芯片破壁者:风起樱花之地

脑极体 2020-08-07 08:33

编者按:本文来自脑极体(ID:unity007),作者风辞远,创业邦经授权转载。

在不断升级的中美科技战中,每个人都很容易发现,在芯片上受制于人似乎是一个最难解的谜题。面对这种情况,很多国人可能都在思考:我们到底有没有可能打破“芯片枷锁”?

而从历史里寻找答案是文明的天性,在审视国家间的半导体博弈时,有一个无法绕开的话题,就是上世纪60年到到90年代,横跨数十年、关系错综复杂的美日半导体纠葛。这段历史中最为人津津乐道的有两点。一是日本在80年代一跃超过美国成为全球半导体产业第一大国,并且建立了完善独立的半导体产业体系。这让日本成为迄今为止唯一达成过这一目标的国家。二是90年代开始,在美国一系列“围杀”之下,日本半导体产业随着经济泡沫的破裂遭到重创,美国重新夺回了半导体霸主的地位。

这些大家都知道的胜负交锋背后,其实隐藏着复杂的因果逻辑。美日半导体之战,也为今天中国半导体突围留下了最清晰丰富的历史参考。日本赶超,美国反超。美国丧失霸主地位,日本如何丢掉了难得的优势,每次胜败背后都表达着半导体区位博弈背后某些值得被注意的“真理”。

一般来说,漫长的美日交锋可以分为三个阶段:从1955年,索尼通过通产省特别外汇指标购买专利,设计出了世界首款晶体管收音机开始,日本正式踏入全球半导体产业,到70年代末,日本在美国的打压与支持交替下,积累了大量产业优势,这25年可以看作日本半导体的兴起阶段;80年代的黄金十年,日本完成了对美国的超越,可以视作日本半导体的全盛期;90年代开始,美国在多重罗网交织下重拳出击日本半导体,最终夺回了半导体霸主的地位,日本半导体进入了一般意义上的衰落期。

书要听始末缘由,那就先从日本半导体产业的开端说起。让我们回到历史现场,重新审视这场20世纪最重要的“芯片战争”。

风起《岩间报告》

二战之后,日本百业萧条,民生狼藉。面对摧毁殆尽的产业基础,日本各行业开启了“大众创业”模式。此时的日本有两个比较有代表性的产业复苏模式,一是利用美国人给的政策和外汇补贴,发展本土制造业和国际贸易;二是在工农业被重创后,利用日本仅剩的人才教育优势,发展高知识密度的产业经济。

二者结合下,日本产学各界很早就注意到了尚在襁褓中的晶体管。早在1948年,日本东北大学电气通信研究所所长渡边宁、通产省工业技术院电气实验所的驹形佐次为等人,就开始联合大学与企业里的技术人员,开展一系列关于半导体的研讨会,大量阅读和翻译美国的半导体相关文献,希望在其中寻找产业机会。

技术人才的努力之外,当时日本另一个机会是美国提供了大量外汇补贴,并鼓励日本商人发展与美国间的贸易。1946年,盛田昭夫仅仅以500美元资本成立的东京通讯工业株式会社,也就是后来的索尼,都可以申请到政府给予的外汇份额,直接到美国购买专利技术。这为日本商人极速参与半导体从发明到商机的过程提供了可能。

说起日本半导体的兴起,有一个人无法绕开。那就是在索尼刚刚成立就加入进来的岩间和夫。得益于日本学界对美国科技动向的高速捕捉,1948年晶体管刚刚发明,岩间和夫就敏锐注意到了其中潜藏的机遇,并且提出晶体管收音机的设想。

但在当时,日本国内的制造业水平远远落后于美国,尤其在电子制造上缺乏有基础的产业工人与制造经验。于是岩间和夫亲自动身前往美国,到当时非常著名的西屋电气公司,考察工厂如何制造晶体管。显然,美国人也并不愿意向竞争者传授经验。于是岩间和夫在四次前往美国的过程里,硬生生依靠白天在工厂参观,晚上把记住的信息写下来,通过信件的方式寄回国内指导工人生产。足足256页的跨国信件,最终被称为《岩间报告》,它是索尼崛起的契机,也是日本半导体产业的开始。岩间和夫本人也被称为“日本半导体之父”。

1955年,索尼花费2500美元,从贝尔实验室购买到晶体三极管的专利许可。随后开始了半导体收音机的制造。至此,晶体管从美国一个偶然的发现,变成了一个日本新兴产业。

便携式的半导体收音机,很快收获了市场的正面回馈,而这也带动了日本晶体管产业链的极大发展。东芝、日本电气公司 (NEC)等公司纷纷加入了晶体管产业,为此后半导体产业链打下了基础。1959年,日本晶体管销量达成世界第一,产量追平美国。

学术上的前瞻性,利用外部扶持,并且极速完成产业化,一系列操作让日本用短短几年,就将半导体变成了面向国际市场的重要产业支点。与美国半导体产业在当时主要依靠军用订单不同,日本企业专注于民用市场,用一台台收音机打造了另一种砝码。

而后数十年的半导体历史也表明,来自民用市场的认可,往往是真正的博弈胜负手。

IC之战与举国体制

一般在常识里,我们会认为日本半导体之所以能崛起,离不开美国在二战后的大力扶植。这个判断当然有其道理,比如没有美国宽松的外贸和外汇政策,日本企业可能根本摸不到半导体的大门。但另一方面,客观上看美国政府和产业界,也从来没有对形成直接竞争的日本半导体行业产生过帮扶的想法,甚至和平共处的状况也寥寥无几。

在日本半导体进入快车道之后,真正充斥于美日间的是大量专利纠纷,以及十分露骨的贸易保护政策。这在日本半导体崛起阶段,最具代表性的就是IC产业之争。

1959年,德州仪器申请了首个集成电路发明专利的,其最大的竞争对手仙童半导体随即也申请了同领域专利,两家公司为集成电路的发明权展开了漫长的争执与纠纷,也就此宣告IC生产时代的到来。

但是在晶体管产业赚到钵满的日本人并没有敏锐发掘IC的价值。直到7年后的1966年,日本通商省才将“集成电路”列入产业统计,宣告着“日本集成电路元年”的姗姗来迟。

在此之前,大规模集成电路(LSI)并非没有引发日本产业界的注意,但缺乏直接商业利益驱动的情况,让日本在布局IC产业上明显慢了一步。面对美国LSI的汹涌来袭,日本政府采取了坚决的保护主义措施,严格限制IC类产品的进口。不仅征缴高额关税,还仅仅允许极少数品种的IC进口,使得日本半导体设备开发急速发展。此外,日本政府还会给与相关企业以直接的资金支持,日本在1961年成立了“新技术开发事业团”,其目的就在于以公有资金投资企业开发项目。大量半导体相关基础设施和底层技术,都收到过这一组织的资金帮助。

当1966年日本开始启动IC计划时,贸易保护政策加上产通省的产业组织模式,又一次展现了日本“举国半导体体制”的能量。通过立法的形式,日本政府在《电子工业振兴临时措施法 (1957—1971年) 》基础上, 制定了包括IC项目在内的1966—1971年“超高性能计算机开发计划”, 还对东芝的IC自动设计系统、NEC的硅片工艺自动化、日立的装配工艺自动化等技术开发项目提供直接资助。

另一方面,日本政府面对IC真正的发明者,汹涌而来的仙童与德州仪器,筑造起了高耸的政策与贸易壁垒。日本通商产业省对德州仪器进入日本市场采取了“能拖就拖,不能拖再说”的政策态度,不仅拒绝了德州仪器在日本设置独资公司,还极大限制了德州仪器向日本的出口品类,阻止美国巨头成为日本IC产业的竞争者。

很快,在60年代的跨国公司与自由贸易氛围下,美国政府开始帮助德州仪器与仙童解决进不去日本的问题。通过贸易制裁等威胁,将芯片问题政治化。另外这两家公司也威胁将通过切断专利供给等形式打击日本IC产业,逼迫日本政府改变策略。

最终,日本产通省玩起了长袖善舞。比如首先明确日本将逐步开放美国IC产业进入日本市场,但要求理清IC产业专利权问题。以上说过,大规模集成电路的专利权在德州仪器和仙童之间争执不下,日本产通省有效利用了这个矛盾,声称德州仪器出口到日本的产品侵犯了仙童的专利。并且将通过NEC作为仙童专利代理的身份,控告德州仪器要求支付专利费。被反戈一击的德州仪器一下陷入了尴尬的境地,此时产通省亮出了底牌,要求德州仪器与日本公司成立合资公司,并以相对低廉的价格给日本IC产业提供技术专利。

虽然德州仪器与索尼的合资关系很快结束,但在日本本土IC产业发展初期这个最关键阶段,产通省却通过贸易壁垒、政策游戏,甚至在美国公司间挑拨离间,为日本IC行业赢得了最关键的,没有美国竞争的发展空间。随后兵强马壮的日本IC产业,已经具备与美国公司直接竞争的资本。

1970年,日本政府撤销IC产品的进口限制,1974 年开始实施IC贸易与资本输入的完全自由化, 随后也正式开始面向海外市场出口日本制造的IC产品。

有一种声音认为,半导体的发展可以完全交给市场,没有必要过多摄入政府行为。然而事实上,半导体是一种需要庞大的长期投入,达成爆发式产出的商业模式。初期发展极可能遭遇竞争者的扼杀。纵观各国半导体发展史,小小的芯片背后,始终侵染着政治、外贸、法律,以及更多更多的色彩。

去“没头脑的九州”

60年代,伴随着全球贸易的崛起,美国科技公司也纷纷开启了第一轮海外布局。而这场影响至今的产业潜移,对美日半导体交锋最重要的影响,是美国企业在政府支持下,纷纷开启了全球产业链布局的新模式。但这次全球化冲击,却并没有达成扼杀日本半导体的目的。

很多美国企业认为,IC产业的特点是前期复杂,后期产业链,比如封装、检测等工艺相对简单,可以迁移到劳动力密集型地区。于是众多美国半导体产业,纷纷向美国军事布局密集、区位相对平稳的东南亚等地迁移,希望通过廉价的劳动力向日本半导体开战。

在技术、市场与政策之外,这场劳动力成本之战也是60-70年代美日半导体交锋的核心。

为了应对美国的“东南亚工厂”,尚且缺乏全球布局能力的日本企业将目光投向了国内。最终,当时劳动力低廉、经济相对落后,被称为“没头脑的地方”的九州岛,成为了日本IC产业的新阵地。

1967年,三菱电机就首先在熊本县创办了半导体工厂,之后又有东芝、NEC、松下、富士通、索尼等著名企业入驻九州,1979年九州的集成电路产量占日本全国的38.9%。在日本半导体最辉煌的日子里,九州变成了全球著名的“硅岛”。

这里有个核心问题,为什么九州给日本提供的支撑,被证明远大于东南亚给美国半导体产业带来的低成本效益?究其根源,虽然九州最开始也是因为低劳动力成本的优势吸引了国内企业入驻,主要负责IC产业的后程制造与封装。但日本长期发展的教育事业,让九州的产业工人具备非常良好的学习能力与吃苦耐劳精神,逐步开始给予自身的产业价值提升,将东京圈的IC产业链全部吸引到九州来。

伴随着九州IC产业崛起的,是大量的产业工人培训项目,对日本传统工匠精神的宣扬,以及有组织开展的工人间技术研究与管理效率提升。在IC产业发展过程里,九州形成了不断钻研技术、不断提升质量的产业氛围。由工人自己组织的“质量管理小组”模式,成为九州半导体产业的独特风景线。

这种对日本劳动力素质与教育基础的有效利用,在与美国交锋中发挥了支撑作用。在东南亚生产的美国IC产品,很快出现了大量质量问题,良品率始终无法提升。而精益求精的九州模式虽然在无法达到东南亚的成本低廉程度,却给日本IC带来了高质量、高良品率、高产业效率的重大优势。这一点直接支撑了日本80年代超越美国成为半导体第一强国,同时也影响到今天日本在半导体产业依旧举足轻重的地位。

很多人认为,半导体是一门尖端产业,只需要少部分人努力;也有人认为,廉价劳动力就是一切。这场“九州”崛起证明,这两种判断都缺乏依据。如何有效利用中国高素质的产业工人群体,并进一步发展职业教育、职业素质,培育工人创新,或许才是解决半导体难题的核心方法。

半导体到最后拼的是人才,这点从未改变。

主妇战争

让我们说回半导体市场,60年代开始,日本大力发展LSI产业,并且通过地缘、政策的一系列优势确保了产业地位。但更重要的是,日本企业解决了一个核心问题:LSI用来干什么。

60年代末,日本政府之所以要大力限制美国IC产业涌入日本市场,源头之一在于1967年, 夏普公司开发出首台全部使用晶体管的台式机。此后家用台式机的风口快速被打开,众多原本致力于军用订单的美国IC产业涌入民用,一时间导致原本根植于民用的日本半导体产业举步维艰。

面对美国气势汹汹的“半导体大兵”,日本产业面临必须快速挖掘新民用市场的任务,以产品优势抵消美国的技术优势。这时,卡西欧敏锐发觉到,基于LSI的台式机对于家庭用户来说并没有什么价值,但更简单便宜的计算器,却可能给生活带来巨大改变。于是卡西欧与日立合作,在1972年推出了全球首款电子计算器,随即一炮打响。与美国企业判断未来家庭需要昂贵的LSI计算机不同,日本企业观察到日本家庭主妇每天需要大量计算家庭收支。而简单好用的计算器才是真正的刚需。凭借主妇们撑起的这场计算器风暴,日本IC产业迎来了市场上的巨大胜利,而这也为日本半导体的黄金十年,埋下了最后一根引线。

客观回望日本半导体产业发展的初期,会发现这个产业并不是如大众所说那样,是美国人一手扶植起来的。虽然日本半导体确实利用了美国提供的便利,但同时也遭到了来自美国政府、企业、产业同盟的多方面打压。

但另一方面,日本人却屡次通过洞察和创新,发现了美国半导体没有发现的市场。并且见招拆招,利用日本的政策、人才、产业联动优势,一次次化解了美国的进逼,找到了突围的机会。总结日本半导体的崛起,会发现几个因素至关重要:

1、回归市场和消费,让市场创新成为驱动主体。

2、保持技术上的前瞻性,积极与世界接轨,洞察技术方向。

3、国家积极参与,保持高度的产业协调,并通过产业一体化创建区位优势。

4、强调劳动力质量和人才教育,用人才优势创造发展空间。

在步步为营之下,日本半导体一步步从无到有,呈现出美国从0到1,日本从2到3的奇妙形态。而后,DRAM的产业机遇成为了一个新的撬点,让日本半导体迎来了全球夺魁的黄金十年——而溃败的迹象也埋藏其中。

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