提及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),,首先想到的為頭部的歐美、韓國和中國臺灣,,很少有人能想到日本,但在上世紀末,,日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)曾一度占到全球產(chǎn)值的45%,,也是當(dāng)時世界上最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)國,全球十大半導(dǎo)體企業(yè)中,,就有六個出自日本,。那么,曾經(jīng)稱霸全球的日本半導(dǎo)體,,為何一度從神壇跌落,?讓我們從事件的時間順序來詳述。
01 借勢啟航
20世紀40年代,,日本產(chǎn)業(yè)正處于重建之際,,美國處于自身利益和制衡國家的考慮,積極向日本轉(zhuǎn)移先進技術(shù),,日本就此開始全方位復(fù)制美國的半導(dǎo)體技術(shù),。
1953 年,索尼的前身東京通信 2.5 萬美元的價格從美國西屋電氣引入晶體管技術(shù),。1955年,,東京通信成功制造出TR-55 ,,TR-55 是日本第一臺真正的便攜式收音機,它的成功使東京通信工業(yè)株式會社的運營進入正軌,,并讓公司擺脫了劣質(zhì)產(chǎn)品的標簽,,為后來索尼成為高質(zhì)量精良產(chǎn)品的同義詞奠定了基礎(chǔ)。
1962年,,日本電氣(NEC)向美國仙童(Fairchild Semiconductor)購買平面光刻工藝,,標志著日本正式擁有集成電路制造能力。引入該工藝后,,NEC的集成電路產(chǎn)量暴增,,并開始生產(chǎn)當(dāng)時十分先進的大規(guī)模集成電路。
1972 年,,卡西歐推出了世界上第一款使用芯片的個人用計算器,。Casio Mini售價僅為1萬日元左右,這款計算機憑著質(zhì)優(yōu)價廉,,僅上市十個月就賣出了100萬臺,,靠消費電子累積了大量財富后,日本不滿足與這種簡單晶體管的生產(chǎn)方式,。
日本政府意識到半導(dǎo)體的重要性之后,,調(diào)動了幾乎日本全部的大型工業(yè)企業(yè)進入半導(dǎo)體行業(yè)。
在政府支持下,,日本開始存儲芯片生產(chǎn)技術(shù)和工藝上發(fā)力,,
NEC率先進入 DRAM 存儲芯片領(lǐng)域,推出了 2K 容量的產(chǎn)品,。隨后NEC,、富士通、三菱,、 東芝,、日立共同設(shè)立了研究所,技術(shù)共享,,極大促進了日本存儲芯片的發(fā)展,。 不久后,日本公司開始進軍美國市場,,面對日本產(chǎn)品的強勁沖擊,,美國的技術(shù)優(yōu)勢不再明顯,美國人當(dāng)時是這樣形容的: 1981年到1985年,,當(dāng)日本開始崛起的時候,,美國的半導(dǎo)體企業(yè)就像冰淇淋在夏天融化一樣迅速地瓦解。
DRAM時代集成電路批量生產(chǎn)的特性,,恰巧契合日本人極其擅長生產(chǎn)目標明確,,需要精細工藝的技術(shù),。例如日本壟斷級的清洗設(shè)備,壟斷的秘訣是液體材料的非標準化,,設(shè)備與液體的整合屬于隱性知識,,日本人在這方面非常擅長,。也因此日本形成了在DRAM產(chǎn)業(yè)從設(shè)計到生產(chǎn)一把抓的全產(chǎn)業(yè)鏈模式,。
在日本的猛烈進攻下,1981年AMD凈利潤下降三分之二,,半導(dǎo)體虧損1100萬美元,,第二年英特爾辭退2000名員工。幾年后,,英特爾虧損1.73億美元,,是其上市以來的首次虧損,該公司關(guān)閉了其全部的7座芯片工廠,,并宣布退出DRAM存儲業(yè)務(wù),,岌岌可危。在英特爾最危急的時刻,,IBM伸以援手,,購買了其12%的債券保證現(xiàn)金流,助英特爾順利渡過難關(guān),。
于是,,在20世紀80年代后期,日本半導(dǎo)體的市場份額超過了美國,。1980至1986年,,美國占全球芯片市場的比重從61%下降到43%,而日本則由26%上升至44%,。1986年,,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球市場份額首次超過美國,躍居世界第一,。
02 市場洗牌
當(dāng)意識到被日本反超后,,美國迅速采取行動。1985 年,,美國指控東芝秘密向蘇聯(lián)出售四臺精密機床,。1987 年 6 月,美國通過 “東芝制裁法案”,,取消一系列采購合同,,并禁止東芝的所有產(chǎn)品向美出口 2 至 5 年。1986 年,,美國以日本半導(dǎo)體企業(yè)在美傾銷芯片為由,,威脅對日本進行貿(mào)易制裁,。美國政府根據(jù)《1974 年貿(mào)易法》第 301 條款,對日本半導(dǎo)體產(chǎn)品展開調(diào)查,,指責(zé)日本半導(dǎo)體企業(yè)存在傾銷行為,,即以低于成本的價格在美國市場銷售產(chǎn)品,搶占美國企業(yè)的市場份額,。
美國和日本簽訂了《日美半導(dǎo)體協(xié)定》,。該協(xié)定主要包括兩個部分,一是日本半導(dǎo)體企業(yè)必須停止在美國市場的傾銷行為,;二是日本要開放國內(nèi)半導(dǎo)體市場,,保證美國半導(dǎo)體產(chǎn)品在日本市場的份額達到 20%。這一協(xié)定的簽訂,,標志著美國開始通過政治和貿(mào)易手段來抑制日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。
該協(xié)定使得日本半導(dǎo)體企業(yè)在國際市場擴張的步伐受到限制,擾亂了其原有的節(jié)奏,,導(dǎo)致其錯失了整個計算機發(fā)展時代,。同時,這一時期計算機市場中大型機開始向個人計算機轉(zhuǎn)變,,市場發(fā)生改變,,工藝要求不再像之前般嚴苛,這使得日本半導(dǎo)體的成本優(yōu)勢受到?jīng)_擊,,日企之前生產(chǎn)的高質(zhì)量DRAM變成了資源的浪費,,而此前為IBM等大型機公司提供內(nèi)存的質(zhì)量要求基本都是在25年起步,而對于個人消費市場來說,,電子消費品的使用壽命周期大大縮短,。前面提到,日本人有獨屬于自己的經(jīng)營模式,,即便在受到市場更新迭代的沖擊下,,日本人也對自己的經(jīng)營模式深信不疑,過去二十多年形成的技術(shù)文化難以被撼動,,依然堅持極致的良品率,。
禍不單行,1990 年日本泡沫經(jīng)濟破裂,,經(jīng)濟遭受重創(chuàng),。這使得日本半導(dǎo)體企業(yè)的投資大幅削減,1991 年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)設(shè)備投資減少 40%,,資金的短缺嚴重影響了企業(yè)的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)能擴張,。
但與此同時,該協(xié)定也并未給美國帶來其預(yù)期的利益。由于英特爾退出DRAM市場,,市場上存儲芯片變得一片難求,,導(dǎo)致價格飆升,而此時,,韓國和中國臺灣敏銳地嗅到了這一商機,,紛紛涌入美國存儲市場,日本產(chǎn)品逐漸失去競爭力,。1991年簽訂了第二份美日半導(dǎo)體協(xié)議,,1992年,日本進入了衰落期,,而這一年,,也是美國再次奪得世界半導(dǎo)體寶座的那一年。
如果說日本是憑著美國基礎(chǔ)研究的紅利以舉國體制超越了美國,,那么韓國也是如此。在日本簽定協(xié)定的同一時期,,韓國半導(dǎo)體趁機起步,,逆周期投資,引進日本半導(dǎo)體技術(shù)人員,,成立全球調(diào)研團隊,,1983年,韓國政府啟動“半導(dǎo)體工業(yè)振興計劃”,,為半導(dǎo)體企業(yè)提供了3.5億美元的貸款,,政府希望通過大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),改變韓國主要以勞動密集型產(chǎn)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),,提高產(chǎn)品的附加值和技術(shù)含量,。
在 “半導(dǎo)體工業(yè)振興計劃” 的推動下,韓國半導(dǎo)體企業(yè)的技術(shù)水平迅速提高,。1992 年三星推出世界第一個 64M DRAM,,1996 年又開發(fā)出第一個 1GB DRAM,,逐漸在 DRAM 和 NAND Flash 等存儲芯片領(lǐng)域成為全球領(lǐng)先企業(yè),。形成了以三星電子和SK海力士等為核心的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群,。這些企業(yè)在半導(dǎo)體設(shè)計、制造,、封裝測試等環(huán)節(jié)緊密合作,,帶動了上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如半導(dǎo)體材料,、設(shè)備制造等產(chǎn)業(yè)也在韓國逐漸興起,。
日本并不甘心就這樣在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中沒落下去。面對市場份額被不斷擠壓、美國的打壓以及韓國等地的崛起,,日本決定反擊,,成立爾必達就是其中關(guān)鍵的一步。
1999 年,,在日本政府想要重振產(chǎn)業(yè)的推動下,,日立和 NEC 把各自的 DRAM 業(yè)務(wù)合并,成立了爾必達,。爾必達整合了技術(shù),、人才、設(shè)備等資源,,想打造出一個有競爭力的半導(dǎo)體企業(yè),。剛成立時,爾必達靠著原來企業(yè)積累的技術(shù),,做出的 DRAM 產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性都不錯,,成功進入戴爾、索尼,、東芝等電腦廠商的供應(yīng)鏈,,訂單不少,讓日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又有了點起色,。
但沒多久,,問題就來了。2008 年金融危機爆發(fā),,半導(dǎo)體市場需求大幅下滑,,產(chǎn)品價格暴跌,爾必達收入銳減,,資金鏈非常緊張,。同時,日元升值,,出口產(chǎn)品利潤越來越少,,成本壓力更大了。
為活下去,,爾必達到處找辦法,。2009 年,它成了日本《產(chǎn)業(yè)再生法》修正案的受益者,,拿到 300 億日元公共資金和 1000 億日元日本政策投資銀行融資,。有了錢,爾必達加大研發(fā)投入,,想做出高端產(chǎn)品,,在高端 DRAM 市場站穩(wěn)腳跟,,不和韓國、中國臺灣的產(chǎn)品在中低端競爭,。
可是,,競爭對手沒給它機會。三星,、SK 海力士等韓國企業(yè)發(fā)展很快,,技術(shù)更新、產(chǎn)能擴張都很猛,,不斷推出新 DRAM 產(chǎn)品,,還降價搶占市場。爾必達因為資金和規(guī)模有限,,漸漸跟不上,,越來越吃力。到 2012 年,,爾必達撐不下去了,,向東京地方法院申請破產(chǎn)保護,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)興的希望也變得渺茫,。
03 復(fù)興新程
盡管爾必達的破產(chǎn)讓日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)興之路蒙上陰霾,,但日本并未徹底放棄。進入 21 世紀,,尤其是近年來,日本重新燃起斗志,,多管齊下扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),,試圖重回行業(yè)巔峰。
2010 年起,,日本政府設(shè)立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)振興基金,,計劃在未來 5 - 10 年內(nèi)投入海量資金,向本土半導(dǎo)體企業(yè)與前沿科研項目精準“輸血”,。就拿攻克下一代半導(dǎo)體關(guān)鍵材料——碳化硅(SiC)及氮化鎵(GaN)在大規(guī)模量產(chǎn)中的技術(shù)壁壘來說,,2013 年,政府聯(lián)合豐田,、索尼等行業(yè)巨頭,,首次向相關(guān)科研團隊注入高達 30 億日元的資金支持。彼時,,電動汽車,、5G 基站等高端制造業(yè)已初露鋒芒,對高性能芯片的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,,日本搶先布局,,志在率先突破新材料技術(shù)瓶頸,進而在新興市場奪得先機。
2015 年之后,,為吸引外資,、促進國際合作,日本政府更是動作頻頻,,出臺一系列頗具吸引力的優(yōu)惠政策,。通過簡化審批流程、給予稅收優(yōu)惠等方式,,積極向英特爾,、臺積電等國際半導(dǎo)體領(lǐng)軍企業(yè)拋出橄欖枝。終于,,在 2021年,,臺積電與索尼半導(dǎo)體2021年宣布在當(dāng)?shù)亟⒕A廠。此后幾年間,,隨著工廠逐步落成,、運營步入正軌,上下游配套產(chǎn)業(yè)如同雨后春筍般蓬勃發(fā)展,,一條完整且極具活力的產(chǎn)業(yè)鏈在熊本縣逐漸成型,。
在技術(shù)研發(fā)路徑選擇上,日本采取“差異化創(chuàng)新”策略,,避開與韓國,、中國臺灣在傳統(tǒng) DRAM、NAND Flash 等成熟領(lǐng)域的白熱化競爭,,轉(zhuǎn)而深耕模擬芯片,、傳感器芯片等細分領(lǐng)域。羅姆半導(dǎo)體便是其中典型代表,,其在汽車電子用模擬芯片領(lǐng)域潛心鉆研數(shù)十載,,自 2000 年起,已累計積累大量核心技術(shù)專利,,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于全球各大汽車品牌的電子控制系統(tǒng),,憑借卓越性能與高可靠性,在全球汽車芯片市場占據(jù)顯著份額,。
與此同時,,民間企業(yè)自發(fā)抱團,聯(lián)合組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,,東芝,、索尼、瑞薩等多家企業(yè)攜手,,致力于整合此前分散的研發(fā)力量,,將矛頭對準量子計算芯片,、超精密光刻技術(shù)等前沿技術(shù)難題。聯(lián)盟搭建的共享研發(fā)平臺于 2014 年正式上線運營,,各成員企業(yè)紛紛將自身技術(shù)專長與研發(fā)數(shù)據(jù)匯聚其中,,科研人員打破企業(yè)壁壘協(xié)同合作,技術(shù)突破的速度明顯加快,。以新一代存儲芯片技術(shù)研發(fā)為例,,2016 年,東芝的閃存技術(shù)與索尼的芯片設(shè)計能力深度融合,,經(jīng)過近兩年的艱苦攻關(guān),,到 2018 年便成功推出一款讀寫速度遠超同類產(chǎn)品的新型存儲芯片原型,在行業(yè)內(nèi)引起不小震動,。
同年,,為吸引海外高端人才回流,日本政府適時推出“半導(dǎo)體人才特別簽證”,,提供優(yōu)厚待遇與良好科研環(huán)境,。政策推出后的短短兩年間,諸多曾效力于歐美半導(dǎo)體巨頭的日本籍專家受此吸引,,紛紛歸國,,為本土產(chǎn)業(yè)注入新鮮活力。
去年11月,,日本首相石破茂提出,,政府將在2030財年前提供至少10萬億日元(約合4688億元人民幣)的支持,來推動該國半導(dǎo)體和人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。相較AI牽涉面較廣,,日本政府的半導(dǎo)體政策也被一致視作“日本半導(dǎo)體國家隊” Rapidus的利好。Rapidus原本是2022年軟銀,、索尼、豐田等8家日本大公司籌辦的半導(dǎo)體制造公司,,此前日本政府也在考慮將政府資助建造的工廠和設(shè)備轉(zhuǎn)讓給公司,,換取Rapidus股權(quán)。
目前Rapidus的北海道工廠計劃在2027年投產(chǎn)2納米芯片,,已余去年年底接收ASML極紫外光刻機設(shè)備,。公司預(yù)計要實現(xiàn)目標需要投資5萬億日元,去掉9200億日元的政府補貼,,剩下的錢得靠市場籌集,。軟銀、索尼等現(xiàn)有股東已經(jīng)表示會追加投資,,富士通也有可能入股,。
隨著籌備工作的持續(xù)推進,,Rapidus 若能按計劃在 2027 年順利實現(xiàn) 2 納米芯片的投產(chǎn),將極大提升日本在全球高端芯片領(lǐng)域的競爭力,。這不僅能滿足本土對極致性能芯片的需求,,還能憑借技術(shù)優(yōu)勢打開國際市場,重新在全球半導(dǎo)體價值鏈的頂端站穩(wěn)腳跟,。屆時有望吸引更多上下游企業(yè)與之合作,,進一步強化日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的集群效應(yīng)。
盡管前路崎嶇,,Rapidus 承載著日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)興的厚望,,每一步前行都備受矚目。若各項舉措落地生效,,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有望逐步擺脫困境,,重回世界舞臺中央,再次成為全球半導(dǎo)體格局中不可忽視的力量,,改寫近年來的發(fā)展頹勢,。但全球半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅猛,技術(shù)迭代,、市場波動等不確定因素始終高懸,,日本能否如愿,尚待時間給出答案,。