日本半導體產業四十年興衰一瞬間
最近一段時間, 美國政府以半導體為由懲罰中興通訊, 半導體開始進入普通讀者的視野.
半導體在普通讀者的心裡, 首先是二極體或者三極體等收音機用的零部件, 但實際上其分類相當廣. 如果按照製造技術對半導體進行分類的話, 可以分為: 整合電路器件, 分立器件, 光電半導體, 邏輯IC, 類比IC, 儲存器等大類. 企業不同, 對半導體的分類也不太一樣, 日本企業通常更願意將半導體分為IC (整合電路) , LSI (大規模整合電路) , VLSI (超大LSI) 等. 此外, 也有按照其所處理的訊號, 分成類比, 數字, 類比數字混成及功能進行分類的方法.
上世紀70年代, 日本企業致力於引進美國等國的半導體研發及製造技術, 在80年代其半導體的生產與研發進入了鼎盛期. 80年代日美貿易戰爭中打得最為慘烈的戰場就是半導體. 對美貿易戰爭戰術的失敗, 加上進入90年代後期, 日本企業體制的僵化, 在新一輪半導體競爭中, 日本開始敗下陣來. 到了2016年, 日本企業唯一一家還能排名在世界半導體企業前十名中的東芝 (第六名) , 也已經只能靠賣出這個業務才能維持自身的生存了.
日本半導體走過了由盛而衰的過程. 並不是日本企業不知道半導體有多重要, 是這個國家的對美政策的失誤, 加上囿於曾經成功的經驗, 未能及時變動企業研發體制, 就眼看著整個日本的半導體產業一天不如一天.
想想在1995年, 世界半導體企業前十中, NEC (第一) , 東芝 (第二) , 日立製作所 (第三) , 富士通 (第八) , 三菱電機 (第九) . 2005年, 東芝 (第四) , NEC電子 (第十) 還能勉強維持. 但到了2018年, 東芝如果將其半導體部門銷售出去後, 日企半導體輝煌的時代也就徹底地翻過去了.
從70年代引進技術到80年代小荷才露尖尖角, 90年代進入鼎盛, 2000年開始衰敗, 到如今需要靠 '賣兒賣女糊口' , 日本半導體產業走過了40年由弱向強, 由強轉衰的過程.
曾經的計算器及手提電腦的開發及生產大國
半導體的開發, 首先是從美國企業開始的. 1970年, 英特爾公司開發出了DRAM (Dynamic Random Access Memory, 動態隨機存取存儲器, 最為常見的系統記憶體) '1103' 震動了整個世界. 英特爾公司自然是半導體技術的重要廠家. 很快日本企業參加到了英特爾公司的研發中, 1972年, 日企與英特爾共同推出了微處理器 '4004' .
1972年, 日本企業能生產1K比特的DRAM, 看到IBM推出的新系統需要比1K比特大出1000倍的1M比特的產品, 幾乎到了絕望狀態. 靠一個一個的企業在相當短的時間內完成這個任務幾乎無望. 當時對企業有很大號召力的日本通產省 (現在的經產省) , 立即將富士通, 日立, NEC, 三菱電機及東芝召集了起來, 成立了 '超LSI技術研究組合' 這樣的企業聯合體. 通產省的官員直接負責相關項目的推進. 從1976年開始的4年時間, 日本國家對大型計算機使用的半導體做出的預算為700億日元, 其中國家直接撥款290億日元, 日本肯出人出資振興半導體事業, 和美國基本靠企業自己動手去研發, 在這個時候兩國的做法已經涇渭分明.
日本國家及企業在初級階段對今後如何研發半導體技術以及如何讓相關製造設備國產化, 均有明確的方針. 這該是日本迅速超越其他國家的重要原因. 首先, 在技術方面, 日本著重開發微細加工的製造設備, 為了將容量從1K提升到1M, 需要將半導體電路的間隔縮短, 這需要擁有精密加工技術, 也需要相關的設備, 在通產省的指揮下, 相關裝備的研發推進得相當順利. 上世紀70年代, 日本的半導體製造裝備基本從國外進口, 但到了80年代初, 70%以上的裝備日本已經可以自己製造了.
另一方面日本需要提升矽結晶技術. 如果拉出的矽結晶尺寸大, 那麼在加工晶片的時候就可以減少廢品, 一塊晶片能發揮多種元件的功能. 在基礎研發方面, 企業擰成一股繩, 協作推進, 到了具體生產的時候, 則各家企業走各自的路子. 由於產品幾乎一樣, 數家企業能同時推出大致相當的產品, 日本的半導體企業群既有製造技術優勢, 又能在國內進行更新設備及產品的競爭, 技術水平得以不斷提升, 讓世界開始對日本刮目相看.
日本企業在上世紀80年代迅速形成了一個特點, 就是其半導體產品價格極為低廉, 能向世界任何國家提供相關產品. 同時所有企業均能夠保證自己的產品使用25年, 以這樣的條件向世界銷售產品, 在那個時代沒有一家比得上, 由此, 日企迅速佔領了世界半導體市場. 1985年, 日企與美國企業在半導體生產的市場佔有率方面發生了角色的轉換: 日本第一, 美國第二. 至於歐洲等地企業, 其總量在10%以下, 幾乎不具有市場意義.
上世紀80年代中期, 世界半導體的50%以上的產品是日本生產的, 人們說 '日本第一' 的根據就在這裡.
我們看到, 1985年英特爾公司宣布從DRAM製造中退出, 只專心生產微處理器.
日美貿易戰爭與水平分工的出現
美國對二次世界大戰後日本迅速佔領美國市場相當不滿. 在上世紀50年代, 已經有日本生產的1美元襯衫進入到了美國市場, 開始出現日美紡織品摩擦. 到了60年代是鋼鐵方面的貿易摩擦. 本來日本的鋼鐵技術很不發達, 是美國幫助日本提升了軋鋼的技術, 但轉眼日本就把鋼鐵產品投向了美國. 從70年代開始, 日本的家電大舉進入到了美國市場, 80年代則是關係著美國國家安全的半導體產品從日本湧進美國.
美國動真格的了, 開始反擊. 1985年日本半導體產業的世界市場佔有率超過美國後, 1986年美國使用自己在政治, 軍事及外交方面的絕對力量, 逼迫日本簽訂城下之盟——日美半導體協定. 該協定就是要防止日本企業對美國的傾銷, 但日本企業在技術等方面的優勢地位不容動搖. 美國提出了數值目標, 要求在日本市場必須有20%的美國半導體產品佔有率, 日本答應了這個要求. 因為技術水平, 產品質量擺在那裡, 硬性規定的市場佔有率, 不代表美國企業具有優勢. 日本不知道, 美國的這項要求, 讓美國企業獲得了喘息的機會, 雖然美國企業在技術方面不能勝人一籌, 但如果產品更新換代之後, 美國企業就能反撲上來.
日本企業以穩坐泰山的架勢, 持續地為計算機等企業提供低價及25年保質期的產品. 然而市場突然發生了變化, 手提電腦的出現, 對半導體零部件的需求更加旺盛了, 美國企業儘管一時還跟不上, 但韓國突然蹦出了一個叫 '三星' 的企業, 專門生產電腦用半導體. 對於三星的研發及生產能力, 日本企業一開始是看不上的, 估計用不了多長時間, 三星那個水平的產品就會被淘汰. 日本企業對三星的絕對輕視, 為其後來的失敗埋下了伏筆.
從生產方式上看, 電腦時代的元部件生產方式發生了很大的變化, 水平分工方式開始成為主流, 日本企業喜歡的垂直分工體系愈發顯得不能應對新局勢了. 此時ARM公司負責研發, 而tsmc公司負責生產成為新生產方式中的大勢, 英特爾與三星的關係, 也具有這種水平分工的特點. 日本企業在半導體方面的研發與生產開始不能和世界其他企業相比, 一個很大的原因就在於日本企業既要研發又要生產, 研發的投資巨大, 生產也需要不斷更新設備. 兩方面都照顧不到的話, 留下的只有落後了.
到了1993年, 原本被日企打敗的英特爾公司, 開始推出奔騰 (Pentium) , 為以後微軟的出現鋪平了道路. 日本在這個時候剛剛開始進入泡沫經濟崩潰的階段, 僵化的垂直分工也讓日本不能有所改進.
日企紛紛敗退
兵敗如山倒, 到了上世紀90年代後期, 人們聽到的幾乎就是日本半導體企業的敗退消息.
整理一下的話, 大致在那個時期有以下企業發生了變化: 1999年, 富士通從DRAM事業中退出; 2001年, 東芝也從DRAM事業中撤退; 2002年, NEC將發生赤字的半導體部門分離了出去; 2008年, 富士通將一直赤字的LSI事業剝離了出去.
能接著乾的企業, 也只能抱團取暖. 在DRAM業務方面, 1999年日本成立了ELPIDA公司, 主要由NEC和日立的相關部門組合在一起, 2003年三菱電機加入了進來. 在系統LSI事業方面, 2003年日立與三菱電機組建了RENESAS (瑞薩) 公司, 2010年NEC的相關部門加入了進來. 可惜這些弱弱聯合企業的情況都很爛. 2013年ELPIDA破產, 最終被美國微軟吸收合并. 同年瑞薩改為日本國有.
有些時候, 人算不如天算. 比如ELPIDA公司在手機時代到來前, 為這個新時代的產品準備了最新的DRAM, 其市場佔有率很高, 但手機市場真的出現後, 2008年的金融危機也隨之到來, 日元匯率升值, ELPIDA公司自身的財務出現破綻, 有好的技術, 卻沒有在市場上真的用起來.
東芝挺過了金融危機, 在快閃記憶體方面的研發, 為智能手機, 數位相機使用的半導體做好了準備, 可惜東芝在核電方面的失敗, 讓公司最後不得不將半導體部門出售給日美韓企業聯合體. 當然這個出售決定還需要中國政府最後給出的審議結果, 在2018年5月底以前肯定還拿不到結論. 東芝也希望儘可能往後推, 這樣半導體部門能多為東芝爭取效益, 東芝的日子也會好過一些.
最後再贅言幾句. 日本企業在半導體方面並非一無是處. 現在索尼在智能手機的相機方面保有CMOS感測器技術; 瑞薩在汽車方面的半導體元件及三菱電機在控制電力方面的能源半導體技術, 依然在世界上保有舉足輕重的地位.
日本企業因為國家政策的引導而在上世紀70年代及80年代非常強勢, 80年代中期則因日美貿易戰而受到損害, 90年代後主要受到了本國垂直分工的限制, 開始走下坡路. 美國, 韓國等國的企業今後能一直保持在半導體方面的絕對優勢地位嗎? 這也很難說. 半導體更新快, 設備投資巨大, 基本上每4年便會有一次大的迴圈期 (摩爾定律) , 而向更加精密, 更大容量的發展. 逐漸進入終極階段, 技術革新開始變得更加困難, 技術本身也更難以通過封鎖的方式維持. 【陳言系日本企業 (中國) 研究院執行院長】
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