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《環球時報》:馮昭奎:日本芯片業發展之路帶來的啟示

馮昭奎 · 2019-07-03 · 來源:環球網
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  馮昭奎:日本芯片業發展之路帶來的啟示

  2019-07-03 01:05 環球時報http://opinion.huanqiu.com/hqpl/2019-07/15082975.html

  馮昭奎

  日本作為20世紀崛起的世界電子產品大國,其在芯片和半導體領域與美國經歷了蜜月期、打壓期和復興期。通過對這一歷程不同階段的分析,我們可以從中得出不少值得借鑒的東西。

  作為日本的同盟國,美國在20世紀50年代對向日本轉移先進技術十分積極,在此背景下,日立、東芝等紛紛從美國引進晶體管技術,其中一家當初只有七八名員工的小公司“東京通信研究所”(1958年更名為“索尼”)也從通產省爭到外匯指標從美國引進了晶體管技術,并在1955年研制出晶體管收音機。這種比真空管收音機耗電少又便攜的半導體收音機一上市,便十分暢銷。而為滿足市場旺盛需求,大量生產半導體收音機等電子消費品,反過來帶動了作為“中間品”——晶體管的大量生產。1960年日本晶體管年產量突破1億個,連續第二年超過美國。

  與日本企業利用晶體管制造大眾化消費品相比,美國半導體企業主要為軍品提供所需的晶體管。然而,對晶體管的軍用需求量遠遠趕不上民用需求量。作為大眾化消費品,擁有海量市場的收音機等民用電子消費品,對晶體管產業的推動作用顯然大大超過軍需的推動作用,這是日本晶體管產量迅速超美的最重要原因。

  到20世紀50年代末,美國為了軍事需要研制成功集成電路(IC,常稱為“芯片”),日本半導體企業又對美國的IC技術展開了新一輪窮追猛趕。有了趕超美國晶體管技術的經驗,日本人更加認識到新技術的發展前途是“用”出來的,IC與晶體管一樣,都不是直接面向市場的大眾消費產品,因此迫切需要找到可間接“用”IC,來制造為消費者大眾所直接使用的最終產品,而且這種產品應擁有極大的市場需要。

  1972年卡西歐公司推出世界上第一款使用芯片的個人用計算器,上市后立即成為搶手貨,掀起了計算機大眾化、“個人用品化”潮流。計算器在日本受歡迎程度大于其他國家,這是因為日本廣大家庭主婦習慣于細心記錄家計收支,而計算器成了便于隨身攜帶的記賬工具。隨著日本電子企業紛紛進入計算器這個大眾化、個人化的新產品領域,引起了對IC芯片的旺盛需求,有力地推動了日本芯片產業的躍進。

  自1976年至1980年,由通產省電子技術綜合研究所牽頭,組織日本最大的五家計算機公司富士通、日本電氣、日立、東芝和三菱電機結成了“超大規模集成電路(VLSI)技術研究組合”。這個“組合”最終實現了突破1微米加工精度大關的目標,在1980年研制成功用途極廣的VLSI——256K存儲器DRAM,比美國早了兩年。

  到1987年日本在全球DRAM市場的占比高達80%,全球前十名芯片制造商中有六家是日本企業,可以說日本得意一時,實現了“半導體奪冠夢”。不過,日本在主流產品DRAM領域雖然表現很出色,但在微處理器這種更高級的芯片方面,優勢仍被美國牢牢掌握,這表明美國的強項在于復雜的新產品設計和研發,日本人則在工藝和生產技術方面表現出色。

  從技術上看,芯片產業包括:制造芯片的產業、制造芯片工藝所需的生產設備產業和制造芯片工藝所需的硅單晶等各種材料的產業,其中后兩者相當于制造芯片產業的兩翼,沒有兩翼的支撐,制造芯片產業是很難騰飛的。

  在上述“VLSI技術研究組合”開始活動時,日本芯片工業主要依靠從美國、西歐進口生產設備。隨著研究活動的開展,“組合”日益轉向使用國產設備和材料。這體現了一種戰略思想,即以開發“超大規模集成電路”為契機,大力推進芯片生產設備和芯片材料產業的發展、使日本芯片產業迅速轉變為依靠國產設備和材料的獨立自主產業部門。

  日本在包括晶體管和芯片的半導體技術領域對美國的成功趕超,給美國半導體產業帶來了巨大的競爭壓力。在這種背景下,美國開始動了“歪點子”。1985年美國就日本電子產品的傾銷發起301條款起訴,同年由美國一手導演的“廣場協議”導致日元大幅度升值。在美國強力施壓之下,日美兩國于1986年簽訂了《日美半導體保證協定》,該協定的實施意味著日本DRAM廠商被完全置于美日政府的監視之下。

  在此之后,通過上述的限制,1993年美國憑借其附加價值比存儲器芯片要高出10倍的微處理器(CPU)技術,從發展趨勢上壓倒日本,在半導體市場占有率方面重新奪冠。另一方面,韓國等亞洲國家和地區采用既引進技術又挖人才的發展模式,使日本半導體產業陷入了“前門有虎(美國的CPU),后門有狼(韓國的DRAM)”的境地。事實上,韓國的芯片產業得到美國給予大力的市場支持,因此無論是“虎”還是“狼”,身后都是美國。

  從這一歷史過程可以看出,美國的性格就是不能容忍別國在技術上超過它,即便是同盟國也毫不留情。然而,在美國的打壓面前,雖然日本政府舉雙手服軟,日本企業卻沒有在技術上投降。

  日本在世界芯片市場上的占有率一路下滑,從超過一半下跌到不到一成,主要原因就是輸掉了DRAM、CPU這兩個具有海量市場的通用芯片的國際競爭,然而,如今日本半導體企業致力于發展可望在本世紀20年代成長為主流產品的芯片,并已經用于自動駕駛系統和自動駕駛汽車的芯片(如MCU)、物聯網相關芯片(如MCU、SOC)、機器人芯片等領域,在世界市場上奪得領先地位。

  特別是從半導體全產業鏈來看,日本在14種半導體重要材料方面均占有50%以上份額,是全球最大的半導體材料輸出國,日本硅晶圓廠商占全球硅晶圓市場的53%,占全球200至300毫米大尺寸硅晶圓市場的70%以上。在2018年全球前15名半導體生產設備廠商中,日本占據7家,而美國和歐洲分別為4家和3家。對于半導體產業來說,材料是基礎,設備是關鍵,在材料優勢和設備優勢這“兩翼”支持下,日本半導體產業還有復興的希望。因此,可以說日本半導體發展找到了一條新路。(作者是中國社科院榮譽學部委員、中國中日關系史學會顧問)

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