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。

日本对中国出口的半导体主要有。TokyoElectron，Advantest，SCREEN，Kokusai，日立高新，Nuflare等半导体设备。日本的科技产业发展值得研究，在半导体产业全产业链高精尖发展，打好根基。中国的科研费用逐年上升，接近美国是一件好事。追赶的路上去美国化也不妨成为定局。

日本半导体产业是被美国以市场为要挟逼迫日本主动换道的，日本是缺市场，缺量产规模，不是缺技术，三星为何能在内存屏幕上反超日本？因为韩国不计成本举国砸钱建生产线来支持三星扩产。。日本什么半导体技术没有？富士通能设计出世界最强的超级计算机CPU芯片——A64FX和数字退火模拟量子计算ASIC芯片出来，OKI冲电气可以研发出波分多路复用光纤网络光通信芯片，NTT可以研发出6G的基础——光子拓扑绝缘体太赫兹通信芯片，索尼的IMX摄像头芯片也属于利用cmos工艺集成了ISP图像信号处理单元和光传感器的高技术芯片，三菱有IGBT功率半导体，村田有PA芯片和SAW滤波器射频模组，旭化成微电子（AKM）有音频DAC数模转换模拟芯片，日本RJC有LCD和LED面板驱动芯片。还有索喜和瑞萨，一个是与华为海思并列的世界4K/8K HEVC视频信道编解码芯片双雄之一，一个是世界最大mcu微处理器芯片供货商，现在做无人驾驶 汽车 的系统级AI soc去了，这玩意技术含量比手机soc还要高，索喜和荷兰恩智浦已经通过与台积电的合作实现5nm了，明年就会量产。还有索尼和日本JVC在做lcos光控制芯片，这玩意是用在VR/AR和全息投影设备上的，还有日本AI初创企业prefered networks在做基于自家深度学习神经网络框架chainer的商用小型AI计算机CPU。东芝就算再拉，至今还有NAND闪存，连被美国垄断的FPGA技术，日本都有替代品。。从逻辑芯片，模拟芯片到功率芯片，从闪存到AI芯片，日本什么芯片没有？日本有极其完整的芯片产业链，产业规模不再，市场份额一落千丈，但技术依然应有尽有。。屏幕面板也属于半导体吧，你知道第三代OLED材料——热活性延迟荧光TADF材料，激子迁移率和光转化效率达到恐怖的100%，因为不需要重金属离子注入，因此成本相当于第二代OLED磷光材料的1/10，这种革命性的技术，目前全世界唯一研发成功的就是日本初创公司Kyulux，大概2022年量产。还有同样可以革蒸镀技术命的OELD印刷技术，也是日本JOLED公司率先研发出来，现在与我国京东方合作继续完善技术。关键是韩国三星引以为傲的蒸镀机也是日本tokki的，只不过被三星控股独家供应而已。还有 的光刻胶，氟聚亚酰胺，电子级氟化氢，光敏抗蚀剂，高纯硅晶圆，最前沿的氧化镓（Ga2O3）半导体， Lasertec的EUV光掩膜缺陷检测设备， cymer和 Gigaphoton的LPP EUV激光源和ArF准分子激光源， 电子纽富来的写入设备， 东京电子的涂布显影设备，离子注入炉， 横河的CVD（气相沉积）减压设备， SCREEN的清洗设备， 凸版印刷和Hoya的光掩膜版， JOEL的电子束描画光刻机， 佳能 tokki的真空蒸镀机， JOLED的OLED尖端印刷设备等等， 一个都搞不出来。

日本的高端芯片企业就是被美国和韩国联合搞掉的

问题本身就是夹带私货的东西。你问日本为啥没有高端芯片就好了。加一句断言日本 科技 “仅次于”美国是什么意思呢？何以见得日本 科技 “仅次于”美国？

日本在七十年代末在 科技 产品上面已经不弱于美国，美国当时的高 科技 还有制造业受到了巨大的冲击，美国国内的资本对在美国本土到处被日本产品霸占的情况产生了危机感，因为当时整个美国到处都是日本生产的物美价廉的日本 科技 产品。

最终美国资本的利益受到了挤压和冲击，在竞争力上面没有了优势，质量上面和价格上面都没有任何优势，所以这些资本家就通过对美国政客施压，通过政治的方式来限制日本，因为 科技 经济上面没有优势压制日本，美国只能动用政治的方式，并在军事上面也暗中加压，最终日本受到了压制。

广场协议其实最主要是针对日本的，虽然明面上欧洲的英国法国德国等都参加了，其实美国最主要的目的就是对付日本，也是这样日本最终被压制，最后的导火索是日本东芝公司为了获得苏联的立场上的支持，偷偷的卖给苏联精密机床，让苏联成功生产出来噪音非常低的先进潜艇。

这个事情让美国发现了，并进行了调查，最终成为了美国对日本真正出手的最好理由，就是因为这个事情，才促使了日本在广场协议上面的被动局面 ，后来日本的东芝公司被拆分，变成了现在我们看到的样子，在这之前这家企业可是非常厉害的，无奈一步走错满盘皆输。

日本在广场协议后期自己也在战略上面的选择出错，导致了日本经济被房地产拖累，也是这次让日本二十多年经济没有上涨，当然其实也可以说成日本用了二十多年来把泡沫经济的水分挤掉，而日本在八十年代的芯片技术已经不输美国，甚至已经有超越的迹象，这个让美国非常的惶恐，所以决定对日本下手。

日本为什么在许多 科技 领域都是世界顶级的，但是却没有在世界主流核心领域跟美国竞争呢，其实并不是日本不想，而是日本不敢，日本被迫签订美日半导体协议，就是因为日本 科技 项目触动到美国的敏感核心之处，引来了美国的打压，为什么日本想跟苏联走近，其实就是想让苏联制约美国，日本想从美国手中脱身。

日本由于核心技术领域，触动到美国的根本利益，美国直接下重手，让日本几十年来一直都没有真正缓过来，当然里面也有日本自身错误的抉择存在，最终在九十年代后期出现了决策上失误败退，但是这掩盖不了美国对某些核心东西把控的力度，谁去触动就会打谁，日本被打压过一次了，现在还没有恢复，怎么还敢去碰第二次呢。

当然现在日本的半导体技术水平仍然是世界顶级的，只是已经没有了八十年代那样的辉煌，当时美国企业正面竞争都争不过日本企业，要不是在政治军事以及金融上面进行打压，当时美国的半导体领域公司估计就会被击垮了，现在日本之所以没有顶尖的芯片技术，主要是决策上面导致日本这个领域出现问题，加上美国眼睛看着，日本不敢去触霉头。

虽然你别有用心，但是还应该认真的回答你。

看到你的提问，日本人估计会哭晕在厕所。想当初它不但有高端芯片还有高端制造设备。实力堪比现在的三星加上台积电。被美国人搞了呗，现在的光刻胶等高端辅助材料就是当初的遗留下来的，要不然你觉得它没有光刻机要光刻胶干嘛？它的衰退也就是最近二十年的事情，美国人掌控的产业联盟里面直接屏蔽了自己的铁杆盟友日本

仅次于笑死我了

日本是芯片的 科技 先驱，被美国打残了，现在躲着芯片生产，封装的材料领域，而且技术领先优势很大，单单一个光刻胶就把韩国修理的哇哇叫。

本来日本半导体是吊打美国的，但是美国疯狂制裁日本以后，并且把日本半导体的中坚力量东芝搞废了。

造出来一个完整的芯片，不是只靠一项技术能完成的，从人，硬件设施，软件技术，材料等等环节很多，只要其中某项技术要依赖他国，那么胎死腹中的可能性就非常大，所以日本半导体被扼杀也就不奇怪了。

要精不要多，日本毕竟是小国。只要你在产业链里能占有不可替代的一环。不论芯片还是啥都有话语权。

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