日本半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢如何？

2019 年，日韓驟起貿(mào)易爭端，日本方面稱可能停止韓國的半導體原材料供應，一時間吃瓜群眾以為將看到兩國大戰(zhàn)。沒想到的是，強悍的韓國半導體很快“慫”了下來，三星太子李在榕第一時間飛到東京尋求解決，還碰了一鼻子灰悻悻而歸。

在我們的印象里，日本半導體行業(yè)不是衰退了嗎？怎么還是在貿(mào)易爭端中給人能一擊致命的感覺？

事實上，在今天的半導體全球分工中，日本半導體在芯片生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)原料等領(lǐng)域依舊占據(jù)著舉足輕重的地位，并且擁有全流程、體系完善、專利覆蓋全面的半導體業(yè)態(tài)。在中美圍繞半導體展開新一輪科技交鋒時，日本的產(chǎn)業(yè)鏈也成為了中國寶貴的外部資源。

根據(jù)日本半導體制造裝置協(xié)會（SEAJ）發(fā)布的報告，預計 2020 年日本半導體制造設(shè)備銷售額將達到 2.2181 萬億日元，同比 2019 年度增長 7%。而半導體設(shè)備之所以能在發(fā)展緩慢的日本經(jīng)濟中“一枝獨秀”，就是因為中美科技博弈大背景下，中國加大了對日本半導體設(shè)備、原材料、半成品的采購力度，目前中國已經(jīng)是日本半導體產(chǎn)業(yè)第一大出口市場。而廣為國人所知的華為、中芯國際，都是日本半導體設(shè)備與原材料的重要買家。更有甚者，在美國宣布對華為進一步科技封鎖后，傳出了華為希望與尼康、佳能合作光刻機的消息。日本半導體行業(yè)在中美芯片博弈中的地位可見一斑。

而這所有日本半導體產(chǎn)業(yè)的區(qū)位優(yōu)勢，都可以說是上世紀八十年代——那個日本經(jīng)濟黃金時期，也是日本半導體黃金十年的留下的“遺產(chǎn)”。

承接上文所述，日本從 60 年代開始，在 LSI 等領(lǐng)域推行了激進的貿(mào)易保護與產(chǎn)業(yè)刺激措施，最終培育出索尼、日立等一系列國際頂尖公司。到了 80 年代，日本繼續(xù)這條產(chǎn)業(yè)路線，抓住 DRAM 的技術(shù)機遇一飛沖天，超過美國成為全球半導體第一大國。1986 年，日本的半導體產(chǎn)能全球占比達到 45%；1989 年， 日本公司占據(jù)了世界存儲芯片市場 53% ，而美國僅占 37%；1990 年，全球前 10 大半導體公司中，日本公司就占據(jù)了 6 家，NEC、東芝與日立割據(jù)三甲，后來統(tǒng)一了 CPU 市場的英特爾也只能屈居第四。

與產(chǎn)業(yè)份額、公司地位同樣成功的，是當時日本半導體堪稱“高質(zhì)量”的代名詞。1980 年，惠普在 16K DRAM 驗收測試中發(fā)現(xiàn)，日本日立、NEC、富士通三家公司的產(chǎn)品，不良率是驚人的 0，遠遠好于英特爾、德州儀器、莫斯泰克這美國三強。

盛極一時，風頭無兩的日本半導體 80 年代，可能是中國產(chǎn)業(yè)最希望學習和模仿的案例，而這個時代僅僅維持了 10 年，也是國人必須引以為鑒的歷史。

那個硅谷從 0 到 1，富士山下從 2 到 3 的神奇時代，究竟發(fā)生了什么？

屬于霓虹國的 DRAM 時代

所謂硅谷從 0 到 1，日本從 2 到 3，在 70 年代中已經(jīng)發(fā)生了一個深刻的變化。50、60 年代，日本商人更多是購買美國專利，通過高良品率和低生產(chǎn)成本來打入民用市場。這種模式在美國公司逐漸重視民用市場后，很快就失去了效果。但在半導體市場上積攢了足夠技術(shù)、產(chǎn)能與野心的日本企業(yè)，開始尋覓更大的機會：在核心市場中，技術(shù)領(lǐng)先美國，質(zhì)量全面占優(yōu)的機會。

這個機會就是此前我們專門討論過的 DRAM，即動態(tài)隨機存取存儲器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）。隨著 70 年代后半期，超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，以及存儲市場應運而生，DRAM 變成了全球半導體產(chǎn)業(yè)的新焦點。存儲市場技術(shù)門檻不高，但需要制程、工藝上的長期鉆研與演進，并且對良品率有較高的要求，這一切都正中長期布局 LSI 技術(shù)的日本企業(yè)與學、政各界之下懷。

DARM 很像今天的 5G 和 AI，新的技術(shù)創(chuàng)造新的需求，新的需求導致新的機遇。想要改寫此前堅固的產(chǎn)業(yè)規(guī)則，就不能在別人身后疲于奔命，而是要在新技術(shù)變局中迎頭趕上，創(chuàng)造身位交錯的歷史契機。

回頭來看，會發(fā)現(xiàn) DRAM 的發(fā)展就是日本的契機。在 DRAM 產(chǎn)業(yè)化初期，1K 的 DRAM 最早在 1970 年于美國完成，日本在 1972 年才研制成功。而 16K DARM 就變成了美、日在 1976 年同年研制成功。第二年，也就是 1977 年，日本就突破了 64K 的 DRAM 生產(chǎn)，美國卻等到 1979 年才研制出來。而 64K 不僅讓日本一舉贏得了 DRAM 市場的全球占有率桂冠，同時也宣布日本領(lǐng)先美國進入了 VLSI（超大規(guī)模集成電路）時代，兩強交錯就此完成。

在此期間，日本可謂以舉國之力，集合了產(chǎn)、學、政各種力量來突破 64K 和 128K DRAM 工藝，并且實現(xiàn)了相關(guān)半導體工藝的全面國產(chǎn)化。通過全產(chǎn)業(yè)鏈模式，不再依靠西方上游產(chǎn)業(yè)的日本半導體實現(xiàn)了驚人高的良品率，為 80 年代的黃金十年奠定了最重要的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。而日本 NEC、日立、東芝等主要公司也乘勢而起，成為全球半導體版圖中的頂尖存在。同時，大量日本制造業(yè)、化工業(yè)，甚至船舶和冶金業(yè)公司也紛紛被 DRAM 的龐大蛋糕吸引，加入了 DRAM 產(chǎn)業(yè)鏈當中。今天日本有千奇百怪的半導體公司，基本都是受到 DRAM 風暴的感召。

需要注意的是， 雖然日本 DRAM 技術(shù)表現(xiàn)突出，但在處理器等更高端半導體產(chǎn)業(yè)依舊缺乏獨立性與基礎(chǔ)創(chuàng)新能力。日本產(chǎn)通省和日本商人更多瞄準的是利益，而不是底層技術(shù)的自主可控。高端芯片依舊牢牢控制在硅谷手中，這也是日本黃金十年背后若隱若現(xiàn)的憂患。

而今看來，中國半導體面對的局勢可以說與日本當時有幾分相似。美國雖然牢牢控制著產(chǎn)業(yè)鏈上游，但 AI、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的崛起卻在帶來新的變數(shù)和機遇。尤其是物聯(lián)網(wǎng)芯片，其與通信產(chǎn)業(yè)高度相關(guān)、低門檻、低成本的特征，非常適合中國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；蛟S物聯(lián)網(wǎng)就是 21 世紀的 DRAM——畢竟大量設(shè)備的涌現(xiàn)，很可能給半導體生產(chǎn)系統(tǒng)造成劇烈的底部變化。

當然，這只是一個姑妄言之的猜測。

黃金十年背后的 VLSI 研究所

理解日本半導體的黃金十年，我們可能需要更多一些歸因。比如 DRAM 是日本的機遇，但日本到底是如何能在核心技術(shù)上超越美國，抓住這個機遇的呢？

這里有個隱藏的勝負手，就是堪稱彼時最成功產(chǎn)業(yè)協(xié)同組織的日本 VLSI 研究所——很多日本學者，將這一組織定義為半導體黃金十年最大的幕后功臣。

VLSI 研究所為何重要？這還需要從日本半導體產(chǎn)業(yè)的獨特模式與發(fā)展機遇說起。

70 年代中期，日本 IC 產(chǎn)業(yè)在 LSI 領(lǐng)域賺的盆滿缽滿，但美國公司強大的研發(fā)和底層創(chuàng)造能力始終是太平洋彼岸最強大的敵人。比如 IBM 預計在 1978 年推出采用 VLSI（超大規(guī)模集成電路）的新型計算機，如果日本產(chǎn)業(yè)鏈還處在 LSI 的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)周期，勢必很快在半導體貿(mào)易自由化背景下被美國公司輕易擊垮。

技術(shù)競賽的警鐘拉響，團結(jié)的日本半導體產(chǎn)業(yè)迅速集結(jié)起來，開始思考如何應對這場危機。想要與美國公司進行科技競賽，最大問題在于開發(fā) VLSI 需要消耗巨大的產(chǎn)業(yè)投入。而此時日本公司的體量與研發(fā)能力，對比 IBM 這樣的美國巨頭還有巨大差距。

既然單打獨斗，各自閉門造車無濟于事，日本產(chǎn)通省決定祭出日本商人的傳統(tǒng)藝能：團結(jié)就是力量。組織各公司、大學共同研究突破 VLSI 的技術(shù)難題，最終成果各大公司共享。用軍團戰(zhàn)術(shù)來應對美國巨獸的潛在威脅。于是，1976 年日本產(chǎn)通省通從所屬電子技術(shù)綜合研究所選拔出一系列半導體專家， 由他們牽頭組織日本五大計算巨頭：富士通、NEC、日立、東芝和三菱電機，共同打造了“VLSI 研究所”。這個組織的目的在于超越美國，制造出最先進的 VLSI 存儲芯片，之前我們說過日本在 DRAM 上連連趕超美國，就是 VLSI 研究所造就的半導體奇跡。從 1976 到 1980 年，VLSI 研究所總共消耗研究資金 737 億日元， 其中五巨頭出資 446 億日元， 日本政府以向成員企業(yè)提供免息貸款形式補助 291 億日元，此后相關(guān)投入從專利收入和 DRAM 的市場回報中得到了有效回收。

并且 VLSI 研究所雖然到 1980 年宣布結(jié)束，但這種多家企業(yè)、大學、政府組成專項研究所的模式卻得到了繼承。80 年代日本能夠成為全球半導體第一，很大程度依賴于研究所模式能夠有效建立基礎(chǔ)研究底座，避免重復勞動，集中研究經(jīng)費，從而讓日本半導體具備清晰的產(chǎn)業(yè)方向與較高的發(fā)展速度。

VLSI 研究所模式，成功消解了日本公司相對弱小，無法集中力量攻克研發(fā)難關(guān)的問題。并且這個模式中規(guī)定了只開發(fā)基礎(chǔ)技術(shù)，而不涉及半導體產(chǎn)品的研發(fā)，從而保證了日本幾大公司可以在享用共同開發(fā)技術(shù)之后，在產(chǎn)品階段繼續(xù)保持競爭，開發(fā)市場，從而在一致對外與保持內(nèi)部競爭間達成了相對的平衡。

通過 VLSI 研究所模式，日本一舉在 DRAM 基礎(chǔ)技術(shù)上超越了美國，從而導致此后一系列產(chǎn)業(yè)格局的改寫。相比而言，美國在 70 年代出現(xiàn)了明顯的經(jīng)濟滯脹，科技企業(yè)缺乏創(chuàng)新的動力與支持。而集中力量干大事的日本看準了美國公司的停滯，一舉沖垮了根深蒂固的半導體防線。某種意義上來說，在 5G 等技術(shù)上，今天的美國同樣出現(xiàn)了創(chuàng)新力不足、研發(fā)投入放緩的現(xiàn)象，那么五十年之后的中國又該如何抓住這個機會呢？或許這是中國半導體產(chǎn)業(yè)，乃至社會各界需要更深層思考的話題。

回顧歷史，會發(fā)現(xiàn) VLSI 研究所模式的優(yōu)缺點是相當明顯的，其分攤成本、集中力量突破基礎(chǔ)研究的方式當然值得借鑒；然而其沒有改變商業(yè)模式與產(chǎn)業(yè)鏈模式，讓日本各企業(yè)依舊獨立發(fā)展，缺乏上下游搭建，也客觀上培養(yǎng)日本幾大企業(yè)都成了大而全的產(chǎn)業(yè)體態(tài)，缺乏靈活多元的模塊化特征。這也為后續(xù)日本半導體的衰落埋下了隱憂。

到了 80 年代，隨著 VLSI 技術(shù)以及 DRAM 產(chǎn)品的成功，大量日本半導體產(chǎn)品與日本公司走向了美國。大量日本公司在美國建立子公司、合資公司，以及收購美國半導體產(chǎn)業(yè)。至此，日本半導體走向了耀眼的盛世。

但極速擴張的日本半導體，也引發(fā)了美國的深刻忌憚與反彈。

日本的后路

如果從更長期歷史的角度看，VLSI 研究所模式到底是成功還是失敗了？這個問題可能頗具爭議。畢竟其滋養(yǎng)出全產(chǎn)業(yè)鏈模式的日本公司，確實在 90 年代一敗涂地。也給日本半導體產(chǎn)業(yè)扣上了缺乏變通、舉國體制的種種帽子。但換個角度看，VLSI 研究所更像是日本在當時特殊情況下沒有選擇的選擇。如果不這樣做，日本半導體將無法觸及核心科技，勢必被掉頭走向民用且資源強大的美國公司席卷一空。

另一方面，VLSI 研究所雖然沒有長期確保日本半導體的領(lǐng)先地位，但卻給日本半導體留下了后路。開頭我們所說的日本能夠通過光刻膠等幾個“小玩意”制裁韓國，背后都有 VLSI 研究所留下的影響。

在 70 年代中后期，日本的半導體設(shè)備與原材料同樣主要依靠從歐洲、美國進口。但在 VLSI 研究所逐步推進的過程里，日本半導體產(chǎn)業(yè)開始在產(chǎn)通省的有意引導下，以 DRAM 作為商業(yè)契機，推動本土半導體生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)材料快速發(fā)展。在政府高度補貼、幾大公司拿出真金白銀進行產(chǎn)業(yè)合作的背景下，VLSI 研究所孵化了多種多樣的半導體上游企業(yè)。比如在其資助下，開發(fā)了各種類型的電子束曝光裝置、干式腐蝕裝置等制造半導體關(guān)鍵設(shè)備。在 VLSI 研究所的引導下，光學領(lǐng)域、印刷領(lǐng)域、化工領(lǐng)域的日本公司，以各自擅長的方式，在產(chǎn)業(yè)鏈上游切入了半導體行業(yè)。我們最近熱議的佳能、尼康的光刻機生產(chǎn)能力，就是在這一階段得到了 VLSI 研究所的大力培養(yǎng)，甚至一度制霸全球。

畢竟半導體產(chǎn)業(yè)具有極高的門檻，內(nèi)部體系精密、技術(shù)秘訣眾多。一家非半導體公司想要進入產(chǎn)業(yè)上游，缺乏技術(shù)、信息、市場規(guī)則上的溝通很難成功。而 VLSI 研究所卻以半官方半產(chǎn)業(yè)的方式，給這些公司提供了溝通半導體行業(yè)，拿到訂單與資金支持，發(fā)揮自身特長，加入產(chǎn)業(yè)鏈的機會。最終，VLSI 研究所變成了一次國民行動，培養(yǎng)起來的半導體生產(chǎn)設(shè)備與原材料公司也將產(chǎn)品輸送到國際。在這個競爭相對較弱，適合慢工出細活的產(chǎn)業(yè)周期里，日本企業(yè)相對來說更加如魚得水。即使 90 年代日本半導體全線敗落，大量由 VLSI 研究所孵化的上游公司依舊確保了在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的優(yōu)勢地位。今天，日本是最大的半導體原材料出口國，擁有全球非常少見的全產(chǎn)業(yè)鏈能力，或許也是 VLSI 研究所或有心或無意，給日本半導體工業(yè)留下的“退路”。

VLSI 研究所模式，也體現(xiàn)了美國與日本在國家扶持半導體方面極大的不同。彼時，美國的扶持方式主要是通過政府和軍方訂單來催生半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。而日本產(chǎn)通省則更多是通過多方面的資源調(diào)配與產(chǎn)業(yè)合作，瞄準民用市場機遇，進行有組織有競爭的產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)與幫扶。

日本半導體的黃金十年已經(jīng)遠去，但其所面臨形勢與發(fā)展模式，卻與今天的中國留有非常多的相似之處。從那段歷史里，也能整理出幾份今天仍可借鑒的經(jīng)驗。比如說：

1、半導體突圍，必須依靠底層技術(shù)和核心產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

VLSI 研究所模式的初衷，就是打破日本半導體擅于制造，不擅創(chuàng)新的瓶頸。通過對底層技術(shù)的突破，尤其是對上游產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，日本確實完成了美國重壓下的翻盤。并且在半導體上游的布局，直接影響了日本半導體如今的地緣區(qū)位，成為國際貿(mào)易中的一把“利劍”。直面艱難且充滿困境的底層技術(shù)、核心產(chǎn)業(yè)，可能才是半導體博弈永恒的重心。

2、積極展開產(chǎn)學研政溝通，求得最有效的產(chǎn)業(yè)效率。

無論是 VLSI 研究所的成功，還是后來美國牽頭打造全球半導體協(xié)作體系，都證明了半導體不可能是一家公司勇往直前，而必須建立在有效的平臺模式、協(xié)作機制、模塊化分工之上。產(chǎn)業(yè)協(xié)作、專家監(jiān)督的另一重意義在于，可以有效克服急于求成、外行領(lǐng)導內(nèi)行，或者盲目跟風、輕率投資、項目造假等情況的發(fā)生。這點在中國尤其需要注意。

3、找到變數(shù)，并且合理驅(qū)動變數(shù)放大。

客觀來說，日本半導體產(chǎn)業(yè)在 70-80 年代，確實完成了我們總是掛在嘴邊的“彎道超車”。日本半導體沒有選擇核心處理器這種高難度應用，而是瞄準了 DRAM 這種相對難度較低、市場廣闊的應用場景。在發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)的過程里，清晰合理的預判，以及對變化的預估，甚至推動變化發(fā)生都是非常重要的。經(jīng)常出現(xiàn)的情況是，我們或許沒必要砸下天文數(shù)字去搞高性能 CPU，或者難度極大的光刻制程工藝。但可以從新市場、新需求出發(fā)，去搶占先機，然后平衡以往的產(chǎn)業(yè)劣勢。在芯片博弈中，需要洞若觀火的預見能力。物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、AI 芯片，甚至量子計算芯片，芯片需求和芯片市場本身的變化，就是沖垮半導體枷鎖的戰(zhàn)局所在。選對方向，把核心攻堅和未來發(fā)展調(diào)一致，才是沖出封鎖的正道。

一系列正確的選擇，讓日本半導體來到了全球第一的寶座。但接下來的局勢卻更加復雜。日本產(chǎn)業(yè)鏈、公司甚至社會輿論的錯誤認識，以及眾多“形勢比人強”的不得已因素，最終導致日本很快又丟掉了努力數(shù)十年的成果。

伴隨著日本經(jīng)濟泡沫的破裂，富士山上閃耀十年的芯片之光，竟然就此成了絕響。
責任編輯：tzh