轟動整個中國的「華為被封鎖」背後,是美國與中、日、韓「生死混戰」幾十年!

2019年05月18日     4,809     檢舉

1989年,英特爾再接再厲,推出486處理器。依靠486,英特爾一舉超過所有日本晶片公司,坐上了晶片行業的頭把交椅。1992年,英特爾的銷售額達58億美元,利潤首次突破10億美元。同時,英特爾和微軟逐漸取代IBM,成為整個計算機產業的領導者。

1993年,英特爾推出奔騰處理器。這一系列處理器的運行速度讓英特爾甩掉了只會做低性能處理器的帽子。雖然英特爾從此不再以數字命名,但外界仍然習慣稱呼它推動的處理器為X86系列。到1999年,英特爾公司市值達到了最高峰的5090億美元,相當於當年中國GDP的一半,超過印度GDP總量,真正稱得上「富可敵國」。

在峰值時期,全球CPU市場的85.2%份額歸於英特爾。換言之,我們身邊的每10台個人電腦中,最多只有2台沒有裝上英特爾的晶片。英特爾基本實現了它在宣傳語中所說的——給每台PC一顆奔騰的芯。

日本的「舉國體制」競爭

在集成電路誕生的很長一段時間裡,世界主要晶片廠商榜單長期由美國公司占據。當英特爾80年代遭遇「滑鐵盧」時,人們開始關注日本晶片企業的突然崛起。到80年代後半期,在世界十大集成電路製造廠商名單中,美國3個,日本6個,韓國1個,連榜首都已經被日本電氣股份有限公司(NEC Corporation)奪去。

日本的晶片產業為何能夠迅速崛起?

回顧這段歷史會發現,1970—1985年日本產業結構發生劇烈變化,以鋼鐵產業為代表的「厚重長大」產業陷入低迷,晶片、家用電器等「輕薄短小」產業高速增長。20世紀末葉,國際社會曾廣泛對日本的晶片等產業進行研究,探討「日本模式」。

人們分析之後,認為日本主要得益於幾個原因:

*一是五六十年代美國在冷戰局勢下支援日本工業發展,對日本全面開放半導體技術,為其日後高速發展奠定了基礎;

*二是70年代微處理器出現,個人電腦熱潮興起,晶片市場需求持續增長;

*三是日本政府和業界積極承接美國晶片產業轉移,在自主創「芯」過程中也曾搞過「舉國體制」,而且搞得還很不錯。

由政府牽頭,將多個具有競爭關係的民間企業以及國立科研院所結合在一起,組建技術創新聯盟,共同進行關鍵共性技術的開發——這是日本推進自主創新的一個重要手段。簡單來說,就是「產、官、學」相互協作。這其中,日本通商產業省(現經濟產業省)大力推動的「超大規模集成電路技術研究組合」,被認為一舉奠定了日本半導體產業競爭力基礎。

1964年,美國IBM公司宣布使用了集成電路的第三代計算機問世,這使日本政府深刻地意識到本國企業在計算機領域所存在的巨大差距。兩年後,日本通產省啟動了「超高性能電子計算機的開發」大型項目研究。

這一項目的目標非常明確,就是開發出可同IBM競爭的高性能第三代計算機。在該項目中,通產省直接支付給參與企業的補助金總額高達100億日元。不過,隨著IBM接連開發出使用大規模集成電路、超大規模集成電路的計算機,日本政府和企業意識到,如果不能在集成電路關鍵技術領域取得突破,想超越IBM毫無可能。

超大規模集成電路(VLSI)與大規模集成電路(LSI),雖然在名稱上只有一字之差,生產技術卻存在著很大差異。它必須使用電子束或X射線進行投影曝光,開發新型感光材料和精密檢測裝置,還有大口徑矽片、微塵清除技術等。這一切,對當時的日本企業來說,幾乎聞所未聞。

根據美國的經驗,IBM、英特爾等巨頭多年來持續投入大量研發資金,才取得技術突破並形成極其複雜的專利保護。後發的企業顯然很難在短時間內募集並敢於投入匹配的資金。如何解決這些難題,成為擺在日本政府、工業界和學術介面前的緊迫課題。

在20世紀70年代,日本半導體產業整體落後美國10年以上。當時,日本國內形成共識,必須縮小集成電路以及計算機產業與美國的差距,政府要採取非常措施,與企業和科研機構一起協同行動。為此,日本通產省在機械情報產業局下專門設立了一個叫作「電子情報課」的處室,又成立了包含多名產業界和學術界人士在內的「VLSI研究開發政策委員會」,並提出「下一代電子計算機用VLSI開發促進費補助金」的預算案。

經過充分醞釀,從1976年到1979年,日本開始實施具有里程碑意義的「VLSI技術研究組合」。該項目由日本通產省牽頭,以日立、三菱、富士通、東芝、日本電氣五大公司為骨幹,聯合日本通產省的電氣技術實驗室、日本工業技術研究院電子綜合研究所和計算機綜合研究所,共投資了720億日元,用於進行晶片產業核心共性技術的突破。

歷史上,日本曾經成立過各種「研究組合」,但由平時互相競爭的企業各自派人組織在一起,這還是頭一次。這一組合,不僅集中了人才優勢,而且促進了平時在技術上互不通氣的企業相互交流、相互啟發。

日本「VLSI技術研究組合」項目

4年間,「VLSI技術研究組合」的專利申請數達1210件,商業秘密的申請數達347件。參加企業均可無償使用「研究組合」的專利,因此整體技術水準都得到迅速提高。這其中,最大的成績是開發出了晶片加工過程中的關鍵精密設備——縮小投影型光刻機。

「VLSI技術研究組合」組建了相互獨立的三支團隊,分別走不同的技術路線,最後都取得了重大突破。這些技術突破為日本在光刻甚至整個晶片生產設備領域奠定了優勢地位。1980年之前,日本的縮小投影型光刻機幾乎全部從美國進口,但到了1985年,日本生產的該設備在國際市場占有率上就超過了美國。到了2000年,除荷蘭AMSL公司外,生產、銷售這種關鍵設備的廠家都是清一色的日本公司。

不僅如此,「VLSI技術研究組合」啟動以前,日本半導體生產設備的80%左右依賴從美國進口,但到了20世紀80年代中期,全部半導體生產設備都實現了國產化,至80年代末,日本的半導體生產設備的世界市場占有率超過了50%。

在晶圓大口徑化方面,「VLSI技術研究組合」也取得相當大的突破。在20世紀70年代中期,業內一度認為晶圓口徑的極限是6英寸,但「VLSI技術研究組合」在1980年首次研製出8英寸晶圓,並對晶圓大口徑化後的生產技術難題進行了深入的研究。

這些研究都為20世紀80年代日本半導體材料生產行業的崛起提供了強有力支撐。1985年,日本半導體材料的世界市場占有率達到60%,兩年後進一步上升到70%以上。至今,日本半導體材料仍稱霸世界,飲水思源,不能不歸功於「VLSI技術研究組合」的成立。

4年間,日本通產省對「VLSI技術研究組合」的資助高達291億日元,約占720億日元總事業費的40%,其餘費用由參加企業平均分擔。通產省的資助目的非常明確,就是只對共性基礎技術的研發予以支持。

在這種思路的指導下,「VLSI技術研究組合」強調,課題的選擇必須突出基礎性和共性兩大特徵——這也是參與企業的共同要求。只有研究這樣的問題,參與企業才會有興趣,也不必擔心在共同研發過程中被對手「挖牆角」。

有趣的是,「VLSI技術研究組合」還有一個附帶結果:參與企業在利用共同開發掌握的技術進行商業化生產時,發現這些技術最好的用武之地是存儲器晶片,而在CPU領域則不太實用。這導致了後來很長一段時間裡,日本企業在存儲器領域一路攻城略地,但始終沒在CPU上形成大氣候。

由於日本電氣、富士通、日立等在存儲晶片領域奮起直追,日本企業的全球銷售份額從20世紀70年代中期的10%,攀升至70年代後期的55%,不僅超過了美國,而且迫使英特爾、摩托羅拉等多家美國半導體企業退出了存儲器領域的競爭。

「VLSI技術研究組合」的成效是毋庸置疑的。1979年,日本的集成電路國際貿易開始出現順差,集成電路對美貿易順差則出現在1980年。到1986年,日本半導體產品的國際市場占有率開始超越美國。其後10年,除個別年份外,日本的國際市場占有率都一直高於美國。在排名前10位的公司中,日本占有6席,日本電氣、東芝和日立囊括前三。這種狀況直到1995年微軟推出Windows95,英特爾推出與之相配套的改進型奔騰處理器之後才發生了根本性的逆轉。

日本半導體產業的崛起,不僅為其帶來了巨額的商業利潤,也讓「日本製造」的美譽度迅速提升。反過來,美國的相關產業受到重大衝擊。美國認為,半導體產業發展受挫的結果,很可能導致計算機、通信甚至國防工業的全方面落於下風。因此,美國企業界、政界紛紛指責日本以組建「研究組合」的方式補貼企業,實行不公平競爭。

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