摘要:当行至巅峰、光芒万丈时,伴随着如雷贯耳的掌声,一记美式重拳寄出砸向日本,命运的齿轮悄然转向,高光褪去后墙倒众人推,日本经济陷入无尽的山谷,日本芯片退守产业上游,大幅萎缩。
1980年代是日本芯片产业全盛时期,全球前十大半导体芯片公司6家都来自日本,前三名更由三家日本企业垄断。
其实,日本芯片产业源起于美苏冷战,而它日后的大厦将倾又与助其起高楼的美国息息相关。
当行至巅峰、光芒万丈时,伴随着如雷贯耳的掌声,一记美式重拳寄出砸向日本,命运的齿轮悄然转向,高光褪去后墙倒众人推,日本经济陷入无尽的山谷,日本芯片退守产业上游,大幅萎缩。
周期有潮起有潮落,40年后的2020年,周期大潮看似即将再次来袭,日本芯片产业的复兴计划已提前摆上了东京霞关、永田町的经济产业省和日本政府的议事圆桌上,不久后,名为JASM和Rapidus的2家日本芯片国家队公司拔地而起。
站在当下,面对风云诡谲的全球格局演变,试问日本的半导体复兴计划能够成功吗?
第二次世界大战结束后,美国将被美军占领的日本视作对抗苏联为首的社会主义阵营的冷战最前线,朝鲜战争更是促使美国将大量军事、准军事产品、技术转移到毗邻朝鲜半岛的日本。
其中就包括用于战争情报传递的无线电通讯技术,而作为军用的无线电技术大可转为民用,这就发展出了人类全新的通讯设备——电话、电台与收音机。
图片说明:信号兵线路工在战后日本架设电线
彼时,这项技术正从真空管路线转向更好的半导体晶体管技术,也就是日后我们称之为芯片的半导体集成电路。
但日本半导体芯片产业的崛起真正原因,远不只是美国军事技术布局的结果。
1945年,日本战败前夜,日本海军旗下的横须贺航空技术工厂光学部有一位叫盛田昭夫的年轻技术军人,他正在研究光学军用设备与热追踪武器装置,他希望他的工程发明能帮助日本帝国实现对亚洲的彻底征服与统治。
但美国的2枚原子弹,落在广岛的“小男孩”与长崎的“胖子”,彻底摧毁了日本的军国主义。
幸运的是因为人未处在战争前线,盛田昭夫没有像他的海军战友们一样战死或自刎,而是作为非直接参战的日本军人,战后回归了正常生活,并在军占领的日本创立了一家名为东京通讯工业的株式会社,努力将自己从军时研究的光学技术运用到民用商品中。
图片说明:战后的盛田昭夫
1952年,盛田昭夫的另一位合作伙伴井深大获悉了一种美国的晶体管技术,他说服盛田昭夫对这项技术展开民用产品研发,1953年两人前往美国进行商务拜访美国电话电报公司旗下的西部电气公司,这家公司旗下拥有一个专门研究晶体管技术的实验室,名为贝尔实验室。
最终盛田昭夫成功地以2.5万美元的价格将西部电气公司的晶体管技术带回日本,2年后的1955年,一台型号为TR-55的收音机产品被盛田昭夫和井深大的公司做了出来,3年后,东京通讯工业株式会社正式改名索尼。
图片说明:东京通讯工业株式会产TR-55收音机
稍早于盛田昭夫、井深大改变命运的美国之行,在40年代末期,美国贝尔实验室的物理学家们正专注于研究如何改善电子计算技术,原本的电子运算依托于一种叫真空管的技术来实现二进制计算的,需要使用大量真空管,那么到底多大量呢?
最早的电子数字积分计算机ENIAC由于全部使用真空管,体积庞大,重达30吨,占地面积达170 平方米。
图片说明:安装在摩尔电机学院的庞大ENIAC计算机
如何“减重”成了这群从来不考虑商业利益、执着于科研的贝尔实验室研究员们专注的事,直到一个叫威廉·肖克利的孤傲科学家的登场,历史开始被改写。
肖克利大胆地发现了一种介于导体和绝缘体之间半导体材料,明显优于真空管技术,不同于其他贝尔实验室的同事们,肖克利更有着赚大钱的野心,不久后,他独立创立了自己的肖克利实验室,试图寻求将全新半导体晶体管技术商业落地。
图片说明:威廉·肖克利
为此肖克利招集了多位弟子进入肖克利实验,协助他研究。
但很可惜的是因为肖克利空有技术,毫无商业头脑,且脾气暴躁,桀骜不驯,最终有八位门徒辞职离开了肖克利实验室,为此,威廉·肖克利将八人称为叛逆八人帮。
图片说明:诺伊斯等八人离开肖克利实验室创立仙童半导体
而这八人结盟,在获得了经营照相馆的费尔柴尔德先生的投资后,他们将半导体材料晶体管技术带去了他们组建的一家新公司——仙童半导体,带头人就是领导八人帮叛逃的诺伊斯。
1958年,美国IBM公司作为美军的技术代理,为XB-70女武神超音速轰炸机的晶体管招标,参与招标的公司中就有大名鼎鼎的德州仪器,这家起源于为德克萨斯州石油公司提供勘探仪器的企业是美国最早期的科技霸主之一,如果他的晶体管产品参与这次竞标,其他公司几乎不可能拿到美军的标了。
图片说明:XB-70女武神超音速轰炸机
万万没想到,德州仪器的晶体管居然未能通过IBM的测试。此时,仙童的机会来了,投资人费尔柴尔德也是IBM 的最大个人股东,他用个人声誉作担保,帮助仙童取到了这笔订单。
合同规定,仙童需供应100个硅晶体管,每个单价150美金,这几乎是市场价格的30倍,交货日期定在1958年8月。最终,八人中的戈登·摩尔领导了项目组,1958 年夏天,仙童成功研发出扩散型晶体管,满足了IBM和美军的需求。
50-60年代,美军的大量订单助推了类似仙童半导体这样的美国公司的发展。
其中,美国国防部高级研究计划局(DARPA)的军工科技研发订单持续输血了这些位于加州大旧金山地区的年轻企业,除了仙童,还有惠普。
当时美军的通讯电台、军事雷达系统升级项目均由惠普公司提供半导体元器件。
由于半导体的基础材料是硅,因此这片充满创业创新精神的土地就被称为“硅谷”。
图片说明:位于硅谷圣荷西的仙童半导体公司内部
而大洋彼岸的日本,在TR-55收音机成功研发后,日本索尼公司又在1957 年发售了TR-63收音机,日本国内售价1.38万日元,价格较高却依然热销。
并且产品也卖到了美国,为了满足美国市场对这款TR系列收音机的巨大需求,盛田昭夫曾包下日航飞机将产品运向美国,可见产量和销量之大。
而这也只是日本电子产业、半导体产业席卷美国为首的西方消费市场的开端事件之一罢了。
1952年4月28日,由美国主导的《旧金山和约》生效,日本被美军占领多年后,终于恢复了国家主权。
在美国一系列手术刀式的社会改革下,日本重新开始融入世界,但在军事安全保障等方面仍然受制于美国。
图片说明:位于硅谷圣荷图片说明:战后代表美国统治日本的麦克阿瑟与裕仁天皇西的仙童半导体公司内部
朝鲜战争、美苏冷战,作为美国的马前卒,日本经受了多次考验,因此,美国老大哥可以放心地将自己的技术转移到这个曾经的对手与现今的小弟,日本手中。
1962年,美国将当时其掌握的最先进的集成电路平面制造工艺转移给日本, NEC成为第一家获得美国芯片鼻祖企业仙童半导体技术授权的日本企业,NEC不久后就将技术开放给了三菱等日本公司。
与此同时,大量美日芯片合资与技术转让合作的案例出现,比如德州仪器与松下的结盟,摩托罗拉与三菱电机的牵手,IBM与日本日立的技术合作。
所以,笔者认为,日本芯片崛起的源头虽是美军的技术转移,但随后美国对日本国家改造后,双方私营企业之间的技术合作更是不可忽视。
那么为何这么多美国公司与美国技术转移到日本呢?难道美国真的不怕日本人抢走美国人的技术吗?
当时的美国半导体产业从研发设计到生产与销售,全方位的领先世界,这个超级科技大国会当凌绝顶,一览众山小,美国的自信与从容背后是其经济实力的无可匹敌。
而信奉资本主义的美国企业,则在思考,如果通过将自己研发的技术与产品生产能力,转移给劳动力成本更加低廉的国家,以获得最终商业利益的最大化,而被美国全方位控制的日本则是最优选择。
美国向日本输出成熟技术的同时,在美国本土还有更多新技术的研发接踵而至,源源不断地推动着硅谷科技创新力的泉涌。
英特尔公司,由诺伊斯与摩尔两位半导体奠基者威廉·肖克利的门徒,在1968年离开仙童半导体后创立。
图片说明:诺伊斯与摩尔
70年代英特尔最赚钱的业务是DRAM存储芯片,电脑需要运算,更需要大量半导体芯片存储运算所需的数据。
不久后,英特尔公司发现,研发制造存储芯片太简单,利润也并不算丰厚,而长期主攻的CPU中央处理器和自己研发的处理器架构更有前景。
在英特尔逐渐放弃存储芯片业务之时,日本开始逐渐拾起美国人不想做的业务,利用低廉劳动力与生产成本优势,杀入存储芯片领域。
日本芯片产业的崛起其实还有一个关键原因,那就是日本政府的产业政策。
在获得了美国的技术转移后,日本半导体产业的基础算是夯实了,于是日本政府启动了“产官学”结合的策略,政府牵头,企业与高校、研究机构合作研发半导体技术。
比如富士通、NEC、日立、东芝、三菱共同组建超大规模集成电路技术研究联盟,这也为日后日本芯片超车美国埋下包袱。
在存储芯片领域,美国最早推出1k和4k的DRAM产品,到1976年日本居然几乎与美国同步研发推出了16k DRAM存储芯片产品,一年后的1977年,日本领先美国研发出了64k存储芯片,而美国足足晚了2年才研发出64k存储芯片,到80年代,在DRAM存储芯片领域,日本就建立起了自己的霸业。
图片说明:每代存储芯片美日市占率对比
富士通、NEC、日立等组建的超大规模集成电路技术研究联盟,与日本通产省,也就是日本科技与经贸政策部门合作,将20%的研发能力放在基础技术研发上, 基于基础研究成果,这些日本企业再研发自己的应用技术,这就好比盖楼房,地基是日本企业与日本政府一起构建的,往上面堆多少层,每层怎么布局装修就靠富士通、NEC、日立等日本科技企业了。
1976-1979年,此项目总计投入737亿日元,相当于70年代末期,日本年GDP的千分之三或者财政收入的百分之零点二五左右,而这笔项目资金投入中的40%都来自于政府产业政策的补助。
这也就是为什么日本芯片产业能在80年代超越美国,全球无人能出其右的原因。
巅峰期日本存储芯片全球占比达到80%,可谓是遥遥领先。1988年,日本芯片企业全球市占率53%,而美国只有37%。
90年代初的那场海湾战争中,美国利用高科技电子设备对伊拉克精准打击,当时如日中天的日本电子业霸主索尼公司创始人盛田昭夫放言:如果没有日本的半导体芯片支持,美国打不赢这场海湾战争。
可见日本半导体的强大,而且这种超乎美国人想象的强大还是全方位的,日本不仅在芯片的研发设计与制造领域,实力超群,其在制造环节还大规模采用日本设备与材料。
比如,今天我们永远绕不过去的荷兰阿斯麦光刻机,80年代这家公司默默无名,而当时最强的光刻机来自于日本的尼康与佳能公司,技术甚至超过了美国光刻设备鼻祖企业GCA、Perkin-Elmer。
而行至巅峰后,日本芯片的衰败周期即将开启。
03 盛极而衰1989年,索尼掌舵者盛田昭夫与日本右翼作家石原慎太郎共著了一本日语书《日本可以说不》,表达了当时日本在经济崛起后对美国的强硬态度。
骄兵必败,盛极而衰,这便是日本走向衰败的开端。
1987年,美国情报部门披露一起影响美日关系的事件,日本东芝旗下的机械公司与挪威的康斯伯格公司合作,非法向美国的冷战对手苏联出口了多轴数控机床。
在美国看来,这些机床可以用于加工更高精度的潜艇螺旋桨,帮助苏联大幅降低了潜艇噪音。因此,东芝的此贸易行为被认定违法了美国的出口管制,损害了西方阵营对社会主义国家技术禁运的巴统组织规定。
东芝事件爆发,日本与美国的关系迅速恶化,美国议员直接在国会外,用锤子砸毁了一台日本东芝的收音机。
图片说明:美国议员在国会外打砸一台东芝收音机
不久后,美国逼迫下,日本政府对东芝机械处以巨额罚款,并对相关负责人追责。东芝的声誉受到严重打击,股价大跌,公司被迫进行内部改革。
伴随东芝事件,美日签订了一份半导体协议,美国以实力地位逼迫日本进口更多美国的芯片,且还要公开日本芯片企业的核心数据,包括技术、员工数量、生产成本,甚至日本芯片的部分价格都要间接由美国人定价,很多日本人称之为一份侮辱条约。
图片说明:日本通产省与美国商务部官员签《美日半导体协议》
而与此同时,美国对日本寄出关税武器,1987年对日本电脑等产品征收100%的关税。
1991年美日半导体协议续约,协议继续强调日本市场的开放性,同时扩大监督范围。
虽然这份协议在1996年终止,但此时的日本芯片产业已经受到了沉重打击。
另外,协议还带来了促使日本芯片产业人才不断流失的长期影响。据日经亚洲报道,过去40年,超过1000位日本技术专家流向了韩国、中国台湾,甚至日后的中国大陆地区。
图片说明:日经新闻标题《日本顶尖技术人员40年流失1000人》
除了美日半导体协议对日本芯片产业的打击外,日本引以为豪的存储芯片又迎来了韩国的强势崛起与挑战。
1983年,韩国三星组建的半导体工作组前往美国学习美光公司的DRAM存储芯片生产技术,并购得了64K DRAM技术授权,日本1977年就研发出了64K DRAM存储芯片,美国则在1979年研发制造同等级产品,四年之后这项早已算不上先进的技术又被美国美光公司授权给了韩国三星。
一年后的1984年,三星量产出了这款64K 存储芯片,落后日本整整7年,不过,韩国还是成为了世界上第三个能量产DRAM存储芯片的国家。
图片说明:92年三星开发64K DRAM团队,日后多人升为三星高管
至此,韩国政府投入资金扶持企业研究扩大DRAM存储芯片技术与产能,在第一块64K存储芯片诞生8年后的1992年,三星开发出了全球第一款64M DRAM芯片,并领先日本与美国,实现量产。这标志着三星在全球半导体市场中从追赶者转变为领先者。
在韩国政府的产业政策与三星为首的韩国财阀的合力下,韩国砸下重金豪赌投资,结合自身相比美日更加低廉的生产优势,在存储芯片领域抢夺日本市场。
90年代开始,直面韩国的制造优势,日本深知,如果想要破局就必须向半导体产业的更高端的领域,比如美国的CPU中央处理器等高级逻辑芯片领域发力了,但忌惮于美国的强势,日本半导体产业继续升级的阻力巨大。
而关键的是美国准备利用掐断光刻技术的方式,阻止日本半导体产业的进一步发展。
1987年,美国政府主导在构建的SEMATECH技术研发联盟,目的是保持美国在半导体制造技术上的领先地位。
图片说明:菲利普亲王参观了Sematech电子显微镜实验室
90年代末,SEMATECH联盟开始研发如何突破光刻机的技术创新,当时光刻机技术开始从DUV深紫外光刻技术向EUV极紫外光技术升级。
为了攻破这项技术难题,美国为首组建了一个EUV联盟,招揽了包括韩国三星、荷兰阿斯麦、德国卡尔蔡司等一大批企业进入,但条件就是必须纳投名状,比如荷兰阿斯麦、韩国三星公司的股份与控制权大量被美国资本吸收。
日后,阿斯麦公司结合美国资本、技术,研发出了EUV极紫外光刻机,用于生产如今的7nm以下高端芯片,比如阿斯麦的股东中有超过30%来自于美国,其光刻机的光源来自于美国Cymer公司,德国卡尔蔡司为其提供光学部件。
与阿斯麦光刻机快速增长形成鲜明对比的是日后多年日本尼康、佳能逐步在技术与产品实力上败下阵来。
除了美国SEMATECH主导的EUV联盟排除尼康、佳能之外,2000年之后,尼康、佳能还错失了一次技术机遇,因为一位华人工程师在DUV深紫外光刻技术上的发明突破,致使阿斯麦光刻机实现了突破与超越。
这个华人工程师名叫林本坚。
1987年,在中国台湾主政科技与经济产业的官员李国鼎的多次邀请下,原德州仪器公司三号人物、副总裁张忠谋,放弃了其在美国走下坡路的事业,回到了中国台湾,主持台湾工研院的工作。
这位出生于宁波,成长于战火中的中国大陆、香港,并求学与工作在美国的华人成为日后影响台湾科技产业前途的人物。
80年代末期,工研院与荷兰飞利浦集团,以及台塑集团等本土企业共同创立了台积电公司,张忠谋担任一把手,业务主攻半导体芯片的代工制造。
而当时飞利浦集团有一家关联公司名叫阿斯麦,是由飞利浦集团边缘的光刻设备团队,在获得荷兰ASM公司投资后,创建的光刻机公司。
图片说明:位于飞利浦大楼外的阿斯麦临时板房工作间
阿斯麦公司一度获得了德国卡尔蔡司公司的镜头技术,研发出了接近日系光刻机水平的产品。
因为飞利浦是台积电的大股东,自然台积电也不得不采购使用阿斯麦的光刻机设备,生产芯片,虽然当时的阿斯麦产品还远无法与日系、美系的光刻机竞争。
那时的芯片代工生产主要做的是电子玩具或者电子表,那些驱动绒毛小熊发出可爱电子声音的玩具内部就使用了台湾地区半导体企业制造的芯片,每到圣诞节,台湾省最早的芯片制造企业联华电子公司都会因为圣诞节绒毛玩具的订单赚到盆满钵满。
就从产业发展的角度看,芯片必须支持到具体的产品上,80-90年代,亚洲的中国台湾、中国香港、新加坡、韩国,纷纷接过高端制造产业崛起的日本不再需要的低端制造业,于是类似玩具、电子手表的生产就搬来了这些地区,而得益于芯片制造产业的配套发展优势,中国台湾可以说是这类产品的生产中心。
2000年,一位出生于越南的华人林本坚加入了台积电公司.
60-70年代,他求学于美国,获得美国俄亥俄州立大学电机工程学系博士,拜师于物理学家杨振宁的弟弟杨振平,专门研究光技术。
在美国IBM等大厂工作多年后,正巧遇到中国台湾半导体产业的大发展,业界正在积极引进华人技术专家回台,于是林本坚抓住机会回到台湾加入台积电,担任资深研发处长。
2000年前后,半导体正面临光刻技术发展瓶颈,193纳米波长的深紫外 Arf 准分子激光难以突破,更短的157纳米波长也无法满足英特尔联合创始人摩尔提出的摩尔定律的推进需求。
按照摩尔定律,每18个月,芯片上的晶体数量就应该要翻倍地增长了,但干式的深紫外Arf光刻机却突然在此时卡了壳,就像一位天生猎手,猎枪的瞄准器无法满足锁定瞄准百米开外的猎物了。
于是,林本坚提出在光刻机的透镜和晶圆之间加入一层薄薄的水,利用水对193纳米激光的1.44 折射率,理论上可以将波长缩减至134纳米,从而实现更高的光刻分辨率。
但很可惜,几乎没有主流光刻机厂商愿意采纳林本坚的创新,日本尼康高层甚至放出狠话,让林本坚 “不要搅局”。
图片说明:李国鼎与张忠谋
林本坚没有放弃,在台积电创始人张忠谋的支持下,2003 年成功完成了浸没式光刻技术的可行性验证,并走遍美国、德国、日本等半导体产业大国,试图说服各家半导体巨头,最终与台积电深度合作的阿斯麦公司决定上马这个项目,利用水作为介质,用一年时间就研发出了首台浸没式光刻设备,并于 2004 年经过改进后顺利投入使用。
2004年12 月,利用阿斯麦浸润式深紫外光刻机生产的90 纳米芯片首次诞生,标志着芯片制造从微米时代正式步入了纳米时代。
而此时,日本尼康、佳能才意识到这项技术的进步,但也是从此时开始,尼康、佳能的光刻机设备被阿斯麦反超,日后阿斯麦快速成长,在美国极紫外DUV技术联盟的配合下,阿斯麦更是借助DUV光刻机的全球独霸,成为全球最高端的光刻机公司,欧洲市值最高的科技企业。
而反观日本,光刻机为核心的芯片设备不仅被荷兰阿斯麦赶超,连DRAM存储芯片的王者地位也逐步被后起之秀韩国取代并超越。
1997年亚洲金融风暴重创区域经济,带崩了亚洲各国,而韩国却在国家生死存亡之际反而不断逆周期的豪赌式投资半导体产业,但当翻开经济的底牌时,韩国人方才惊慌失措地发现,自己抓的是一手经济烂牌。
图片说明:走上街头反对用屈辱条件换取IMF救援的韩国人
1998年韩国人面对着经济与资本市场的崩溃,终于决定以开放金融市场、经济政策的主导权,削减社会福利与让外资控制韩国企业为代价,获得了国际货币基金组织(IMF)的资金支援。
此事件救活韩国经济的同时,其半导体产业也获得了新生机会,此后,韩国大规模扩张产能的结果就是韩国存储芯片在全球市场的“强取豪夺”,杀得日本厂商 “丢盔弃甲”。
图片说明:韩国存储芯片在90年代超越日本,绿色线韩国,红色线日本
直面韩国就算拉爆过剩产能,也要卷死日本存储芯片产业的嚣张气焰,日方终于全力还击了。
1999年,在日本政府的撮合下,NEC与日立将半导体业务合并,希望抵御住韩国三星、现代半导体(后改名SK海力士)等韩系存储芯片厂商的竞争,新组建的尔必达公司由原德州仪器日本负责人、掌舵过多家半导体企业的坂本幸雄担任社长,他誓要捍卫日本芯片的荣耀。
2003年,尔必达又再次兼并了三菱半导体业务,进一步做大做强,尔必达首次实现扭亏为盈。2005年,尔必达的90纳米DDR2存储芯片领先行业霸主三星,这让日本人看到了再次反超韩国的机会。
图片说明:尔必达与台湾省力晶科技合作
2006年,在坂本幸雄的推动下,尔必达找到了中国台湾第三大半导体制造公司力晶科技合作,共同研发存储芯片,并很快推出了50纳米的DRAM存储芯片研发计划,领先于当时美国、韩国的主流产品2个世代。
但好景不长,2007年美国次贷危机爆发,尔必达因为不断扩张产能以对抗韩系芯片企业,而资不抵债,被美国美光公司收购,2012年难以维系的尔必达在东京地方法院申请破产保护,坂本幸雄90度鞠躬道歉,破产时尔必达账面债务4480亿日元,约合56亿美元。
图片说明:坂本幸雄道歉
但这场大败局并非日本芯片产业衰败的唯一案例。
2018年,曾经作为80年代美日半导体对峙高潮的核心企业,东芝半导体也没有撑过衰败周期,终于在那年年中,出售给了贝恩资本为首的资本财团,在美国资本的改造后改名铠侠半导体。
至此,日本芯片最后的荣光终于还是倒下了。
不过仔细观察,我们更不难发现日本芯片产业的另一大问题,在芯片的设计架构、EDA设计软件等更为关键的领域,日本完全受制于美国。如果连一座房子的地基都是别人的,自己没有打地基的能力,那这座房屋永远不会是安全的。
因此,最终日本芯片产业完全收缩到最上游的原材料与部分高端设备领域,仅剩东京电子、JSRD等具备国际产业竞争力的设备与材料企业了。
04 复兴大计
日本半导体芯片的衰败,还带崩了整个日本电子产业,在消费电子领域,日本的电脑PC、手机、电视等均已脱离全球第一品牌阵营。
电脑领域,NEC、东芝、富士通的电脑渐渐消失在市场上,手机产品松下、三菱、卡西欧、三洋等日系手机品牌也逐步被消费者抛弃,电视领域仅剩下索尼一家在高端市场苦苦支撑,曾经的日本国民电视夏普卖身富士康,最终依旧逃不过巨幅亏损、市占率持续走低的宿命。
不过,日本电子业大败局的背后,唯有日本的汽车产业依旧笑傲江湖,尤其是丰田依旧是全球销售量最大的汽车集团。
但2020年之后,伴随着锂离子电池的新能源汽车需求大爆发,中国新能源军团强势崛起,而丰田为首的日系车在新能源的赛道上孤注一掷地押注了另一条路线——氢燃料能源。
制氢、加氢站、运输,每个环节的成本都是巨大的,面对产业这个难题,日本始终难以用其1亿人口的规模来解决,伴随着锂离子电池的广泛普及,日本在新能源汽车的上半场,完全败下阵来,销量下滑的三菱、本田、日产,不得不寻求合并,抱团取暖。
图片说明:2024年12月,日本三大车企开始沟通合并
不过,新能源再强大,也无法彻底颠覆掉石油为核心的化石燃料,在较长的一段时间内,内燃机车与电车依旧会两分天下,而日本要做的是守住自己的汽车产业城池,并在汽车智能化上下功夫,应对中国崛起的挑战。
而汽车产业智能化就离不开大量操控车机系统和车内智能设备的芯片。
2019年的一天,台积电收到日本政府的邀请,希望这家全球最大的高端芯片制造企业能到日本兴建晶圆厂,配合日本汽车产业生产成熟制程的汽车芯片。
汽车不像手机,需要用到7纳米以下的高端制程芯片,大部分还是28纳米以上的芯片,日本虽然已经多年未在本土制造芯片了,但依旧有着大量配套的原材料与关键设备厂商。
比如要想用光刻机生产芯片必须使用日本JSRD公司的光刻胶。
2019年,日本因与韩国就慰安妇赔偿问题产生摩擦,对韩国限制了光刻机等材料的出口,导致韩国芯片产业发展受阻,拖累了三星集团的高端芯片制造能力,间接导致三星与台积电在高端芯片制造领域的差距进一步拉大。
同年,在获得日本政府邀请后,台积电决定在日本设立设计中心。
2年后,台积电正式宣布在熊本兴建第一座晶圆厂,联手日本索尼、丰田等产业资本,成立一家名为JASM的半导体制造企业 ,简称日本先进。
2年后,合资工厂建成投产,利用台积电成熟制程技术为日本汽车产业生产的芯片开启量产,经过最后的封装测试,这些芯片安装到了日本的汽车上。
而JASM第二座熊本工厂也已开始动工,计划2027年投入运营。
除了JASM日本先进外,日本多家科技企业还联手组建了一家名为Rapidus 的半导体企业,与前者通过台积电主导,配合日本汽车产业,冲击成熟制程汽车电子芯片制造不同,Rapidus 再次上演了日本财团结盟模式,目标在2025年冲击2纳米高端芯片。
2021年是全球半导体产业竞争升级的一年,韩国、欧洲、美国、日本等纷纷推出自己的芯片半导体产业政策,其中最受关注的是美国拜登政府推出的变相扶持半导体产业的新政,包装成为了一部《芯片与科学法案》,在大国博弈的背景下,明眼人都知道,美国意在扩大本土芯片制造业,压制东方大国的半导体产业。
而日本作为美国盟友,也希望在半导体领域有所作为,减少对中国大陆及中国台湾地区半导体产业的依赖,借机再次复兴本国完整的半导体供应链。
日本政府出台了一系列政策和措施来支持半导体产业的发展,Rapidus 的成立就是其中的重要举措之一,旨在通过政府和企业的合作,集中资源打造一家具有国际竞争力的半导体代工厂。
正如当年NEC、日立、三菱三家半导体业务合并的存储芯片公司尔必达,以及索尼、东芝和日立三家LCD显示面板业务合并的JDI日本显示公司,日本企业再次选择战略结盟一致对外。
汽车霸主丰田,日本电子业最后的王者索尼,东芝半导体获得美国资本改造后的铠侠公司,以及日本NEC 等 8 家公司共同成立了 Rapidus,这个词来自于拉丁语,意为“快速”,日本似乎想要切换沉稳的行事风格,加速速度落地自己的高端半导体制造。
果然,一年后的2022 年 11 月,Rapidus宣布与美国IBM公司建立伙伴关系,并于次月与 IBM 针对转移2 纳米技术达成合作。
图片说明:Rapidus宣布与IBM达成高端芯片合作
2023 年9月,Rapidus 在北海道千岁市的工厂正式动工开建,当时日本产业界一致认为,虽然困难重重,但2025年日本本土有机会试产2纳米芯片,2027年全面量产。
这看似是日本距离芯片制造业复兴最近的一次。
不过,此事件让半导体产业的分析人士大为吃惊,日本产业界一向给人严谨、循规守矩的印象,哪怕慢一点都要坚持每一个必要步骤,如此快的执行速度,对于崇尚匠人精神日本人来说是反常的。
更让业内专家感到难以致信得是,日本从原本本土芯片制造的最高制程水平40纳米左右,直接跳到利用美国IBM专利制造2纳米,成功的几率有多大,似乎无人敢断言。
无论是中国台湾还是韩国,哪怕是美国,都是不错过任何一个技术节点地推进先进制程,而日本的做法前无古人、后无来者。
不过,日本并非没有破例的资本,其产业上游的原材料与芯片制造设备足以支持大部分半导体产业链的构建,同时,Rapidus也从荷兰获得了阿斯麦最高端的EUV极紫外光刻机,再加上中国台湾地区能提供的制程与封测支持,Rapidus 2纳米的野心不足为奇。
但奇就奇在IBM与格罗方德的一场技术诉讼上。
2015年IBM将旗下半导体部门出售给了美国第一大芯片制造企业格罗方德公司。
作为美国老牌的科技公司,IBM最近几十年不断卖掉自己把持不住的业务与资产,比如2004年,IBM旗下PC个人电脑就卖给了中国联想集团,也就是现在的联想Thinkpad电脑。
2010年之后,IBM旗下的半导体制造业务面对着长期亏损,生产成本高昂,市场竞争力不足的问题,寻求出售。
2015年,IBM终于找到了一个完美的买家,全球前四的芯片制造企业格罗方德,格芯公司。IBM有先进芯片设计能力,格芯有芯片制造能力,双方一拍即合。
图片说明:格芯宣布完成对IBM半导体业务收购
双方约定,IBM将其半导体制造部门及包括位于纽约和佛蒙特州的芯片制造厂等相关资产,转让给格芯公司,另外,IBM还向格芯支付了15亿美元的附加费用,以换取未来供应芯片的承诺,接手IBM的半导体制造技术和团队后,格芯将成为IBM长期芯片供应商,利用格芯产能继续推进IBM公司的半导体业务。
计划赶不上变化,伴随着台积电与三星在高端芯片制造领域上演双雄争霸,越来越多的芯片制造企业放弃了高端芯片业务,格芯也不例外。
2018年8月,格芯宣布停止开发7纳米及以下工艺节点,并退出高端芯片制造市场,仅专注于14 纳米以上的成熟制程。
在耗费巨大成本开发7纳米后,格芯方才意识到烧钱追赶高端制程是一个无底洞,追赶三星,乃至于霸主台积电的成本太巨大了。
这次战略决策成为格芯与IBM撕破脸的导火索。
两家美国企业开始互撕,IBM控诉格芯没有按照承诺开发高端芯片制程技术,格罗方德回呛,IBM的高端芯片在商业上就是个烧钱的玩意。
双方的论战演变为公堂对峙,IBM的指控,格罗方德可能将其专利泄露给其他客户产品,要知道格罗方德的前身就是AMD公司芯片制造业务,IBM有理由担心其核心技术被格罗方德应用于AMD等客户的芯片制造上。
甚至在2021年IBM还要求,格罗方德因未能履行其开发先进芯片技术的承诺,赔偿自己26亿美元。
2022年12月,IBM将高端芯片专利又授权给到了日本Rapidus,这反而让格罗方德抓住机会反击,于是在2023 年 4 月 19 日,格罗方德对 IBM 提起诉讼,指控其非法共享机密知识产权和商业秘密,特别是向日本半导体公司 Rapidus披露了相关技术。
图片说明:格芯公司宣布起诉IBM
在格芯公司看来,2015年,它已经收购了IBM半导体业务,获得了IBM相关技术和知识产权,IBM公司再将其中高端技术授权日本企业,格芯无法接受。
就是这场法律攻防战,反而给Rapidus量产2纳米芯片的前景带来了不确定性,但天下熙熙皆为利来,天下攘攘皆为利往,美日之间,也许没有什么问题是资本与金钱无法解决的。
不过,对于经历了经济失去的三十年的日本来说,谈钱可能真是个问题。
Rapidus背后股东众多,各方都代表着不同的利益财团,各怀鬼胎,面对量产2纳米必需的5万亿日元,约350 亿美金的总投资额,日本政府仅承诺的补助9200 亿日元,约合 64 亿美元,剩下接近300亿美金的缺口,如何协调各方财团势力就成了难题。
如今中国芯片产业成熟制程异军突起,高端制程技术逐步破局,成为一股左右全球半导体产业的新力量,美国则忙着联合盟友围堵东方大国的芯片产业崛起。
大国博弈中,与中国同在东亚的日本,绝对不容小觑,它的芯片复兴号角已经吹响,集结各方摆好阵仗,誓要扛起“让日本制造的芯片产业再次崛起”的旗帜。这次周期的浪潮能否掀起惊天巨浪,亦或是偃旗息鼓?
面对当下的全球芯片产业大洗牌,作为历史的见证者,我们只能静观其变。
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来源:变局TheChanges