一本杂志，让日本走上半导体强国之路

电子发烧友网报道（文/黄山明）从20世纪开始，人类社会逐渐从原子时代走向信息时代，数据成为人类日常发展的主流。而半导体芯片作为数据的重要载体，也开始在产业中占据越来越重要的位置。近日，韩国产业经济与贸易研究院发布了一份报告，为全球几大关键国家与地区在半导体竞争力方面进行了评分。
 
其中美国以96分的产业竞争力位列第一，中国台湾排名第二，得分79，日本则以78分排名第三，随后为中国大陆（74），韩国（71），欧盟（66）。号称经济失落三十年的日本，为何却在半导体领域仍然占有重要位置，甚至如今在许多上游原材料与设备上占据绝大部分市场份额，日本当年半导体是如何崛起的？
 
日本半导体发展的契机
 
二战失败后，日本本土遭受重创，许多城市与工业都毁于战火之下。但在1955年到1969年，日本的GDP增速却一直保持着高速增长，甚至一度超过了12%。战后快速的复苏除了美国的大力扶持以及明治维新留下的百年计划外，重视科技、教育，学习西方经济强国，把工业发展视为国家最重要的产业，这些都成为日本重新崛起的关键。
 
即便是在二战刚结束之际，日本便将教育定为国策，坚决实行小学、初中的义务教育，免费为中小学生提供餐点与教科书。后来日本经济条件变好，又将义务教育时间延长了三年，义务教育所培养的人才，也为日本的日后的科技发展奠定了坚实基础。
 
而半导体在日本的发展可以追溯至上个世纪50年代，1950年，日本东京通信工业株式会社的井深大在一本杂志上第一次看到了贝尔实验室发明的晶体管。两年后，井深大来到美国考察时，从朋友处得知美国西部电子公司愿意授权新获得的晶体管专利一事。
 
在当时，晶体管技术虽然是贝尔实验室所研发出来的，不过专利握在母公司西部电子手中。并且贝尔实验室为了推广晶体管对方放开了专利授权，只需要2.5万美元，就能够拿到授权生产晶体管，贝尔实验室还承诺帮助培养人才。
 
价格实惠，还能帮助进行人员培训。井深大一想，这生意不亏，当场花费2.5万美元，将晶体管技术引入了日本。1955年，应用晶体管技术制造的袖珍收音机TR-55被正式推向市场，并大获成功，井深大还为这款收音机创立了一个品牌，也就是如今日本如日中天的索尼。
 
1958年，由于收音机的持续大卖，井深大干脆直接把公司名字改成了索尼。但使用晶体管制造收音机的技术显然没有太大的难度，彼时美国与日本开始涌现众多类似产品，眼看一场围绕新时代收音机的价格战即将打响。
 
但索尼并未陷入到价格战的泥潭当中，认为拥有领先的技术才能占据市场。为此，就在这一年，索尼技术负责人江崎玲于奈研发出了隧道二极管，这种二极管可以进行高速切换，利用量子隧穿效应，切换速度能达到微波频率。利用这项新技术，索尼推出了短波和调频收音机，再次引领了市场。
 
1973年，江崎玲于奈与布赖恩·戴维·约瑟夫森因为发现电子的量子隧穿效应而获得诺贝尔物理学奖，这种晶体管也称为为“江崎二极管”。
 
新技术的巨大红利让索尼意识到了基础研究对于公司未来发展的重要性，1960年，索尼正式成立研究所，围绕半导体及周边科学进行前沿研究。到1974年，索尼攻克了CCD半导体技术，也为索尼日后全球“图像之王”的地位打下了坚实的基础。
 
为了进一步促进日本国内半导体产业的发展，1957年日本颁布了《电子工业振兴临时措施法》，开始限制外资的进入，除非外资与本国企业进行合资并保证技术转让，这一法案也加速了日本半导体产业的发展。
 
1962年初，NEC从仙童半导体处购买了平面光刻生产工艺，大大加快了芯片的产量。随后在日本政府的主导下，NEC又将技术开放给了三菱、京都电器等公司，从而形成了日本半导体产业的雏形。
 
1967年，1967年，日本电气与VarianAssociates公司成立合资企业，开始在日本开发生产自动铝线真空镀膜设备以及溅射装置等；日立制作所在1968年研究开发离子注入设备。1968年索尼与TI谈判成立合资公司，并承诺TI将在合资公司成立三年后向日本公布与集成电路相关的专利。
 
至此，在上世纪60年代，全球半导体产业开始逐步由美国慢慢向日本转移，日本也开始迎来了经济腾飞与产业腾飞的契机。
 
日本半导体产业的辉煌时代
 
为了进一步推动日本国内的半导体产业，在1974年，日本方面批准了“VLSI超大规模集成电路计划”，四年时间共获得1000多项专利。1976年，在政府的引导下，日立、NEC、三菱、东芝、富士通五家公司筹集了2.36亿美元，联合成立了VLSI技术研究所，目标直指DRAM存储器。
 
之所以选择存储芯片，主要有两个原因，一个是存储器已经成为当时计算机中不可或缺的功能元件，在当时半导体市场中占据绝大部分份额；更重要的是第二个原因，动态随机存取存储器是生产技术的工艺推动器，从存储器生产中学习到的工艺流程可以应用到其他集成电路生产上去。
 
而存储器之所以在半导体市场中占有重要地位，就不得不提到美国的仙童半导体。作为当年美国半导体业界的“黄埔军校”，如今美国一半以上的半导体企业，都与仙童半导体有着千丝万缕的联系，比如英特尔、AMD、赛灵思、Altera、巨积公司、美国国家半导体公司等。
 
1969年，美国加州的Advanced Memory System（先进内存系统）成功生产出了世界上第一款容量仅为1KB的DRAM芯片，并将其销售给了霍尼韦尔。但霍尼韦尔收到这批货后，却发现工艺上存在一些瑕疵，因此又找到了一家新成立的公司寻求帮助，而这家公司便是1968年由仙童半导体出来的罗伯特・诺伊斯和戈登・摩尔等人创立的英特尔。
 
1970年，英特尔成功推出了全球第一款成熟商用的DRAM芯片C1103，一经推出便大获成功，成为全球最畅销的半导体内存，服务于HP、DEC等重要客户。在这颗芯片的帮助下，1974年英特尔DRAM产品的全球市场份额达到了惊人82.9%。
 
被英特尔带动的DRAM市场也被日本人所看重，VLSI研究所共设有6个实验室，覆盖了设计和生产DRAM的全产业链，并在不久后成功攻克了电子束***、干式蚀刻装置等半导体核心加工设备，同时在量产DRAM时也获得了领先的制程工艺与半导体设计能力，为后续日本半导体腾飞奠定了基础。
 
1977年，在VLSI研究所的帮助下，日本成功研制出了64KB DRAM，追平了美国公司的研发进度。进入到80年代后，日本厂商更是凭借质量与价格优势，开始反超美国公司。
 
1980年，日本的DRAM量产良率已经达到了80%，彼时美国厂商良率仅为50%。到1982年，日本一跃成为全球最大的DRAM生产国，并且在1984年率先研制成功1000K的DRAM，1985年NEC成为全球半导体销售冠军，并在此后连续7年成功卫冕。到1988年，全球前十大半导体公司，有六家来自日本，市占率超过50%。
 
相比之下，美国的相关企业处境并不乐观。1981年，AMD净利润暴跌70%，美国国家半导体净利润更是直接不足此前的20%。
 
如此前占据DRAM市场绝大部分份额的英特尔，更是在日本厂商的强大攻势下节节败退，1982年，英特尔被迫裁员2000人，到1985年，英特尔的存储业务亏损达到1.73亿美元，被迫关闭旗下七座半导体工厂，并正式宣布退出DRAM市场，转型集成芯片。
 
而在半导体设备上，日本更是不断发力，在上世纪80年代，全球前五大半导体设备商全是日本公司，直到1991年，前五大厂商中也有4家属于日本。此时日本正处于泡沫经济的顶峰时期，也迎来了自身半导体产业的辉煌年代。
 
写在最后
 
从全球半导体产业来看，上世纪60至70年代，依靠技术创新，美国牢牢占据了全球半导体市场的半壁江山，但随着日本经济的快速复苏，加上日本政府举国投入半导体，让日本的半导体产业迅速发展。
 
半导体产业中心开始由美国转向了日本，而经济强盛的日本，更是在上世纪80年代喊出了“卖掉东京，便能买下整个美国”的口号。但日本半导体的崛起，让美国相关产业大受损失，同时在80年代中期，随着美苏冷战气氛的不断减弱，美日贸易摩擦开始不断增加。在巨大的财政赤字压力下，美国里根政府开始将目光转向了日本，一场“好戏”即将开场。