日本作為20世紀(jì)崛起的世界電子產(chǎn)品大國，其在芯片和半導(dǎo)體領(lǐng)域與美國經(jīng)歷了蜜月期、打壓期和復(fù)興期。通過對這一歷程不同階段的分析，我們可以從中得出不少值得借鑒的東西。
作為日本的同盟國，美國在20世紀(jì)50年代對向日本轉(zhuǎn)移先進(jìn)技術(shù)十分積極，在此背景下，日立、東芝等紛紛從美國引進(jìn)晶體管技術(shù)，其中一家當(dāng)初只有七八名員工的小公司“東京通信研究所”(1958年更名為“索尼”)也從通產(chǎn)省爭到外匯指標(biāo)從美國引進(jìn)了晶體管技術(shù)，并在1955年研制出晶體管收音機(jī)。這種比真空管收音機(jī)耗電少又便攜的半導(dǎo)體收音機(jī)一上市，便十分暢銷。而為滿足市場旺盛需求，大量生產(chǎn)半導(dǎo)體收音機(jī)等電子消費(fèi)品，反過來帶動(dòng)了作為“中間品”——晶體管的大量生產(chǎn)。1960年日本晶體管年產(chǎn)量突破1億個(gè)，連續(xù)第二年超過美國。
與日本企業(yè)利用晶體管制造大眾化消費(fèi)品相比，美國半導(dǎo)體企業(yè)主要為軍品提供所需的晶體管。然而，對晶體管的軍用需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上民用需求量。作為大眾化消費(fèi)品，擁有海量市場的收音機(jī)等民用電子消費(fèi)品，對晶體管產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用顯然大大超過軍需的推動(dòng)作用，這是日本晶體管產(chǎn)量迅速超美的最重要原因?！?/p>
到20世紀(jì)50年代末，美國為了軍事需要研制成功集成電路(IC，常稱為“芯片”)，日本半導(dǎo)體企業(yè)又對美國的IC技術(shù)展開了新一輪窮追猛趕。有了趕超美國晶體管技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，日本人更加認(rèn)識(shí)到新技術(shù)的發(fā)展前途是“用”出來的，IC與晶體管一樣，都不是直接面向市場的大眾消費(fèi)產(chǎn)品，因此迫切需要找到可間接“用”IC，來制造為消費(fèi)者大眾所直接使用的最終產(chǎn)品，而且這種產(chǎn)品應(yīng)擁有極大的市場需要。
1972年卡西歐公司推出世界上第一款使用芯片的個(gè)人用計(jì)算器，上市后立即成為搶手貨，掀起了計(jì)算機(jī)大眾化、“個(gè)人用品化”潮流。計(jì)算器在日本受歡迎程度大于其他國家，這是因?yàn)槿毡緩V大家庭主婦習(xí)慣于細(xì)心記錄家計(jì)收支，而計(jì)算器成了便于隨身攜帶的記賬工具。隨著日本電子企業(yè)紛紛進(jìn)入計(jì)算器這個(gè)大眾化、個(gè)人化的新產(chǎn)品領(lǐng)域，引起了對IC芯片的旺盛需求，有力地推動(dòng)了日本芯片產(chǎn)業(yè)的躍進(jìn)。
自1976年至1980年，由通產(chǎn)省電子技術(shù)綜合研究所牽頭，組織日本最大的五家計(jì)算機(jī)公司富士通、日本電氣、日立、東芝和三菱電機(jī)結(jié)成了“超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)研究組合”。這個(gè)“組合”最終實(shí)現(xiàn)了突破1微米加工精度大關(guān)的目標(biāo)，在1980年研制成功用途極廣的VLSI——256K存儲(chǔ)器DRAM，比美國早了兩年。
到1987年日本在全球DRAM市場的占比高達(dá)80%，全球前十名芯片制造商中有六家是日本企業(yè)，可以說日本得意一時(shí)，實(shí)現(xiàn)了“半導(dǎo)體奪冠夢”。不過，日本在主流產(chǎn)品DRAM領(lǐng)域雖然表現(xiàn)很出色，但在微處理器這種更高級的芯片方面，優(yōu)勢仍被美國牢牢掌握,這表明美國的強(qiáng)項(xiàng)在于復(fù)雜的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)，日本人則在工藝和生產(chǎn)技術(shù)方面表現(xiàn)出色。
從技術(shù)上看，芯片產(chǎn)業(yè)包括：制造芯片的產(chǎn)業(yè)、制造芯片工藝所需的生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)和制造芯片工藝所需的硅單晶等各種材料的產(chǎn)業(yè)，其中后兩者相當(dāng)于制造芯片產(chǎn)業(yè)的兩翼，沒有兩翼的支撐，制造芯片產(chǎn)業(yè)是很難騰飛的。
在上述“VLSI技術(shù)研究組合”開始活動(dòng)時(shí)，日本芯片工業(yè)主要依靠從美國、西歐進(jìn)口生產(chǎn)設(shè)備。隨著研究活動(dòng)的開展，“組合”日益轉(zhuǎn)向使用國產(chǎn)設(shè)備和材料。這體現(xiàn)了一種戰(zhàn)略思想，即以開發(fā)“超大規(guī)模集成電路”為契機(jī)，大力推進(jìn)芯片生產(chǎn)設(shè)備和芯片材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、使日本芯片產(chǎn)業(yè)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽繃a(chǎn)設(shè)備和材料的獨(dú)立自主產(chǎn)業(yè)部門。
日本在包括晶體管和芯片的半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域?qū)γ绹某晒s超，給美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的競爭壓力。在這種背景下，美國開始動(dòng)了“歪點(diǎn)子”。1985年美國就日本電子產(chǎn)品的傾銷發(fā)起301條款起訴，同年由美國一手導(dǎo)演的“廣場協(xié)議”導(dǎo)致日元大幅度升值。在美國強(qiáng)力施壓之下，日美兩國于1986年簽訂了《日美半導(dǎo)體保證協(xié)定》，該協(xié)定的實(shí)施意味著日本DRAM廠商被完全置于美日政府的監(jiān)視之下。
在此之后，通過上述的限制，1993年美國憑借其附加價(jià)值比存儲(chǔ)器芯片要高出10倍的微處理器(CPU)技術(shù)，從發(fā)展趨勢上壓倒日本，在半導(dǎo)體市場占有率方面重新奪冠。另一方面，韓國等亞洲國家和地區(qū)采用既引進(jìn)技術(shù)又挖人才的發(fā)展模式，使日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)陷入了“前門有虎(美國的CPU)，后門有狼(韓國的DRAM)”的境地。事實(shí)上，韓國的芯片產(chǎn)業(yè)得到美國給予大力的市場支持，因此無論是“虎”還是“狼”，身后都是美國。
從這一歷史過程可以看出，美國的性格就是不能容忍別國在技術(shù)上超過它，即便是同盟國也毫不留情。然而，在美國的打壓面前，雖然日本政府舉雙手服軟，日本企業(yè)卻沒有在技術(shù)上投降。
日本在世界芯片市場上的占有率一路下滑，從超過一半下跌到不到一成，主要原因就是輸?shù)袅薉RAM、CPU這兩個(gè)具有海量市場的通用芯片的國際競爭，然而，如今日本半導(dǎo)體企業(yè)致力于發(fā)展可望在本世紀(jì)20年代成長為主流產(chǎn)品的芯片，并已經(jīng)用于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛汽車的芯片(如MCU)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片(如MCU、SOC)、機(jī)器人芯片等領(lǐng)域，在世界市場上奪得領(lǐng)先地位。
特別是從半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈來看，日本在14種半導(dǎo)體重要材料方面均占有50%以上份額，是全球最大的半導(dǎo)體材料輸出國，日本硅晶圓廠商占全球硅晶圓市場的53%，占全球200至300毫米大尺寸硅晶圓市場的70%以上。在2018年全球前15名半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠商中，日本占據(jù)7家，而美國和歐洲分別為4家和3家。對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說，材料是基礎(chǔ)，設(shè)備是關(guān)鍵，在材料優(yōu)勢和設(shè)備優(yōu)勢這“兩翼”支持下，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)還有復(fù)興的希望。因此，可以說日本半導(dǎo)體發(fā)展找到了一條新路。
(作者是中國社科院榮譽(yù)學(xué)部委員、中國中日關(guān)系史學(xué)會(huì)顧問)
