垂井康夫对参与方进行积极的引导,指出参与方只有同心协力才能改变基础技术落后的局面,在基础技术开发完成后各企业再各自进行产品开发,这样才能改变在国际竞争氛围中孤军作战的困局。垂井康夫的努力,很快为研发人员所接受,各家力量得到了有效的融合,而历时4年的风雨同舟、协同努力成了日本集成电路产业发展的最好推力。除垂井康夫外,当时已从日本通产省退休的根岸正人功不可没。当时,超大规模集成电路技术研究会设理事会,日立公司社长吉ft博吉担任理事长,但是在真正的执行过程中,根岸正人发挥了很好的协调作用。
根岸正人有多年推动大型国家研究计划的经验,他对计划各参与方的能力、利益诉求都颇为了解,在计划中通过其有效的沟通化解了冲 突,为垂井康夫成功地凝聚团队做了背后的铺垫。 可以看出,在集成电路的研发攻关中,除了资金和资源投入外,团队协调和技术融合更是成功的关键。
从超大规模集成电路计划的组织架构来看,除垂井康夫领导的联合研究所外,先前成立的两个联合研究机构也参与了超大规模集成电路计划,分别是日立、三菱、富士通联合建立的计算机综合研究所,以及由日本电气和东芝联合成立的日电东芝信息系统。三个研究所分别从事超大规模集成电路、计算机和信息系统的研发,其中联合研究所负责基础及通用技术的研发,另两个研究所则负责实用化技术开发(重点为64KB及256KB内存芯片的设计及开发)。在各方的协同努力下,参与方都派遣了其最优秀的工程师。来自各地的工程师们肩并肩地在同一研究所内共同工作、共同生活、集中研 究,在微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术、集成电路设计技术、工艺技术和测试技术上取得了突破。其中,联合研究所主要负责微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术的攻关,其他技术的通用部分也由其负责,实用化的开发则由另两个研究所负责。
具体来看,六个研究室中,分别由不同企业负责协调:第一、第二、第三研究室主要攻关微细加工技术,分别由日立、富士通和东芝负责协调;第四研究室攻关结晶技术,由工业技术研究院电子综合研究所负责协调;第五研究室负责工艺技术,由三菱负责协调;第六研究室攻关测试、评价及产品技 术,由日本电气负责协调。微细加工技术是计划的重心,从联合研究所的研究成果来看,日本当时开发了三种电子束描绘装置、电子束描绘软件、高解析度掩膜及检查装置、硅晶圆含氧量及碳量的分析技术等。垂井康夫评估说,计划实施完毕后日本的半导体技术已和IBM并驾齐驱。在计划中,日本企业对于动态随机存储器有了深入的理解,其更高质量、更高性能的动态随机存储器芯片为日本赶超美国提供了机遇。
从1980年至1986年,日本企业的半导体市场份额由26%上升至45%,而美国企业的半导体市场份额则从61%下滑至43%。 1980年,联合研究所的研究工作已全部结束,而另两个研究所则追加资金(共约1300亿日元)作进一步的技术开发, 以1980年至1982年为第一期,1983至1986年为第二期。 这些系统化的布局为日本的半导体行业腾飞发挥了至关重要的作用。
从人员来看,计划开展期间的联合研究所研发人员数量为100人左右,计算机综合研究所的研发人员数量为400人左右,日电东芝信息系统则为370人左右。在后续投入阶段,研究人员数量减少,1985年计算机综合研究所研发人员已减至90人左右,而日电东芝信息系统则减至30人左右。尽管联合研究所研发人员相对较少,但事关各企业的未来发展基础,因此各企业都派遣一流人才参与。在此过程中,垂井康夫对各企业都十分了解,点名要求各企业派遣其看中的人才。
在实施超大规模集成电路计划及后续的资助计划后,1986年日本半导体产品已占世界市场的45%,超越美国成为全球第一半导体生产大 国。 1989年,在存储芯片领域,日本企业的市场份额已达53%,与美国该领域37%的市场份额形成了鲜明对比。 在日本企业的巅峰时期,日本电气、东芝和日立三家企业排名动态存储器领域的全球前三,其市场份额甚至超90%,与之相比,美国德州仪器和镁光科技则苦苦支撑。
他们不是点错 是市场不想给他们专利费
看过一篇分析,基本上意思是只要日本选择的,提前部署很多专利,如果其他国家选择成本高昂而且被人限制。中美大国自己有庞大市场且有自己人才技术,会避免且自己研发另一种替代技术
日本很多专利喊价太高,(但是研发方向都是对的)其他国家不干了,就各自研发,研发出来可以互相交流。日本这瘪犊子搞专利就是为了版权费,不撕你一层皮不罢休。
日本最近三十年的发展,给我们的感觉是点错 科技 树,但是实际上,日本没能赶上以信息技术为龙头的产业大爆发,主要是三个原因:第一也是最重要的原因,就是日本不是独立自主的国家,核心事务上都受到美国的压制;第二,日本的体量限制了日本点 科技 树的规模;第三,日本哪怕点出了不错的 科技 树,还是能被其他大佬的其他技术路线给绕过去。
首先,日本不是独立自主的国家,而是被美帝控制的、连防务都不能自主的小弟。这是最重要的一点。80年代,日本在 汽车 和半导体两大领域呈现出飞速发展态势。 汽车 产业可能在最近半个世纪里面,都已经成为日本经济的基本盘了,其重要性不言而喻。而半导体产业,则是在80年代显露出压倒美国同行的态势。
比较标志性的一点,可能是惠普公司在1980年表示,日本同行的芯片产品,无论是品质还是成本,都显现出优于美国同行的产品了。于是在1985年前后,美国逼迫日本让出了日本市场20%的份额给美国半导体产业,并且让日本主动限制对美国的半导体产品出口。
这一限制直接打废了日本半导体产业的终端部分,也就是芯片成品的生产。如今,日本在半导体产业里,仍然扮演着举足轻重的角色,但却集中在前端领域,比如生产光刻机的机器、光刻过程中需要的化学药剂、生产芯片用的硅片等。而芯片生产领域则是美资主导韩国三星和宝岛台积电的天下。
当今世界,最赚钱的产业莫过于芯片了,从各行各业开始缺芯这一点就能看出,其火热程度与赚钱效应。日本显然在半导体产业里点对了 科技 树,但是却被美国强行拉下马。当然,我们之前的文章也说过,这并不需要动用美军来压迫日本就范,美国只需要威胁日本不向日本重要产业开放美国市场就足够了,因为日本经济过度依赖国际市场,其中最大的莫过于美国市场了。
第二个原因,日本的规模体量不足,导致了无论是在人力资源规模,还是资本规模,都没有办法像美国那样全产业、全领域推进。就拿目前全人类翘首以盼的第四次工业革命的几大主导方向来看,量子技术、可控核聚变、新能源、5G通信等领域,世界顶级水平玩家里面都不太看得见日本的身影。
其实拿第四次工业革命来说,整个欧盟加起来也只能算得上半个玩家,那可是四亿多人口(已剔除英国)的规模啊,超过美国了。日本1.2亿人口规模,GDP多少年没有显著增长了,时不时还跌一下,央行的利率都负了多少年,当然没有办法如此广撒网了。
第三个原因,日本即使点了不错的 科技 树,也能被大佬们绕过去,最近的代表就是日本的氢能源技术,曾经还有索尼的特丽珑显像管技术。氢能源按道理来讲,其实是真正的清洁能源,因为氢气和氧气反应产生能源,最终的排放物就是水,完全无污染。但是,由于氢能源的储存和安全成本较高,在大规模普及之前,是很难产生商业价值的。
而世界上最能产生规模效益的国家是我们,第二名就是美帝。偏偏两位大佬根本不理睬氢能源,直接强攻纯电动技术。那么,日本的氢能源即使再先进、再安全、再环保,没有足够铺量,你根本降不下成本。谁会为了全人类的环保事业,而愿意忍受超高的价格呢!用首富的话来说,谁的钱都不是大风刮来的。
因此,上面三个原因,直接导致了日本无论是不是点对 科技 树,都处处受人压制,难有彻底的露头的机会。这说明一个国家的独立自主是无比重要的,否则你哪怕能够搞出赚钱的东西,别人都压着不让你搞。这还能去哪儿说理去啊!
(全文完。欢迎关注)
你好,提问者,日本为何总点错 科技 树,糖瓜爸爸为您解析!
首先,纵观几千年 历史 ,捋一捋各个国家的发展,其实点错 科技 树才是普遍现象,点对是偶然现象。
美国连点10个 科技 树,9个都错,其中一个对了就赢了,日本的实力也就能点3个,全没中。
你只看到日本一个没对,没看到美国9个都错了。为什么美国能投10个,日本却只能投3个,也就是国家规模和体量的实力原因。
这种情况就和投资人有钱没钱很类似,不是说有钱人看的准,而是他有钱能广撒网而已,投资十个有一两个赚钱就够了,多了也就壮大了,而没钱的只有一俩次机会投资,错了就没机会了翻盘了。
其次,不是所有国家都能和中美一样有很多试错的机会,毕竟国家实力有限投资方向不能全面撒网。
最重要的是就算你的 科技 树点对了方向,可是国家的体量没有成长的空间让自己壮大起来,何谈外出求发展呢?中美欧几个大经济体方向一转,你的 科技 树就白点了。
就跟股市的散户一样,很多时候你只能跟着喝汤,不要想着吃肉。
我们可以看看日本点 科技 树的历程:
日本的蓝光DVD独步世界,结果中国用U盘,mp3,美国用移动硬盘直接废了它。
日本的背投电视清晰度世界第一,结果中国,韩国玩命的往液晶领域砸钱,直接把背投砸成了落后产业。
日本在新能源氢电池领域牛逼,中美欧就玩命往锂电纯电领域发力。
曾经,日本的光刻机也是世界第一,结果美欧合伙搞出一个ASML,佳能和尼康直接退出聊天室。
其实日本 科技 足够强大,也并非总点错 科技 树,只是国家体量和各方面受限制而已,现在已经是其发展上限了,想更进一步,太难了!
中国目前或许很多 科技 树点的不够多,但是我们前景好,方向对,慢慢来,跨过日本只是小的里程碑,超越美国才是目的地,时间在我们这边,加油!
小日本技术很牛,当年 科技 确实很强大,也很有工匠精神!可惜他的对手更强大,进步更快!
比如说吧,小日本当年机械式录音机做的非常小巧,DVD光存储领域甚至能指定世界标准!可好死不死碰上优盘!
一下子就被杀得稀里哗啦!
当年电视非常好,等离子也很绚丽多彩,可碰上了液晶电视,再次被打的屁滚尿流!
摩托车也很好,发动机很不错,本来是很好的代步工具!可碰上了电动车!再次被弄得找不到北!
当年人本的掌上电视很出色,简直就是工艺品级别!数码相机很优秀,无可挑剔!可偏偏碰上了智能手机!我去,很快就成了小众化产品!
日本这些年碰上的糟心事多了去了!愣生生从一个消费类工业 科技 强国变成了二流玩家!
当然日本还有许多很了不起的优势行业,但是基本跟消费类没啥关系了!现在日本比韩国都差的远!
究其原因就是日本企业文化出了问题,论资排辈现象根深蒂固,导致公司决策层跟年青一代脱钩,无法注入新的想法和思想!都是些墨守成规的老人,没有冲劲十足的年轻人!
结果就是跟不上潮流,落后于时代,总是比人家慢半拍!
在这个胜者通吃的年代,慢半拍就意味着失败!
我们摸着别人过河,这就是后发优势,没走弯路,所以作对的几率大一些,但是迟早我们也得这么干,芯片已经白花了很多钱了
日本的东西不愿意开放共享,总是成不了主流。美国的东西大量拿出来免费全世界用。这谁能扛得住。
小国寡民,岛夷心态造成的,但凡一个人,见不得人好,见不得人高明,就是没有容人之心,就会垮台。小日本就是这样的民族,二战前夕,不造航母,造大和,海军高层倒不是想吃黑搞钱。他就是这么蠢,是真的蠢
并不是日本点错了 科技 树,而是日本人极致认真、傲慢自大的复杂性格决定的,日本人生在隔绝四方的岛上,资源匮乏,危机不断,二战以后抱上了美国大腿根,埋头发展自己 科技 ,但是像胶卷、电视、录像机这些技术,日本人投入了巨大的人力和资金去研发,垄断市场,自然想卖个好价钱,而其他国家,譬如中国和美国,有更为庞大的人力和资金,既然日本人不愿意分享,那就绕开他自己干,比如等离子电视,日本公司为了攫取巨额利润垄断市场,中国人想买买不起,于是开始致力于液晶电视的研发,液晶电视各项性能不如等离子,但是便宜啊,最终日本等离子技术黯然退出市场 其他行业也有这种情况
日本在半导体设备和材料市场表现优秀,只是几棵树木的优秀,不是整片森林的出色。
汤之上隆认为,日本企业太容易墨守成规,不知变通,为了所谓的技术常常把工艺工序搞得很复杂,推高产品成本,很容易在技术更新换代时被淘汰。这就是日本工匠精神的局限。
富士通和NEC等日本芯片制造商虽然最先掌握铜布线量产工艺,但并未笑到最后,现在富士通、NEC等芯片业务的坟头草都有一丈高了,台积电却成长为业界的加州巨杉。
日本人当然不会这么傻,在向韩国扔出王炸时,他们早已看准了中国庞大的市场需求。
继近期三星太子李在镕飞往日本紧急解决关键半导体材料断供问题后,有媒体报道,韩国另一大半导体存储芯片制造商海力士也坐不住了,其CEO李锡熙在上周日(7月21日)也飞赴日本,和日本合作伙伴商讨如何解决断供问题。
韩国两大半导体厂老板先后被逼得出面救火,强大的韩国半导体产业在日本的锁喉功面前,似乎都成了纸老虎,有媒体更是因此直呼日本惹不起。
然而,如果追根朔源,就会发现,被认为是行业优等生的日本半导体材料(包括设备)企业,实际都是日本心中永远的痛。它们的优秀,远不如我们想象中的炫目。
1,芯片战遗产
1955年,索尼公司创始人盛田昭夫和井深大花2500美元,从AT&T下属的贝尔实验室购买到晶体三极管的专利许可,开始制造半导体收音机。日本的半导体产业由此起步。
从1970年代到1980年代,日本半导体产业迎来了兴盛期,半导体存储特别是DRAM(电脑内存)成为了日本第一产业,曾经的霸主美国被拉下马。1986年,日本半导体芯片占全球份额的40%,在DRAM领域最高则占据了80%的份额。
当时英特尔的主业正从DRAM切换到CPU,CPU还未成为引领行业的产品,因此全球半导体芯片生产的重心逐渐偏向日本硅岛(九州岛)。
相对于CPU来说,DRAM的结构简单得多,进入门槛不高,变成一种拼制造的产业,日本几乎有点实力的公司都争相挤入DRAM。在日本半导体产业发展高峰时期,既有NEC这种老牌的半导体厂商,也有做家电的松下和炼钢铁的新日铁这样的奇葩新人。
比较惹眼的是新日铁,主业是傻大黑粗的钢铁,和半导体没半毛钱关系,也要来分一杯羹,不仅要抢DRAM蛋糕,连半导体材料也不放过,毫不犹豫地进入了硅晶圆业务,2003失败退出后,2009年又进入碳化硅晶圆领域,期望在功率半导体底板材料领域有所作为,并且还颇有雄心壮志,其董事长石山照明在媒体上放话,要成为仅次于美国可瑞(Cree)公司的企业。美国可瑞(Cree)公司是谁?碳化硅晶圆市场的领投羊企业,石山照明的意思自然是,做不了行业老大,做行业老二可以吧。
总之,随着日本半导体芯片奠定在全球的江湖地位后,配套的日本半导体材料和设备也崛起为一支强势力量。
沾半导体芯片光的还有日本传统制造业,电子计算器、家电、照相机、汽车、手机(功能机)、显示器等产业相继崛起,几乎每一个都把美国相应的产业摁在地上摩擦。可以说,在半导体芯片的引领下,整个日本制造业实现了腾飞。
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