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

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【 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。

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解析:

美国之后，第二位。

日本的重工业

一、金属工业

金属工业的中心为钢铁，是建筑、汽车、船舶、电气机械不可缺少的材料。1997年日本粗钢消费量8,600万吨,人均685公斤。1998年日本粗钢生产量9,355万吨,继中国、美国之后列世界第3位，在特种钢等高附加值钢铁产品方面，日本的技术在世界上名列前茅。80年代以后由于日元升值，日本钢铁原料进口增加。1998年日本进口铁矿石12,078万吨，其中澳大利亚占52.7%，巴西占21.3%，印度占13.2%，南非占3.8%；进口原料煤6,063万吨，其中澳大利亚占50.4%，加拿大占24.5%，美国占7.2%，印度尼西亚占5.9%。

截止1999年7月，日本主要钢铁企业有新日本制铁、日本钢管、川崎制铁、住友金属工业、日新制铁、神户制钢所、北海制铁等。

除钢铁外，日本还使用大量铜、锌等金属进行工业生产。

二、机械工业

机械工业是日本工业的中心。1997年日本有13.5万家机械工厂，从业人员398万。日本机械技术水平高，汽车等运输机械、电视等电器电子机械、照相机和手表等精密仪器、计算机等一般机械闻名于世。近年，随着半导体技术的发展，性能优良的高科技产品和有利于环保的产品不断增加。

日本的机械产品大量出口，1998年日本机械出口总额372,678亿日元，进口111,953亿日元。

1、汽车

1970年起日本汽车产业取代了钢铁产业，成为日本的第一大产业，对日本工业的发展起到了至关重要的作用。80年代日本汽车产量首次超过了1,000万辆。1990年达到1,349万辆，创历史最高，此后呈下降趋势。1996年，日本汽车制造领域就业人员达78万人，汽车生产额达41万亿日元，占整个机械生产的29%。1998年日本汽车生产1,005万辆，占世界汽车生产量的19.3%。在1998年日本汽车对外出口中，对美汽车出口比例为29.0%、德国为7.0%、澳大利亚为6.8%、英国为4.2%。由于日本汽车对外出口增长，贸易顺差扩大，各国纷纷要求日本减少汽车出口，日本在海外生产汽车增加。1998年日本在海外生产汽车586.7万辆，其中在中国生产50.2万辆。截至1999年3月，日本的汽车工厂主要分布在爱知、静冈、神奈川、北海道、群马。

为控制汽车尾气排放，防止大气污染，日本正在加紧研制电动汽车，但电动汽车完全普及尚很遥远。目前最引人注目的是电力、内燃两用汽车，在市内行驶用电动，在郊区行驶用内燃机，其二氧化碳排放量可削减一半，氮氧化合物排放可减少到1/10，这种两用汽车从1997年末开始销售，目前已普及10,000辆以上。

2、造船业

战后，日本造船业迅速发展，1956年至今日本造船量一直保持世界第一。70年代日本造船业曾受到石油危机的冲击，产量下降，90年代得以恢复。日本造船技术发达，能够生产各种规格和要求的船舶。1998年日本新接造船订单1,098.0万吨，比上年下降438万吨，占世界造船量的41.6%。

3、机床

机床显示着一个国家的加工技术水平和工业发达程度。日本的机床大部分采用数控装置（NC），技术优良。1998年日本机床生产额90.1亿美元，比上年下降100万美元，但仍超过德国和美国，继续保持世界第一，出口额60.7亿美元。

4、家用电器

电视、冰箱、空调、洗衣机、吸尘器、微波炉等家用电器在日本的家庭中十分普及。日本的家用电器质量好，在海外很受欢迎。特别是电视和摄像机等的72%对外出口。随着半导体技术的发展，日本不断开发新家电产品。

5、半导体

半导体技术在机械和家电产品等所有领域几乎均被广泛运用。日本半导体技术发达，特别是集成电路（IC）的研究和开发在世界处于领先地位。日本IC的特点是小、轻、优质。其开发的大规模集成电路（LIC）不仅广泛应用于工业机械，而且大量用于超小型计算机、计算器、游戏机等日常用品。1998年日本半导体生产额43,507亿日元。

6、计算机

日本的计算机被广泛应用于研究所、大学、公司、银行等各个领域，其用途包括信息分析和管理、事务处理、通信等方方面面。随着半导体技术的发展，日本的计算机逐渐小型化，性能进一步提高，家用笔记本电脑十分普及，日本的家庭电脑普及率极高。1998年日本计算机生产量990万台，其中个人电脑964万台，占97.4%；计算机生产额31,295亿日元，其中个人电脑生产额20,934亿日元，占66.9%。日本的计算机大量出口,主要出口对象为美国、德国、荷兰、新加坡等，进口主要来自美国、台湾、新加坡等。1998年日本计算机出口总额35,030亿日元，其中对华出口808亿日元，占2.3%；进口总额20,753亿日元，其中自华进口1,370亿日元，占6.6%。

7、产业机器人

产业机器人是尖端机械技术和电子技术的组合。日本的机器人技术发达，是世界上使用产业机器人最多的国家，大小工厂均有使用。日本生产的产业机器人主要用于焊接、涂装、加工、组装、检查等领域，大大提高了生产效率。1998年末，日本使用的产业机器人达41.2万台。1998年日本生产的产业机器人6.1万台，金额4,654亿日元。

三、化学工业

日本化学工业的发展主要依赖进口石油、天然气等原料进行生产。日本生产的化工产品主要有塑料、合成橡胶、合成纤维、肥料、硫酸、药品、涂料、化妆品、胶卷等。化学工业的生产技术和设备水平要求高，因此科研在化学工业的发展中起着至关重要的作用，日本在化学工业的科研方面投入了大量资金。化学工业的进步对汽车、信息和生物产业的发展都起到了巨大的推动作用。1997年日本化学工业的就业人员达42万人，生产额达34万亿日元，其规模超过了钢铁业。

石油化学工业是日本化学工业的重点，化学工业生产的一半是由石油化学工业创造的。日本的石化产品主要有塑料、合成橡胶、化学纤维等。日本的石化工业实行集约化生产，对石油等原料进行多次提炼、综合利用、进行一条龙生产。截至1998年末，日本的石化联合企业主要有：日本石油化学、三菱化学、出光石油化学、三井化学、旭化成工业、住友化学工业、丸善石油化学、东燃化学等。最近随着国际石化产业竞争的加剧，为加强竞争力，日本石化工业不断进行合并和合作，日本石油和三菱石油已合并成新的日石三菱公司。

1998年世界塑料产量为14,431万吨，日本占9.6%。

硫酸主要用来制造肥料，1997年日本生产硫酸683万吨。

1996年化肥年度（当年7月至次年6月）日本的氮肥生产量为88万吨，磷肥28万吨，钾肥807万吨。

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