半导体产业系列(一)——日本半导体产业的崛起
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简介:半导体有着广泛的应用，如集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率功率转换等领域，可以说是现代技术的骨架。半导体应用的关键领域是集成电路。集成电路的发明起源于美国，后在日本加速发展，现在在台湾省也有发展。本文旨在介绍日本半导体产业的历史，体会上世纪美日半导体产业霸权中所流下的鲜血，为中国科技产业的发展寻找一些经验。
灌输牛鼻子:日本的半导体产业
日本的半导体产业是如何在美国技术封锁的牢笼中走向世界的？
嵌入式牛内容
在集成电路行业，世界上每一次技术升级都伴随着模式创新。谁懂得技术、投资和模式的关系，谁就能掌握新一轮发展主导权，在全球竞争中占据更有利的地位。VLSI项目就是一个例子。日本的集成电路产业发展较早，在60年代就有了研究基础。经历了从小到大、从弱到强、转型进化的历史，其中65438年至0976年3月实施的VLSI计划是一个里程碑。
日本集成电路的起点
在VLSI计划实施之前，日本的集成电路产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，NEC获得飞兆半导体公司的平面技术授权，日本政府要求NEC与日本其他厂商共享技术。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。在日本集成电路发展的早期，与同期美国专注于军用市场不同，日本在引进技术后专注于民用市场。原因是第二次世界大战后，日本的军事建设受到限制，在美苏太空争霸的过程中，日本的半导体技术只能用于民间市场。就这样，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，并在七八十年代一度超越美国。
日本政府制定了一系列发展集成电路的政策和措施，如1957颁布的《电子产业振兴暂行办法》，1971颁布的《特定电子产业和特定机械产业振兴暂行办法》，1978颁布的《特定机械信息产业振兴暂行办法》。
上世纪70年代，在美国的压力下，日本被迫开放其半导体和集成电路市场，而IBM则在开发高性能和小型化的计算机系统。在此背景下，1974年6月，日本电子工业振兴会向通商产业省提出政府、产业、研究机构联合开发“VLSI”。此后，日本政府下定决心自主研发芯片，缩小与美国的差距。1976-1979年组织了联合研究计划，即超大规模集成电路项目，计划成立国家级研发机构——超大规模集成电路技术研究院。这一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，以通产省电气技术实验室、日本产业技术综合研究所电子研究所、计算机研究所为支撑。其目标是集中优势人才，促进企业间的交流与合作，推动半导体和集成电路技术的提高，从而赶上并超过美国的集成电路技术水平。
项目实施四年来，* * *获得了数千项专利，极大地提高了日本集成电路的技术水平，为日本企业在80年代参与集成电路竞争铺平了道路，取得了预期的效果。把握世界竞争的大趋势，判断未来的发展方向，需要具有凝聚力和整体协调性的专业认知的支撑。虽然事后看来，日本的VLSI计划实施效果非常理想，但实施过程并不顺利。按照之前的计算，该计划需要投入3000亿日元，业界希望获得6543.8+0500亿日元的政府资助。后来在实施的四年中，* * *投入了737亿日元，其中政府投入了2965.438+000亿日元。其间，自民党信息产业议员联盟会长高桥登三郎做了很多努力，希望政府加大投入，但未能如愿。政府投资不及预期，参会企业士气受到一定打击。当时参与该项目的富士通公司福安伊美说:“当时大家都觉得被公司抛弃了，没想到会开发出挑战IBM的产品。”
投入少于预期，研究人员也是从各个企事业单位临时调来的，一时间日本的VLSI发展并不顺利。不同研究实验室的人互相警惕，而不是互相交流，这是很常见的。此时，立井康福站了出来。龟井康夫1929年出生于东京，1951年毕业于早稻田大学第一工业学院，1958年申请了晶体管相关专利，是日本半导体研究的鼻祖。1976年VLSI技术研究会成立时被任命为联合研究所所长。
Yasuo立井在当时的日本业界小有名气，他的领导能力让所有成员信服。Yasuo Vertical对与会者进行了积极的指导，指出只有与会者齐心协力，才能改变基础技术的落后局面，基础技术开发完成后，各企业将开发自己的产品，从而改变在国际竞争氛围中单打独斗的窘境。Yasuo垂直井的努力很快被R&D人员接受，各种力量得到有效整合。四年的努力和齐心协力成为日本集成电路产业发展的最佳推力。除了龟井康夫，当时已经从日本通商产业省退休的健一贡献良多。当时超大规模集成电路技术研究协会成立了一个董事会，由日立公司的总裁姬伯(Jift Kumar)担任主席，但在真正的执行过程中，源氏正人起到了非常好的协调作用。
Kenichi在推动大型国家研究项目方面有多年的经验。他非常了解计划中所有参与者的能力和兴趣，并通过他在计划中的有效沟通解决了冲突，这为三井康夫成功团结团队铺平了道路。可见，在集成电路的研发中，除了资金和资源的投入，团队协作和技术整合才是成功的关键。
从VLSI项目的组织结构来看，除了Yasuo Atui领导的联合研究所外，此前成立的两个联合研究机构也参与了VLSI项目，分别是日立、三菱和富士通联合成立的计算机研究所，以及日本电气和东芝联合成立的东芝信息系统。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和通用技术的研发，另外两个研究所负责实用技术的研发(重点是64KB和256KB存储芯片的设计和研发)。在各方的共同努力下，所有参与者都派出了他们最优秀的工程师。各国工程师在同一研究所并肩工作、共同生活、集中研究，在微细加工技术及相关设备、硅片结晶技术、集成电路设计技术、工艺技术、测试技术等方面取得突破。其中，联合研究院主要负责微细加工技术及相关装备、硅片结晶技术等方面的攻关。还负责其他技术的通用部分，实用开发由另外两个研究所负责。
具体来说，六个研究室中，不同企业负责协调:第一、二、三研究室主要攻关微加工技术，日立、富士通、东芝分别负责协调；第四实验室攻关结晶技术，由工业技术研究院电子合成所协调；第五研究室负责技术，三菱负责协调；第六研究实验室负责关键测试、评价和产品技术的协调。微加工技术是该计划的重点。根据联合研究所的研究成果，日本开发了三种电子束绘制装置、电子束绘制软件、高分辨率掩模和检查装置以及硅片氧含量和碳含量的分析技术。Yasuo竖井评价称，计划实施后，日本的半导体技术已与IBM并驾齐驱。在计划中，日本企业对DRAM有着深刻的理解，其更高质量、更高性能的DRAM芯片为日本赶超美国提供了机会。
从1980到1986，日本企业半导体市场份额从26%上升到45%，美国企业从61%下降到43%。在1980中，联合研究所的研究工作已经全部完成，而另外两家研究所则追加了资金(* *约130亿日元)用于进一步的技术开发，第一期1980到1982，1983到65438+。这些系统的布局对日本半导体产业的快速发展起到了至关重要的作用。
人员方面，计划期内联合研究所的R&D人员约为100人，计算机研究所的R&D人员约为400人，NEC的东芝信息系统的R&D人员约为370人。在随后的投资阶段，研究人员数量减少，从65438人减少到0985人，计算机研究所的R&D员工减少到约90人，而东芝信息系统的员工减少到约30人。虽然联合研究院的R&D人员相对较少，但这关系到每个企业未来的发展基础，所以每个企业都派出一流的人才参与。在这个过程中，龟井康夫对所有的企业都非常了解，让他们点名派出自己喜欢的人才。
在VLSI项目和随后的资助计划实施后，日本半导体产品在1986占世界市场的45%，超过美国成为世界第一大半导体生产国。从65438到0989，日本企业在存储芯片领域的市场份额已经达到53%，与美国37%的市场份额形成鲜明对比。日企巅峰时期，日本电气、东芝、日立三家公司在动态存储器领域排名世界前三，市场份额甚至超过90%。相比之下，德州仪器和美国梦龙科技苦苦支撑。