《電子技術(shù)應(yīng)用》
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日本芯片是怎樣完成從進(jìn)口到自主研發(fā)逆襲的

2018-06-19
來源:來源:21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道

  歷時8個多月的東芝半導(dǎo)體出售案終于塵埃落定。

  6月1日,東芝宣布,已完成出售旗下半導(dǎo)體公司(TMC)的交易,售予貝恩資本牽頭的日美韓財(cái)團(tuán)組建的收購公司Pangea。盡管東芝對Pangea擁有40.2%股份,但大股東已易主貝恩資本。

  這被日媒視作日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)衰敗的另一標(biāo)志性事件。據(jù)IC Insights此前公布的2018年第一季度全球前十五大半導(dǎo)體公司(以銷售額計(jì)算)名單中,東芝半導(dǎo)體是碩果僅存的日本公司。而在鼎盛時期的1993年,IC Insights發(fā)布的全球十大半導(dǎo)體公司中有6家日本公司。

  日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)這令人唏噓的興衰背后,究竟發(fā)生了什么?

  起家:從依賴進(jìn)口到自主研發(fā)

  日本索尼公司的官網(wǎng)上至今都掛著這樣一段歷史,該公司創(chuàng)始人之一井深大1952年在美國進(jìn)行為期3個月的調(diào)查旅行,期間聽說了西方電器公司(WE)有意轉(zhuǎn)讓晶體管專利,但代價高達(dá)25000美元,這相當(dāng)于日本東京通信工業(yè)公司(索尼前身)總資產(chǎn)的10%,盡管心生向往,但井深大最終帶著遺憾回國。索尼的另一創(chuàng)始人盛田紹夫后來于1953年赴美談判,最終拿下了這項(xiàng)技術(shù)。

  但他們并沒有采納WE的建議——將晶體管用做助聽器,而是摸索出一個全新的應(yīng)用領(lǐng)域。1955年,索尼研制出全球第一臺晶體管收音機(jī)。1959年,索尼收音機(jī)銷售額達(dá)250萬美元。

  日本公司紛紛效仿。到1965年,日本的收音機(jī)出口量達(dá)到2421萬臺。另外,電子計(jì)算器和電視也撬動了美國市場的大門。

  日本消費(fèi)電子在美國市場獲得成功,不僅因?yàn)槠洚a(chǎn)品創(chuàng)新和性價比高,還與美國的政策有關(guān)。當(dāng)時美國將電子產(chǎn)業(yè)的重心轉(zhuǎn)移到了軍用上,這為日本的民用電子產(chǎn)品提供了機(jī)遇。

  到1960年代,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繼續(xù)追趕美國。當(dāng)時,日本政府以關(guān)稅壁壘和貿(mào)易保護(hù)政策為產(chǎn)業(yè)的起步“保駕護(hù)航”。但外資開始“叩響”大門,終于在1968年,美國德州儀器以合資的模式進(jìn)入日本市場,但得遵守嚴(yán)苛的技術(shù)轉(zhuǎn)讓等限制。

  當(dāng)時日本國內(nèi)半導(dǎo)體制造設(shè)備的國產(chǎn)化比率只有20%,美國的反制措施讓日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)意識到自身的被動。其一,IBM在1970年宣布將在其新推出的大型計(jì)算機(jī)中使用半導(dǎo)體存儲器,半導(dǎo)體存儲器開始替代磁芯,在半導(dǎo)體存儲器中占據(jù)重要位置的DRAM內(nèi)存芯片,成為潛力無限的大市場。一夜之間行業(yè)游戲規(guī)則大變。其二,美國拒絕向日本提供 IC集成電路,使日本電子計(jì)算器在美國的市場份額從繁盛時期的80%跌至了1974年的27%。

  由此,日本開始以“舉國之力”來進(jìn)行自主研發(fā)。一個官產(chǎn)學(xué)研發(fā)項(xiàng)目徹底改變了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地位。這個項(xiàng)目就是日本通商產(chǎn)業(yè)省(經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省前身)發(fā)起成立的VLSI共同研究所(超LSI技術(shù)研究組合),“打造未來計(jì)算機(jī)必不可少的大規(guī)模集成電路”這一口號也顯示了日本的巨大野心。日本通產(chǎn)省將市場中的各大競爭對手(富士通、日立、三菱電機(jī)、東芝和NEC)的研發(fā)人員集結(jié)起來,總計(jì)投入700億日元,政府出資290億日元(幾乎相當(dāng)于當(dāng)時通產(chǎn)省補(bǔ)貼支出的一半)。

  上述項(xiàng)目在4年到期后,取得專利1000多項(xiàng)。VLSI共同研究所所長、有日本半導(dǎo)體之父之稱的垂井康夫設(shè)定的方針或許總結(jié)了成功的秘訣:競爭者們能否互相協(xié)作是一個大問題,那么我們就以”基礎(chǔ)的、共通的”為方針,從各家公司的共同點(diǎn)出發(fā),來研發(fā)、制定未來的大規(guī)模集成電路技術(shù)。

  1970年代日本對美國等外部的關(guān)鍵制程設(shè)備和生產(chǎn)原料依賴率達(dá)到80%,而到1980年代初,日本半導(dǎo)體制造裝置國產(chǎn)化率達(dá)到了70%以上,為日后超越美國成為半導(dǎo)體業(yè)霸主奠定了基礎(chǔ)。

  由此日本半導(dǎo)體業(yè)開啟了“黃金時代”,全球市場份額不斷上升,在世界范圍內(nèi)開始具有舉足輕重的地位。以1980年投入市場的64K DRAM為例,1981年,日立市場占有率全球第一,占40%的份額;第二位是富士通,占20%,NEC占9%。之后,NEC主導(dǎo)了256K時代,東芝主導(dǎo)了1MB時代。到1986年,日本半導(dǎo)體企業(yè)在全球DRAM的市占率達(dá)到了80%,超越了美國。

  這一時期的日本產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要靠出口。1970-1985年的15年間,日本該產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值增加了5倍,出口增加了11倍。

  轉(zhuǎn)折:由盛而衰背后是未能抓住規(guī)?;瘷C(jī)會

  禍兮福所倚,福兮禍所伏。

  1980年代后期,日本的DRAM市場份額開始大幅衰退,根本原因是DRAM市場結(jié)構(gòu)發(fā)生巨變,頻繁發(fā)生的貿(mào)易摩擦也一定程度上阻礙了行業(yè)發(fā)展。

  日本企業(yè)在早期大型計(jì)算機(jī)所用的存儲器上有技術(shù)優(yōu)勢,看重的是存儲器的品質(zhì)。但1980年代后期,隨著個人電腦市場蓬勃發(fā)展,對存儲器的可靠性和壽命要求較低,更側(cè)重于低價。但日本當(dāng)時依舊以高可靠性為生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),未能很好地適應(yīng)市場變化。

  有業(yè)內(nèi)人士指出,盡管當(dāng)時日本公司看到了個人電腦市場的動向,但仍執(zhí)著于成品率,在降低成本方面比較欠缺。對比日韓的半導(dǎo)體公司會發(fā)現(xiàn),韓國公司在成本上大幅領(lǐng)先于日本公司,生產(chǎn)同樣的元器件,日本公司使用的設(shè)備數(shù)量竟是韓國的2倍,生產(chǎn)流程過長,進(jìn)而無法降低成本。

  另有分析指出,這也和日本制造商沒有采取Fabless模式有關(guān)。這種水平分工的發(fā)展模式可以使專業(yè)公司專注設(shè)計(jì),代工廠專注生產(chǎn),可以對市場變化做出迅速反應(yīng),將機(jī)器折舊影響到的成本劣勢降到很低。

  “日本的半導(dǎo)體制造大多仍是大集團(tuán)下的子部門,盡管個別產(chǎn)品有不錯的成績,但在品牌占有率達(dá)到一定程度后,該模式無法再有效推升其半導(dǎo)體的零組件往下一個里程碑前進(jìn)。Fabless模式是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展下的必然走向。而以日本的發(fā)展模式來看,與其說錯失了市場的大變化,不如說半導(dǎo)體發(fā)展有很強(qiáng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)作為營運(yùn)支撐,而日本制造商未能發(fā)展出具有相對應(yīng)經(jīng)營型態(tài)與經(jīng)濟(jì)規(guī)模的廠商,造成其競爭力不斷被削弱。”集邦拓墣產(chǎn)業(yè)研究院研究經(jīng)理林建宏對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示。

  此外,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也受到了外部貿(mào)易摩擦的影響。日本半導(dǎo)體業(yè)的不斷崛起,讓美國同行危機(jī)感攀升。這可以從媒體報(bào)道窺見一斑。1978年,美國《財(cái)富》雜志刊登了《硅谷的日本間諜》的報(bào)道;1981年3月和12月,又兩次刊登報(bào)道敲響美國半導(dǎo)體行業(yè)的警鐘。1983年,《商業(yè)周刊》雜志刊登了長達(dá)11頁的《芯片戰(zhàn)爭:日本的威脅》的專題。

  隨著日本廠商的大量產(chǎn)能進(jìn)入市場,供給嚴(yán)重過剩引發(fā)了全球DRAM的價格暴跌。1985年6月,美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(SIA)向美國貿(mào)易代表辦公室提起對日本半導(dǎo)體產(chǎn)品傾銷訴訟;此后,美光向美國商務(wù)部提起日本64K DRAM傾銷訴訟?!叭彰腊雽?dǎo)體戰(zhàn)爭”正式開戰(zhàn)。

  這場戰(zhàn)爭最終以“日美半導(dǎo)體協(xié)定”了結(jié)。協(xié)定內(nèi)容主要包括改善日本市場的準(zhǔn)入和終止傾銷。美國加快推進(jìn)研發(fā),成功奪回寶座。到1993年,美國半導(dǎo)體公司的世界份額重回世界第一,并保持至今。

  由于外部貿(mào)易摩擦激化,日本公司開始向內(nèi)需拉動的增長模式轉(zhuǎn)型。在1985-2000年的15年間,日本電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值和出口增加了1.5倍,而內(nèi)需增加了2倍多。

  在1990年代初,日本經(jīng)歷了泡沫經(jīng)濟(jì)崩潰,進(jìn)入“失去的20年”。2000年以后,日本GDP增長停滯,日本電子產(chǎn)業(yè)總體出現(xiàn)衰退。2013年日本電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值是11萬億日元,不到峰值時(26萬億日元)的一半。

  “1980年代末,日本經(jīng)濟(jì)達(dá)到了全球第二,美國以廣場協(xié)議和日美半導(dǎo)體協(xié)定來施壓,這大幅打壓了日本企業(yè)的獲利能力。而韓國趁勢舉國家之力來發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè),不久后日本經(jīng)濟(jì)泡沫破裂,補(bǔ)貼難以維系?!憋@示及半導(dǎo)體行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)CINNO副總經(jīng)理?xiàng)钗牡脤?1世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示,半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展和一國的宏觀經(jīng)濟(jì)情況息息相關(guān),因?yàn)檫@是資金超級密集的產(chǎn)業(yè),需要持續(xù)的、大規(guī)模資金投入才會成功。當(dāng)一國經(jīng)濟(jì)整體不景氣時,就難以大力支持其發(fā)展。

  重振:結(jié)構(gòu)性改革和重啟“官產(chǎn)學(xué)”項(xiàng)目

  日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)試圖以結(jié)構(gòu)性改革和重啟“官產(chǎn)學(xué)”項(xiàng)目來重振旗鼓。

  在日本通產(chǎn)省的主導(dǎo)下,1999年,日立和NEC的DRAM部門整合成立了爾必達(dá)(Elpida),三菱電機(jī)隨后也參與進(jìn)來,而其他日本半導(dǎo)體制造商均從通用DRAM領(lǐng)域中退出,將資源集中到具有高附加值的系統(tǒng)集成晶片等領(lǐng)域。Elpida是希臘語“希望”的意思,這個公司名體現(xiàn)了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對這最后的DRAM制造商所寄予的厚望。

  無奈,“外面的世界”瞬息萬變。2008年金融危機(jī)后,全球需求驟降,DRAM供應(yīng)嚴(yán)重過剩,2GB的DRAM在2008年的價格為20美元以上,而2012年則跌至1美元以下。全球DRAM生產(chǎn)商都陷入嚴(yán)重赤字,爾必達(dá)也不例外。日本政府在2009年伸出援手,注資并為其擔(dān)保獲得日本政策投資銀行融資。

  但終究頹勢難挽,爾必達(dá)不堪負(fù)債最終于2012年2月底宣布破產(chǎn),2012年7月被美光并購。

  一位日本半導(dǎo)體從業(yè)者向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示,自然災(zāi)害對日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展有一定的影響。3·11大地震加速日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭力下滑。

  “我們公司在地震中也損失慘重,股價一路下跌,直到前兩年重組又建廠才恢復(fù)正常的產(chǎn)量。股價也翻了三番。半導(dǎo)體生產(chǎn)對環(huán)境要求很高,要無塵穩(wěn)定的環(huán)境下才能制作出精良產(chǎn)品?!痹撊毡景雽?dǎo)體業(yè)內(nèi)人士表示。

  但也有分析指出,爾必達(dá)的失敗是日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重蹈覆轍,即跟不上行業(yè)的變化,上次是跟不上個人電腦市場的崛起,這次是跟不上電腦向智能手機(jī)和平板電腦的轉(zhuǎn)向。

  “日本企業(yè)一般精于鉆研技術(shù),但對外界變化的應(yīng)對能力比較遲鈍,因?yàn)槠鋬?nèi)部通常較為官僚化、決策過程慢。其過去30年的成果其實(shí)是在外部沒有很多勁敵的情況下取得的,當(dāng)面臨更多競爭對手時,這種專注但又反應(yīng)遲緩的弱點(diǎn)就會被放大?!睏钗牡谜f。

  日本啟動了多項(xiàng)官產(chǎn)學(xué)項(xiàng)目,包括飛鳥(Asuka)計(jì)劃、未來計(jì)劃MIRAI、HALCA等。2006年,日本推出新的五年計(jì)劃,被視為ASUKA計(jì)劃的延續(xù)。新五年計(jì)劃分兩部分:一是SELETE五年研發(fā)項(xiàng)目,每年投資預(yù)算100億日元,探索45納米和32納米實(shí)際應(yīng)用工藝。另一部分是STARC五年研發(fā)計(jì)劃,每年投資預(yù)算50億日元,用于開發(fā)DFM設(shè)計(jì)平臺。

  盡管日本半導(dǎo)體業(yè)的輝煌已成為歷史,目前的全球市占率已不到10%,但在一些細(xì)分領(lǐng)域仍然扮演著重要角色。

  “日本在材料、精密機(jī)械、基本的物理化學(xué)數(shù)學(xué)等的科研能力與廠商都仍有影響力。歷史累積的專利與專業(yè)人才都仍然很強(qiáng)。只要資本與公司運(yùn)作的模式對了,若能抓到下一波重大商品的轉(zhuǎn)變點(diǎn),日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍會有很好的競爭力?!绷纸ê暾f。

  “半導(dǎo)體是一個集成性的行業(yè),一個芯片的產(chǎn)生需要近一萬人的工作量,同時需要多年的經(jīng)驗(yàn)積累才有創(chuàng)新。日本半導(dǎo)體根基很深,目前可能發(fā)展得比較慢,但其基礎(chǔ)仍在,要翻身就看國家以后對半導(dǎo)體行業(yè)的投入。”上述日本半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)人士表示。


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