日本芯片產業大敗局_風聞
歪睿老哥-芯片研发工程师-聚焦芯片行业的那些事,唯武侠与芯片不可辜负2021-07-19 16:52
01
1955年,紐約,一個日本來的年輕人,敲開了美國寶路華公司採購的大門。
他此行的目的是推銷公司新研發的小型收音機。
與美國市場上傻大笨粗的同類產品不同,這個小型收音機號稱可以裝在口袋裏。
寶路華公司看上了這單生意,決定下單10萬台,但是前提是要打上寶路華的商標。
這是一個巨大的機會。
這位來自日本的年輕人,果斷拒絕了這單生意。
寶路華的採購部部長非常詫異,寶路華是有着50年曆史的知名大公司,而這個日本品牌在美國無人知曉,公司也是一個成立才幾年的小公司,他不明白為什麼這個年輕人會拒絕。
這個年輕人説:50年前,寶路華不過是一個新公司,而50年後,我們公司的知名度一定不亞於你們美國公司,而今天就是我們公司建立知名度的開始,所以不能打上貴公司的商標。
寶路華採購部長,認為這個年輕人是不是日本清酒喝多了。
這個年輕人叫盛天昭夫,後來被業界稱為“經營之神”。
這個二戰後從零開始的小公司,後來改名叫做SONY。
他預言日本公司也可以成為聞名的大公司,這個預言在不到50年的時間都實現了。
他身後的一眾日本公司在美國本土市場上把美國一眾企業打的丟盔卸甲。
就像老套的故事一樣。
盛田昭夫猜中了開頭,卻猜不中結尾。
這些日本公司的確在20實際八九十年代在邁向世界頂峯,
卻和日本經濟一樣,後面不同程度的陷入了衰退。
應了那句話:
“時來天地皆同力,運去英雄不自由”
02
1948年,貝爾實驗室,威廉.肖克利研發了世界上第一個半導體晶體管。
同一年,索尼的創始人,井深大和盛田昭夫就從《貝爾實驗室報告》瞭解到了晶體管的使用。
於是盛田昭夫產生了研發放進口袋的小型收音機的想法,
而用半導體替代巨大的真空管是製造小型收音機唯一可行途徑。
1953年,SONY花費2.5萬美金的巨資買了西部電氣授權的半導體專利。
而這筆外匯鉅款時如此之大,以至於日本通產省用了半年審查才批准。
專利只是基礎,要製造收音機需要功率大的高頻晶體管。
就需要對專利授權的普通晶體管進行改進。
對產品持續改良時日本公司的拿手好戲。
SONY最後選擇了“磷摻雜”的方式來做高頻半導體,而貝爾實驗室的科研團隊因為各種困難已經放棄了“磷摻雜”研發道路。
經過了大量的艱苦實驗,依靠“磷摻雜”的方法,SONY並且在高頻晶體管取得了巨大的突破。
日本人精益求精的“工匠精神”,一個事情做到極致的做事態度,在半導體這個事情體現的淋漓盡致。
日本公司贏了。
站在美國人的肩膀上,超越美國人。
日本半導體產業這個套路屢試不爽。
依靠美國人發明的半導體,SONY將小型收音機又賣回給美國,獲得巨大的成功。
半導體用在收音機上是如此成功,以至於收音機的另一個名稱直接被叫做“半導體”。
持續的改進,細節的把控,完美的產品定義能力
半導體成就了SONY,也成就了盛田昭夫“經營之神”的美譽。
03
1970 年,英特爾在自己的3英寸晶圓廠成功量產一塊DRAM,這是劃時代的成就。
這個DRAM的代號時C1103。
C1103 只有 1k 容量,是今天內存容量的百萬分之一。這是真正使 DRAM 的生產達到經濟規模,使得1bit只要1美分。
在沒有內存時代,計算機時用磁鼓存儲數據的。
磁鼓笨重,在體積,可靠性,速率,成本等等都遠比不上DRAM。
一個半導體存儲時代到來了。
從此計算機告別了磁鼓的存儲方案。
從最初的DRAM一直延續到今天的DDR5/DDR6/HBM,一脈相承。
1972年,憑藉1K DRAM取得的巨大成功,英特爾已成為一家擁有1000名員工,年收入超過2300萬美元的產業新貴。
C1103也被業界稱為磁芯存儲器殺手,成為全球最暢銷的半導體芯片。
同年IBM在新推出的S370/158大型計算機上,也開始使用DRAM內存。
到1974年,英特爾佔據了全球82.9%的DRAM市場份額。
這個就是技術革命的魅力,一個1968年成立公司,6年時間成為了全球半導體巨頭。
這是個了不起的成就。
美國的計算機和芯片產業開始了獨步全球的歷程。
戰後的日本通過低端產業鏈的進步,在收音機,電視機,錄像機等方面,開始逐漸向美國及世界滲透。
在20世紀70年代,已經橫掃美國家電市場。
僅僅20多年,盛田昭夫預言的成為偉大企業都已經部分實現了。
但是在高技術行業的芯片行業,日本和美國還存在巨大的技術差異。
這個不是SONY二戰後成長時,小作坊就可以研發的年代了。
為了趕超美國,日本政府出手了。
1976年,由日本通產省牽頭,投資 720 億日元,以日立、三菱、富士通、東芝、NEC五大公司作為主軸,聯合電氣技術實驗室(EIL)、日本工業技術研究院電子綜合研究所和計算機綜合研究所,組建「VLSI 聯合研發體」,研發集成電路。
這個研發計劃非常成功。
僅僅用了4年,到了1980年,日本VLSI聯合研發體,宣告完成為期四年的“VLSI”項目。
期間申請了大量的專利。
各種芯片製造技術,包括光刻,刻蝕,設備,工藝等等,成果顯著。
聯合攻關,技術突破。
良率上升,成本降低。
1984年,日本DRAM產業進入技術爆發期。
通產省電子所研製成功1M DRAM。
三菱甚至公開展出4M DRAM的關鍵技術。
日立生產的DRAM內存,已經開始採用1.5微米生產工藝。
到1986年,光是東芝一家,每月1M DRAM的產量就超過100萬塊。
日立、三菱、富士通、東芝、NEC這5家也成為了日本芯片產業的先驅。
通力合作,兵團作戰。
各企業的技術整合,保證了DRAM量產成功率,
奠定了當時日本在DRAM市場的霸主地位。
這一切僅僅用了不到8年。
反過來説,我們面對美國現在卡脖子的風險,老是幻想一夜之間就能突破,這個就有些不切實際。
芯片行業週期要用5年或者10年來看。
還是那句話,從現在的投入,到看到市場驗證,5年是一個不長的時間。
04
很快,日本人在芯片行業兵團作戰的成效就看到了。
這些日本產品瘋狂衝擊美國市場。
幾年前還是風光無限的英特爾,於是陷入鉅額虧損,
1984年至1985年財年,被迫裁員7200人。
信奉“只有偏執狂才能生存“的英特爾公司CEO安迪.格魯夫和董事長戈登.摩爾,一籌莫展。
一度想過會不會被股東趕下台。
安迪·格魯夫絕望對戈登.摩爾説:“如果我們下台了,公司找來一位新總裁,他會採取什麼行動?“
戈登.摩爾猶豫了一下,答道:“他會放棄存儲器業務”。
安迪·格魯夫終於放下了“只有偏執狂才能生存”的教條。
1985年10月,英特爾宣佈退出DRAM市場,關閉生產DRAM的七座工廠。
自己動手,把Intel的DRAM業務全部裁掉。
惹不起,還躲不起。
當安迪.格魯夫碰上了更偏執的日本人,什麼偏執狂教條都失靈了。
在DRAM存儲芯片賽道上徹底放棄後,
英特爾轉為利潤更高的CPU處理器賽道,成就了一代霸主。
這個就是後話。

05
日本芯片五虎,日立、三菱、富士通、東芝、NEC 一時風光無二。
在這些芯片公司的帶領下。
日本的芯片製造設備,材料等等都進入了蓬勃發展,欣欣向榮的發展。
同一時間,日本的光刻機生產商尼康,開始了光刻機之路。
如同現在中國人都知道的荷蘭的ASML。
當時稱霸光刻機市場的是美國的GCA,這個是美國芯片技術的驕傲。
GCA是光刻機的先驅。
這個是美國20世紀70年代首創的技術,是美國在芯片領域爭奪主導地位的核心。
20世紀50年代和60年代,美國的海軍,空軍,陸軍通過數十億美元的投資,為美國在芯片方面的霸權奠定了基礎。通過為企業提供合同,為硅谷的公司發展鋪平了道路。
而GCA就是其中的佼佼者。
但是GCA產能不足的時候,GCA總是優先給供應美國客户。
這個太容易理解了,特別是美國半導體行業還與日本又是競爭關係。
總得照顧下自己人。
畢竟受制於人的滋味不太好受。
日本半導體產業界決定製造自己的設備。這個機會促使尼康的產品就走向了前台。
VLSI芯片財團得到了日本政府的支持,為尼康的研發提供了巨大的推動力。用於克服日本對美國的技術依賴。
稱霸DRAM的日本公司,開始嘗試採用日本的光刻機。
首先尼康開始從仿製GCA的光刻機開始。
對行業大佬從仿製開始,從來不是什麼秘密。
又是站在美國人的肩膀上,打敗美國人的故事,這個案例在日本產品崛起中層出不窮。
雖然是仿製,但是尼康憑藉優秀的本地化服務能力,拿到了東芝,日立,NEC等日本公司訂單。
尼康在鏡頭方面的積累,逐漸超過了GCA的依靠的蔡司鏡頭。
日本人對一個東西長時間的打磨和改良,的確是有一些稱道之處的。
通過逐步的優化迭代,產品改良。
到了1985年,在光刻機市場,尼康超過了GCA,特別是在日本市場,拿到了65%的市場份額。
日本公司,不但偏執,同時為了和美國公司競爭,
“在優先事項中,把利潤處於底部”
説人話,就是市場份額優先。
不以最大化利潤為目的的經營活動都是耍流氓。
低價佔據市場份額,瞄準不是當前的利潤,而是未來的利潤。
面對尼康的競爭,1987年,GCA瀕臨破產,這給美國國防部敲響了警鐘,
美國半導體產業在與日本的競爭中,收到嚴重的衝擊。
日立,NEC和東芝基本完全佔據了內存設備市場。
半導體設備方面,GCA與尼康競爭中不斷的丟盔卸甲,
1987年初,GCA退市。
一代光刻巨頭,走向末路。
06
雖然在產品上,美國人搞不過日本人。
市場的手的力量不行,那就“憑藉實力的地位”動用另一隻行政的手。
1985年,美國半導體產業協會開始向美國商務部投訴日本半導體產業不正當競爭,要求總統根據301貿易條款解決市場準入和不正當競爭的問題。
美國政府開始行動了!
同年美國和日本在經濟政策上籤訂了《廣場協議》,日元開始升值,日本電子產品在美國漲價。
1986年初,美國裁定日本DRAM儲存芯片存在傾銷的行為,對日本徵收100%反傾銷税。
1986年末,日美簽訂《日美半導體協定》。
這是一份苛刻的協議,日本公司市場上的勝利換來了”喪權“條約。
協議一、要求日本打開半導體市場,美國半導體在日本的市場份額必須達到20%以上。
協議二、嚴禁日本半導體以低價在美國或其他國家市場傾銷,售價需要通過美國核算成本才可定價出售。
協議三、禁止日本富士通收購美國仙童半導體公司。
1989年再次和日本簽訂了《日美半導體保障協定》,開放日本半導體產業的知識產權、專利。
1987年5月27日,迫於美國壓力,日本警察廳逮捕了兩位東芝集團高管。因為他們曾與挪威康士堡公司合謀,非法向蘇聯出口了大型銑牀等高技術產品,這就是著名的“東芝事件”。
東芝事件後,美日雙方達成協議,美國有權得到所有技術,美國藉此打開了獲得日本技術的渠道。日本徹底淪為美國打工仔。
你的是我的,我的還是我的。
這些途徑是不是很眼熟。
這些手段和現在美國打壓中國高科技行業如出一轍。
屬於美國傳統藝能。
不過,中國不是日本,日本也不是中國。
日本是一個外向型的經濟,他的產品需要出口美國,否則大半的市場就沒有了。信息產業市場在中國等新興市場興起,已經是2000年以後的事情了。
而中國完全不一樣。
依靠中國龐大的ICT產業集羣,中國市場本身,就是全球半導體行業市場的半壁江山。
中國經濟本身就是一片大海,不是小池塘。
“大人,時代變了”。
07
1985年,廣場協議的簽署和日元的升值,終於讓氣勢洶洶的日本廠商收回了手裏的武士刀。
日本廠商仍然佔據技術優勢,但是已經不可再用低價打壓對手,
初戰見效,美國人乘勝追擊。
為了瓦解日本的芯片行業,美國人還要給日本人找一個競爭對手,同樣有美國駐軍的韓國就成了美國選中的對象。
1984年,美光將64K DRAM的技術授權給了韓國三星。三星又從加州西翠克斯公司買到了高速處理金屬氧化物的設計。六個月後,三星的工程師成功掌握了量產64K DRAM的301項流程,和其中8項核心技術,順利製造出生產模組。
1985年前後,美國廠商節節敗退,美國德州儀器為降低製造成本,與韓國現代簽訂OEM協議,由德州儀器提供64KDRAM的工藝流程,改善產品良率。
1986年,現代電子成為韓國第二家,量產64K產品的製造商(比三星慢了兩年)。
1987年,日本半導體產業稱霸世界,半導體存儲器DRAM的市場佔有率高達80%。
半導體產業是當時日本的鎮宅之寶,是日本的核心產業。
盛世隱憂。
韓國半導體已經開始逐漸侵蝕日本的核心產業了。
08
半導體一個政策的成功,要看5年或者10年,經過美國人一番努力之下,不到10年
到1996年,日本佔全球市場比例已經不足30%。
日本半導體行業面臨全面衰退。
面對衰退,日本半導體行業開始自救。
東芝,富士通,三菱都停止了DRAM業務,紛紛開始轉向SOC芯片研發。
1999年,日立和NEC的DRAM業務合併,成立了新的公司爾必達。
合併之前,兩家的DRAM份額約佔市場的17%。
雖然輝煌不再,但是還是一個重要的玩家。
合併兩年之後
爾必達的份額佔到4%。
合併死的更快。
日立的研發體系和NEC的研發體系互不兼容,山頭林立,各有主意。
管理方式對立導致雙方扯皮嚴重,人浮於事。
派系鬥爭中NEC系最終佔據了上風,之後一直停留在日本半導體“技術第一”的自滿循環裏面,
成也蕭何,敗也蕭何。
日本人對DRAM芯片精益求精的心態,據説一個芯片測試流程有2000個步驟。
要做10年不壞的DRAM,就要在技術上極度內卷,
而電子產品已經進入兩三年就要換一代的年代。
世界變了,日本人卻沒有變!
爾必達一直沒有掌握用低成本製造技術來製造廉價DRAM的方法,導致成本一直居高不下。
雖然新換的社長努力把份額再提升到了10%,但是大勢已去。
2008年後,金融危機導致半導體行業低迷。
按照三星的做法,這個時候適合”反週期投資“。但是爾必達已經沒有那麼多資金儲備了,能夠續命就不錯了。
2011年,東京大地震,日元升值,封裝廠所在的泰國洪災。
壓倒駱駝的多根稻草同時出現了。
2012年,爾必達迎來了破產,社長坂本幸雄辭職。
日本一個半導體行業的結束了。
7年之後,2019年,日本半導體巨頭爾必達原社長坂本幸雄,加盟紫光集團。由坂本負責日本設計中心的工作。又一個競爭對手打算加入到這個行業中來了。
就在2012年,爾必達倒閉的同一年,而當年美國人培養的三星電子,此時,銷售額增長了22%,以市值來算成為了世界第20大企業,電子行業的翹楚。
同時NEC,日立,三菱幾家SOC芯片業務,合併成立瑞薩電子,轉型成為網絡,汽車電子,MCU產品提供者。2012年還陷入了虧損,日本政府和幾家股東為了拯救瑞薩,也是投入了很大的資金。
ASML的浸入式微顯影樣機支持了摩爾定律繼續前進,曾經光刻機王者尼康,也敗下陣來,整個市場變成了荷蘭ASML一家獨大,尼康的光刻機業務也是一蹶不振。
唯一不同的是SONY, 佔據了CMOS攝像頭芯片的王者,佔據了市場的50%。第二是韓國三星,看又是三星,在各條賽道都有他。第三名是被中國公司韋爾收購的豪威科技。這三者合併的份額佔據了90%。
受益於當年的日本半導體引領世界的狂潮。
日本的半導體材料公司在芯片製造材料某一個領域或者某個環節上佔據了較大的份額,
例如信越化學和SUMCO的晶圓,JSR和東京應化的光刻膠,昭和電工的CMP研磨液。
這些稱為日本半導體的底氣:
2019年,因為日本和韓國曆史問題糾紛,日本經濟產業省宣佈,將對用於半導體等製造過程中需要的三種材料加強對韓國的出口管制。這三種材料分別為用於半導體清洗的氟化氫、用於智能手機顯示屏等的氟化聚酰亞胺,以及塗覆在半導體基板上的感光劑“光刻膠”。
翻翻當時所有的報道都是,韓國半導體行業,三星電子,海力士等將受到非常大的打擊,實際上這項政策並沒有打擊到韓國人,政策也很快偃旗息鼓了。
這些限制,可能在一定範圍內,對下游企業造成影響,但是一旦韓國廠商完成這些產品的替代,那麼基本上想再獲得市場份額,基本上是不可能的了。
這些限制更像是”神風特攻隊“的自殺式攻擊。
09
日本半導體產業,通過模仿美國起家
通過持續改良,在成本打敗了曾經的老師美國公司。
威脅到美國美國的領導地位之後。
美國通過關税,壓迫日元升值,技術打壓,培養韓國半導體替代等組合拳。
將日本獨步天下的芯片產業打垮。
外力只是日本芯片公司敗退的原因之一,另一個原因是功成名就的日本公司自身的問題:
擅長仿製和改良而不擅長髮明和革命。
缺乏整體最優意識,傾向追求局部的最優化。
在功成名就之後,在富裕的大環境下變得更加保守,擁有國際化視野顯得並不迫切。
輝煌一刻誰都有,別拿一刻當永久。
日本產品逐漸加拉帕戈斯化,就是滿足日本小環境需求,而和世界大環境格格不入。
依靠原來的積累,當今的日本半導體行業,還有一些半導體材料等細分領域佔據了較大份額。
被譽為細分市場的隱形王者。
曾幾何時,
日本公司根本就不屑做什麼隱形王者,其本身就是芯片產業公認的王者。
而現在,
王者不是當年,榮耀已然不在。