半导体产业系列（一）--日本半导体产业之崛起

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。

夏普於1964～1973年投放市场的台式电子计算器日前荣获“IEEE里程碑（IEEE MILESTONE）”奖。IEEE里程碑奖是IEEE（电气电子工程学会）针对电气电子技术设立的历史及社会价值评审制度，参选对象仅限於历经25年以上仍受到社会高度评价的产品和技术。

此前已获得IEEE里程碑奖的有：本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）的杰出业绩、弗莱明（Fleming）发明的二极体，以及电子电脑“ENICA”等，截至2005年8月已颁发了65项。此次的夏普电子计算器是第66项。在澳大利亚、纽西兰及亚洲组成的“Region 10”地区，夏普电子计算器是继八木天线、富士山顶的气象雷达、东海道新干线及石英表之后的第5个获奖项目。

此次获得IEEE里程碑奖的电子计算器包括4款机型，分别是：（1）1964年上市的全球首款全电晶体式电子计算器“CS-10A”，（2）1967年上市的全球首款IC电子计算器“CS-16A”，（3）1969年上市的全球首款LSI电子计算器“QT-8D”，（4）1973年上市的全球首款使用液晶元器件和CMOS-LSI的电子计算器“EL-805”。

在12月1日於东京举行的IEEE里程碑奖颁奖仪式上，夏普社长町田胜彦谈到了此次获奖对计算器元器件产业的影响，特别强调说，将大大促进半导体、液晶及太阳电池产业的发展。另外，还将提升在电子计算器方面积累起来的无形资产，包括以下3个方面：（a）能够创造出前所未有的事物的创意遗传基因，（b）以关键元器件为核心开发新产品的“螺旋模式（Spiral Model，是指：一次开发的完成并不是开发的结束，而是下一次开发的开始，开发活动是一个回圈往复、螺旋上升的过程，从而实现开发能力的整体提升。）”、（c）在“电子计算器竞争”中取胜的勇气及智慧。详细内容将在《日经微器件》2006年1月刊上发表。（

今日早间，据Digitimes援引韩媒BusinessKorea报道，面板大厂夏普的中小尺寸OLED面板已在7月停止生产，并有可能在近期正式宣布退出智能手机OLED面板市场。自夏普被鸿海收购之后，外界普遍认为借助鸿海的强大背景优势，夏普有望进一步加强其OLED面板业务。毕竟，夏普有着“近水楼台”之利，为iPhone开发OLED面板也可谓顺理成章。据IHS Markit在7月底发布的数据显示，夏普在第二季度共出货了6万块智能手机OLED面板，但7月以来夏普还没有为智能手机生产过OLED面板。因此IHS Markit也预计，夏普或不会再继续生产用于智能手机的OLED面板。 众所周知，在阴极射线显像管（CRT）主导的时代，日本厂商无论是技术还是产量上都处于世界领先水平。而到了LCD时代，尽管液晶显示原理是由美国人首先发现，但最早将LCD商用化的还是日本人。夏普作为日本液晶显示技术领域的先驱，被称为“液晶之父”，早于1988年就推出了世界第一台14英寸LCD液晶显示器。此后，夏普继续投入大量资源到液晶面板技术上，改良显示效果，几乎以一己之力推动了液晶的普及，这也让日本几乎垄断了全球的LCD面板产业。而在手机市场，夏普也与其他日本厂商无异，执着专注于某个领域的技术。早在小米大肆宣传MIX的无边框概念之前，夏普就已经推出了超过20款无边框手机，只是限于销售地区而不为大众所知。直至今年，夏普依然在手机屏幕上大作文章，5月份推出的AQUOS R3便搭载了号称全球最好的手机LCD屏幕，拥有3120*1440分辨率和120Hz刷新率，并且具有10bit色深，能够显示10亿像素的色彩。 从某种程度上看，夏普实际上还是具有一定的超前理念。但由于技术特性的原因，在柔性屏和手机厚度双需求之下，OLED无疑是在小尺寸显示屏中具有更大的优势。同时，在世界各大手机厂商 探索 智能手机终极形态的过程中，“全面屏”这一概念的流行，也使得LCD在手机上的应用更加举步维艰。 在夏普公布的去年10-12月财报数据中，包含液晶电视、中小尺寸液晶板面等业务的“先进显示系统(Advance Display Systems)”部门营收较同比下滑15.1%，至2,672亿日元；利润骤减40.3%，至78亿日元。在OLED逐渐风靡、占领高端市场的趋势下，夏普的竞争形势如今已很不乐观。 而上月，日本经济产业省也宣布，将对用于智能手机及电视机的半导体等制造过程中需要的三种材料加强对韩国的出口管制。这三种材料分别为用于半导体清洗的氟化氢、用于显示面板的氟化聚酰亚胺，以及涂覆在半导体基板上的 光刻胶。 考虑到日本占氟化酰亚胺全球总产量的90%，很显然，这次贸易战对于韩国的显示面板寡头三星会产生不小影响。按常理来说，这对日本老牌面板厂商应该是一次喘息的机会，也是一次重新着力推广自家OLED面板的最好时机，但如今直接断掉智能手机OLED面板产线，在编者看来，于夏普而言，这不过是无奈之举。 毕竟，在目前的智能手机OLED面板市场，三星早就占据了全球87.2%的份额，完全处于垄断的状态，即使是排名第二的京东方，也仅仅是占据了5.9%的份额。如此艰难的市场环境，让夏普几乎看不到任何希望。况且，日本政府目前也缺乏举国扶持相关产业的决心和意志，凭借一己之力，就想取得技术或者成本优势，在短期之内更是不可能完成的任务。 因此，尽管大众对LCD的前景并不看好，但以目前夏普的状况来看，专注于LCD技术的创新，继续 探索 其他对LCD更具刚需性的细分市场，比如大屏电视、广告机、商显等，可能会是更好的选择。毕竟在这个浮躁的年代，工匠精神作为一种“稀缺物种”存在，或许也能依靠“情怀”杀出一片蓝海。

---