半导体产业系列(一)--日本半导体产业之崛起

半导体产业系列(一)--日本半导体产业之崛起,第1张

姓 名:李欢迎            学 号:20181214053              学 院:广研院

原文链接:https://xueqiu.com/7332265621/133496263

【 嵌牛导读 】 : 半导体的应用领域很广,在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,可以说是现代科技的骨架。半导体应用的关键领域便是集成电路。集成电路发明起源于美国,后来在日本加速发展壮大,到目前在韩国台湾分化发展。本文旨在介绍日本半导体的发家史,体会上世纪美日之间在半导体产业争霸上的血雨腥风,同时从中寻找一些我国科技产业的发展经验。

【 嵌牛鼻子 】 : 日本半导体产业

【 嵌牛提问 】 : 日本半导体产业是如何在美国技术封锁的牢笼中走向世界?

【 嵌牛内容 】

       在集成电路行业,全球范围内的每一次技术升级都伴随模式创新,谁认清了技术、投资和模式间的关系,谁才能掌握新一轮发展主导权,在全球竞争中占据更为有利的地位,超大规模集成电路(VLSI)计划便是例证。日本的集成电路产业发展较早,在20世纪60年代便已经有了研究基础,发展至今经历了从小到大、从弱到强、转型演变的历史,其中从1976年3月开始实施的超大规模集成电路计划是一个里程碑。

日本集成电路的起点

       在超大规模集成电路计划实施前,日本的集成电路行业已经有了一定的基础。作为冷战时期美国抵御苏联影响的桥头堡,日本的集成电路发展得到了美国的支持。1963年,日本电气公司便获得了仙童半导体公司的平面技术授权,而日本政府则要求日本电气将其技术与日本其他厂商分享。以此为起点,日本电气、三菱、夏普、京都电气都进入了集成电路行业。在日本早期的集成电路发展中,与美国同期以军用市场为主不同的是,日本在引进技术后侧重于民用市场。究其原因,第二次世界大战后,日本的军事建设受限,在美苏航天争霸的过程中日本的半导体技术只能用于民间市场。正是如此,日本走出了一条以民用市场需求为导向的集成电路发展之路,并在20世纪70年代和80年代一度赶超美国。

        日本政府为集成电路的发展制定了一系列的政策措施,例如1957年制定的《电子工业振兴临时措施法》、1971年制定的《特定电子工业及特定机械工业振兴临时措施法》和1978年制定的《特定机械情报产业振兴临时措施法》,加上民用市场的保护使日本的集成电路具备了一定的基础。

20世纪70年代,在美国施压下,日本被迫开放其半导体和集成电路市场,而同期IBM正在研发高性能、微型化的计算机系统。在这样的背景下,1974年6月日本电子工业振兴协会向日本通产省提出了由政府、产业及研究机构共同开发“超大规模集成电路”的设想。此后,日本政府下定了自主研发芯片、缩小与美国差距的决心,并于1976—1979年组织了联合攻关计划,即超大规模集成电路计划,计划设国立研发机构——超大规模集成电路技术研究所。此计划由日本通产省牵头,以日立、三菱、富士通、东芝、日本电气五家公司为主体,以日本通产省的电气技术实验室、日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所为支持,其目标是集中优势人才,促进企业间相互交流和协作攻关,推动半导体和集成电路技术水平的提升,以赶超美国的集成电路技术水平。

        项目实施的4年间共取得上千件专利,大幅提升了日本的集成电路技术水平,为日本企业在20世纪80年代的集成电路竞争铺平了道路,取得了预期的效果。把握世界竞争大势、研判未来发展方向,需要凝聚力量、统筹协调的专业认知作为支撑。尽管事后看,日本的超大规模集成电路计划实施效果非常理想,但是实施过程却并不顺利。根据前期测算,计划需投入3000亿日元,业界希望能够得到1500亿日元的政府资助,后来实施4年间共投入737亿日元,其中政府投入291亿日元。其间,自民党信息产业议员联盟会长桥木登美三郎多次努力,希望政府追加投入,但是未能如愿。政府投入未及预期,参与企业的士气受到了一定程度的打击。当时,参与计划的富士通公司福安一美说:“当时,大家都有一种被公司遗弃的感觉,而且并未料到竟然研制出向IBM挑战的产品。”

       投入不及预期,再加上研究人员从各企业和机构间临时抽调、各行其道,一时间日本的超大规模集成电路计划开发很不顺利,不同研究室人员间互相提防、互不往来、互不沟通的现象十分普遍。 此时,垂井康夫站了出来。垂井康夫1929年出生于东京,1951年毕业于早稻田大学第一理工学院电气工学专业,1958年申请了晶体管相关的专利,是日本半导体研究的开山鼻祖,1976年超大规模集成电路技术研究会成立时被任命为联合研究所的所长。

       垂井康夫在当时的日本业界颇具声望,他的领导使各成员都能信服。 垂井康夫对参与方进行积极的引导,指出参与方只有同心协力才能改变基础技术落后的局面,在基础技术开发完成后各企业再各自进行产品开发,这样才能改变在国际竞争氛围中孤军作战的困局。垂井康夫的努力,很快为研发人员所接受,各家力量得到了有效的融合,而历时4年的风雨同舟、协同努力成了日本集成电路产业发展的最好推力。除垂井康夫外,当时已从日本通产省退休的根岸正人功不可没。当时,超大规模集成电路技术研究会设理事会,日立公司社长吉ft博吉担任理事长,但是在真正的执行过程中,根岸正人发挥了很好的协调作用。

       根岸正人有多年推动大型国家研究计划的经验,他对计划各参与方的能力、利益诉求都颇为了解,在计划中通过其有效的沟通化解了冲 突,为垂井康夫成功地凝聚团队做了背后的铺垫。 可以看出,在集成电路的研发攻关中,除了资金和资源投入外,团队协调和技术融合更是成功的关键。

       从超大规模集成电路计划的组织架构来看,除垂井康夫领导的联合研究所外,先前成立的两个联合研究机构也参与了超大规模集成电路计划,分别是日立、三菱、富士通联合建立的计算机综合研究所,以及由日本电气和东芝联合成立的日电东芝信息系统。三个研究所分别从事超大规模集成电路、计算机和信息系统的研发,其中联合研究所负责基础及通用技术的研发,另两个研究所则负责实用化技术开发(重点为64KB及256KB内存芯片的设计及开发)。在各方的协同努力下,参与方都派遣了其最优秀的工程师。来自各地的工程师们肩并肩地在同一研究所内共同工作、共同生活、集中研 究,在微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术、集成电路设计技术、工艺技术和测试技术上取得了突破。其中,联合研究所主要负责微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术的攻关,其他技术的通用部分也由其负责,实用化的开发则由另两个研究所负责。

       具体来看,六个研究室中,分别由不同企业负责协调:第一、第二、第三研究室主要攻关微细加工技术,分别由日立、富士通和东芝负责协调;第四研究室攻关结晶技术,由工业技术研究院电子综合研究所负责协调;第五研究室负责工艺技术,由三菱负责协调;第六研究室攻关测试、评价及产品技 术,由日本电气负责协调。微细加工技术是计划的重心,从联合研究所的研究成果来看,日本当时开发了三种电子束描绘装置、电子束描绘软件、高解析度掩膜及检查装置、硅晶圆含氧量及碳量的分析技术等。垂井康夫评估说,计划实施完毕后日本的半导体技术已和IBM并驾齐驱。在计划中,日本企业对于动态随机存储器有了深入的理解,其更高质量、更高性能的动态随机存储器芯片为日本赶超美国提供了机遇。

       从1980年至1986年,日本企业的半导体市场份额由26%上升至45%,而美国企业的半导体市场份额则从61%下滑至43%。 1980年,联合研究所的研究工作已全部结束,而另两个研究所则追加资金(共约1300亿日元)作进一步的技术开发, 以1980年至1982年为第一期,1983至1986年为第二期。 这些系统化的布局为日本的半导体行业腾飞发挥了至关重要的作用。

       从人员来看,计划开展期间的联合研究所研发人员数量为100人左右,计算机综合研究所的研发人员数量为400人左右,日电东芝信息系统则为370人左右。在后续投入阶段,研究人员数量减少,1985年计算机综合研究所研发人员已减至90人左右,而日电东芝信息系统则减至30人左右。尽管联合研究所研发人员相对较少,但事关各企业的未来发展基础,因此各企业都派遣一流人才参与。在此过程中,垂井康夫对各企业都十分了解,点名要求各企业派遣其看中的人才。

       在实施超大规模集成电路计划及后续的资助计划后,1986年日本半导体产品已占世界市场的45%,超越美国成为全球第一半导体生产大 国。 1989年,在存储芯片领域,日本企业的市场份额已达53%,与美国该领域37%的市场份额形成了鲜明对比。 在日本企业的巅峰时期,日本电气、东芝和日立三家企业排名动态存储器领域的全球前三,其市场份额甚至超90%,与之相比,美国德州仪器和镁光科技则苦苦支撑。

日本失去的20年 竟然是一场布局?以退为进的华丽转型

人们常说的“日本失去了20年”,是跟中国过去20年的发展作为对比之后而得出的结论。

在过去20多年里面,我国的GDP几乎每年保持在10%以上的速度逐年高涨,反而日本的GDP升幅却每年不超过2%。

“日本失去的二十年”、“日本制造业衰落”,其实日本早已完成 制造业 的布局,并且牢牢占据产业链高端,在看似以退为进的过程中实现了小而美的华丽转型。

一、日本制造业转型之路

1、内部因素

虽然部分日本制造业企业离开了终端消费市场,但它们并非被迫退出,而是选择主动抽身,并转型至需要更高技术门槛且竞争并不激烈的商用市场,它们仍是市场的有力竞争者。比如日立的电梯、夏普的显示屏、索尼的摄像头等。

其实,日本国内的电子制造业集团早就开始做产业结构调整。作为制造业产业链结构调整的整合者,日本产业革新机构扮演着至关重要的角色。其是由日本三井、三菱等众多财阀巨头协同政府当局成立。例如该机构会同瑞萨电子株式会社、富士通株式会社、松下电器产业株式会社合作成立全新的半导体设计领域子公司,集合3家在影像处理、通信技术等方面的优势,致力于提升应用于智能手机、汽车制动的大规模集成回路系统(LSI)方向的研发能力。

在加强资源整合和协同合作的同时,它们是在低调等待另一个带动电子产业扩张的领域,一个方向就是以智能城市、智能电网为首的物联网产业。为了获得先发优势,早在2012年10月,东芝和日立制作所向国际电工委员会(IEC)提议设立关于电能储存系统的新标准化技术委员会(TC),并获得了批准。这是智能电网领域首个以日本为主体设置的标准化技术委员会,日本还被选为负责委员会运营的国际干事。

因此,仅仅依靠中日两国GDP此消彼长的比较和部分日本知名企业巨亏或被中国背景公司收购的新闻,就大肆舆论宣扬这种误读只会加深老百姓的误解。反观自己,引以自豪的不少“中国制造”其实就是在做组装,许多关键技术仍在外资手里,不过是五十步笑百步罢了。

2、外部因素

全球化大市场环境中,新兴市场的快速崛起、技术转移等问题,在近几年确实带给了日本制造业不小的冲击。但这些冲击还不足以让日本制造业衰落,恰恰更加坚定了其坚持走高品质产品线的雄心。毕竟中国等国的廉价生产力和低成本原料对日本制造业的冲击,只能停留在快消品等市场在技术导向和高档耐用品市场,日本制造的地位仍是难以撼动的。想想出国抢购或是海外淘马桶盖、电饭煲的热潮吧。

东芝关“机”

2013年底,东芝在与惠州TCL电器销售公司成立合资公司后就关停了其在大连的工厂,中国市场的电视机已经全部转由TCL代工生产。东芝表示,未来集团将把业务重点放在两个方向:一是可循环、清洁、便携、高效能的环保型能源产品二是应对不断海量增长的、记录人类历史和自然界的存储产品——硬盘。

松下变“绿”

2012年,松下将旗下的三洋白色家电业务以8.3亿元人民币的价格抛售给了国内家电巨头海尔,并宣称不再对等离子和液晶显示器业务进行投资。日本松下表示,松下高层早就做出主动转型计划,从偏重现有事业向新能源和环保领域转型。

索尼成“医”

今年4月在大连成立索尼信息系统中国区总部的日本索尼株式会社早在2011年就收购了美国伊利诺伊的生命科学公司,开始涉足流式细胞术业务,在2012年与奥林巴斯密切合作后,于今年5月以“前沿科技,致力医疗”的全新主题,携带新产品和解决方案出席了上海召开的中国国际医疗器械博览会。通过手术影像移动站、手术3D解决方案、内窥镜手术解决方案等全面展示了索尼在医疗领域的最新科技成果和强大实力。

二、给中国制造的启示

1、结合互联网+、工业4.0等趋势、主动求变

都说“转型是作死,不转型是等死”,我们要明白不是为了转型而转型,而是为了要提升企业的全球竞争力而去转型,重点是要形成优势的商业模式和经营方法。日本家电制造企业转型是在转移制造、降低成本的同时将资源集中在新兴产业上。因此,中国制造业转型也应主动地去进行产业结构调整,主导产业从高能耗、高投入、低效益的传统制造业逐渐转向高技术、深加工的新型制造业以及电子信息业等新兴产业,提升产品竞争力。

2、专注品质,工匠精神和持续创新

日本人的工匠精神和钻牛角尖毅力可以说是众所周知,这也是日本制造业强大的一个重要原因。对于中国制造业,重视技术工人,与技术工人构筑共同愿景,践行工匠精神,不仅可以帮助建设更加严谨、重视技能、更加专注的企业文化,生产出更优质的产品,还能使技术工人在高度工业化和商业化的社会中找到自我认同感,提升自主钻研创新的积极性,推动制造业工艺流程的优化、产品质量的提高。

3、提升用户体验,提高服务能力

制造业转型 的关键其实是从“制造业”向“服务业”思维的转变,原先制造业重点是售前的买卖服务,如今的重点是售后的增值服务,以前制造业的关键是研发生产能力,今后的关键则是运营和用户能力。对于转型中的制造企业就必须明白用户体验是产品成败的关键因素,中国制造业的核心追求就是做一款用户感知到的温暖用心的产品。

4、聚焦、专注、小而美

日本中小企业的成功,首先缘于高度的专注。很多企业都起步于非常不起眼的领域,难能可贵的是,几十年如一日,不断钻研,精益求精,直至取得突破。通常优秀的小企业为了与大企业形成差异化,会专注于高附加值、非标准、定制化的产品。日本经济产业省指定了17项特定制造业基础技术,包括模具技术、锻造技术、动力传导技术等等,都是影响制造业竞争力的关键技术——它们全部掌握在中小企业手上。

在这种中小企业的内部组织一般都简单、扁平化,没有KPI。企业家更看重和谐的人际关系,而不是复杂的管理制度。恰恰是在这样的环境中,人的潜力得到了极大的发挥。可以看到,产业升级完全可能是一个社会分工不断深化,小而专、小而精、小而强的企业不断涌现的过程。

对于中国的制造业转型,应当鼓励“大众创业、万众创新”,成功的中小企业都善于通过与客户尤其是不同行业客户的沟通,在日益多样化的需求中找到属于自己的市场缝隙另一方面, 传统制造业 也需要学习互联网团队管理和项目管理,在互联网+大潮中给自己的产品和组织来一个彻底的转型。

兴迪源我 :的确,日本在很多方面值得我们去学习。很多时候,我们不能单单去看表面。日本经济不是退后,只是增长比较缓慢。科技的创新、技术的创新,需要一定的勇气。日本的老牌制造生产企业转型,并不是简单的把传统产能舍去,而是将技术保留下来然后开拓新的产业。一位访问日本的英国政府官员就曾经说:如果这就是“失去二十年”,我愿意英国也“失去二十年”。可是,谁又能有这个超识胆量与魄力呢?所有的制造企业,都必须精于术,以技术引领产业。兴迪源亦如此,也会不断学习成长,在创新的道路上一直走下去。


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