日本半导体产业发展的赶超与创新——兼谈对加快中国芯片技术发展的思考
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摘要
20世纪40—50年代晶体管和集成电路先后在美国诞生,日本相继引进相关技术,并研发出晶体管收音机和集成电路计算器等大众化个人化产品,以其巨大销路推动了本国半导体产业的迅速发展。日本半导体产业迅速发展的主要原因有:通商产业省对企业引进消化美国先进技术实施了有效的政策引导和扶持,在60年代对尚处于初创阶段的集成电路产业实施严格保护;富于团队精神和工匠精神的半导体科技工作者、技能工人和企业经营者,构成了赶超美国先进技术所需各种人才的"绝佳搭配";在战前及战后的工业化基础上,迅速形成了独立的由集成电路产业、集成电路生产设备产业和集成电路材料产业组成的全产业链。进入21世纪,日本顺势而为,推动产业结构改革,开拓新兴技术领域,大力培育半导体产业发展新优势。
During the 1940s and 1950s,transistors and integrated circuits(IC)were invented in the United States.After that,Japan introduced the related technologies from the United States and developed electronic products such as transistor radios and IC calculator,which had promoted the development of Japan’s semiconductor industry.As for the reasons for its fast development,Japan’s Ministry of International Trade and Industry carried out effective policy guidance in supporting private enterprises for the introduction and digestion of American advanced technology,and implemented strict protection for the Japanese IC industry in the 1960s.Japanese semiconductor technologic experts,skilled workers and business operators worked together and had great cooperation in rapidly catching up with American advanced technology,On the industrial basis,Japan rapidly built up an entire industrial chain consisting of Japan’s independent IC industry,IC manufacturing equipment industry and IC materials industry.In the twenty-first century,Japan has made effort in maintaining its industrial strength through accelerating the structural reform and cultivating new technological fields.
During the 1940s and 1950s,transistors and integrated circuits(IC)were invented in the United States.After that,Japan introduced the related technologies from the United States and developed electronic products such as transistor radios and IC calculator,which had promoted the development of Japan’s semiconductor industry.As for the reasons for its fast development,Japan’s Ministry of International Trade and Industry carried out effective policy guidance in supporting private enterprises for the introduction and digestion of American advanced technology,and implemented strict protection for the Japanese IC industry in the 1960s.Japanese semiconductor technologic experts,skilled workers and business operators worked together and had great cooperation in rapidly catching up with American advanced technology,On the industrial basis,Japan rapidly built up an entire industrial chain consisting of Japan’s independent IC industry,IC manufacturing equipment industry and IC materials industry.In the twenty-first century,Japan has made effort in maintaining its industrial strength through accelerating the structural reform and cultivating new technological fields.
引文
(1)鳩山道夫『半導侉を支えた人々』、诚文堂新光社、1980年、83頁。
(2)其中很多人通过这种集体学习活动,日后成长为日本半导体产业界的骨干。参见中国社会科学院日本研究所《日本经济的活力》课题组:《日本经济的活力》,北京:航空工业出版社,1988年,第267页。
(3)在美欧消费者对日本企业还感到陌生、疏远的时代,“SONY”这个英文名称会让美欧国家的人们产生一种好像这是一家美欧企业的亲切感,有利于索尼成功打入美欧等海外市场。
(4)神户工业公司的一位技术人员谈及他在美国无线电公司(RCA)实习的体会时说:“日本不仅在半导体研究方面落后于美国,而且在生产技术及其外围、辅助技术,甚至所使用的化学药品、盛药品的容器、包装用纸、空气过滤器、树脂材料、工作服等方面都存在很大差距。”参见中国社会科学院日本研究所《日本经济的活力》课题组:《日本经济的活力》,第269页。
(5)江崎玲於奈『限界への挑戦—私の履历书—』、日本■泾新闻出版社、2007年。
(6)『源流』、ソニー株式仝社、1986年、146頁。
(7)Electronic Industris Association,Electronic Market Data Book 1977,1977,p.115.《日本半导体发展史》,http://www.dianyuan.com/article/40796-3-1.html[2018-08-05]。
(8)徐静波:《日本人是如何对抗美国独自造“芯”的》,https://baijiahao.baidu.com/s?id=1599431939680132914&wfr=spider&for=pc[2018-08-20]。
(9)中国社会科学院日本研究所《日本经济的活力》课题组:《日本经济的活力》,第270页。
(10)平面工艺是在半导体硅芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程制造IC的工艺,由于所制成IC中的晶体管等元件都位于芯片表面层附近,整个芯片基本保持平坦,故被称为“平面工艺”,制作出的产品被称为“平面晶体管”(相对于“台面晶体管”而言)。现在平面工艺已成为制造IC和各种半导体器件的基本工艺技术。
(11)虽然基尔比比诺伊斯早五个月发明了IC原型(基于半导体元素锗Ge),但诺伊斯的发明是基于半导体元素硅(Si)(1955年高纯度硅单晶提炼技术已成熟,可用来替代昂贵的锗材料)。通过运用平面工艺,诺伊斯发明的IC将飞线与硅片连成一体,更好地适应了工业生产的要求,而基尔比的锗IC虽然引起美国空军的兴趣,但不适合大批量生产,半导体产业界对此反应并不积极。
(12)2000年,基尔比在发明集成电路42年后成为诺贝尔奖获得者,而诺伊斯于1990年去世,未能荣获这一著名奖项。参见:“The Integrated Circuit of Jack Kilby and Robert Noyce ”,http://history-computer.com/ModernComputer/Basis/IC.html[2018-08-22]。
(13)“Jack Kilby and the World’s First Integrated Circuit”,https://www.allaboutcircuits.com/news/jack-kilby-and-the-world-first-integrated-circuit//[2018-08-22].
(14)随着IC技术向大规模、超大规模集成电路发展,与IC制造相关的生产工艺多达600— 700种,与之相关的专利不胜枚举,只有在取得大量专利许可的情况下,批量生产集成电路才被允许。
(15)这是因为德州仪器公司与仙童公司对掌握的基本专利采取了不同的做法。1962年NEC之所以能从仙童公司获得平面工艺专利实施权,是因为该公司在20世纪60年代初就采取了向世界各国出售其平面工艺专利的做法。而德州仪器公司却不肯轻易出售基本专利,而是将其作为打入外国市场的手段。
(16)在单晶硅大圆片上制成数百块集成电路的工程称为“前工程”,将形成了数百块集成电路的单晶硅大圆片切割成一块块面积只有100—200平方毫米的集成电路芯片并进行封装测试等的工程称为“后工程”。
(17)美国公司在东南亚容易招募到IC后工程所需要的年轻女工(一般15—25岁),女工还可以“三班倒”(这有利于提高设备利用率,在发达国家一般是不允许女工上夜班的),有关劳动安全的法规也不严格(这有利于企业减少开支),特别是每小时工资仅为美国工人的1/20甚至1/25。参见: Howard D.Samuel,“Mnltilateral Trade Negotiations”, Houring and Urban Affairs,April 4,1979。
(18)当时日本电子电机大企业也向东南亚地区转移生产能力,但主要是收音机、电视机、冰箱等家用电器的生产或组装工厂,极少有IC工厂。这说明在日本半导体企业看来,IC与家用电器等在技术水平和要求方面不属于一个档次,不宜为了追求廉价劳动力而轻易转移到东南亚等地进行生产。1984年笔者赴九州考察时,九州已有一贯工厂13家,包括封装测试和IC材料、生产设备工厂在内的协作厂六七十家,后来发展成650家IC相关企业协同发展的基地。
(19)IC是典型的“轻薄短小”产品,按每公斤价格计算,IC的价格是彩电的60倍以上。参见:Kunio Yoshihara,Japanese Investment on Southeast,Asiq University Press of Hawaii,1978,p.134。当时未封装的IC价值超过相同重量的黄金,因此适于空运(运费仅占产品价值的极小部分)。
(20)《日本半导体发展史》,http://www.eefocus.com/component/409902/p2[2018-08-24]。
(21)大道康則『日米半導体■争』、教育社、1980年、51頁。
(22)IBM 的“未来系统”(FS)项目于1971年9月正式启动,随着时间的推移,其他几个研究项目也合并到FS项目中或与之挂钩。然而,由于计划实施不顺利,该项目在1975年2月被取消。日本人对该项目的了解很有限,只是将这个“云里雾里”的项目当作激发人们“同仇敌忾,众志成城”追赶IBM的激情的手段。
(23)这应该说不是耸人听闻,从20世纪80年代日美技术摩擦的激烈程度看,美国对被它定位为“挑战者”的国家下手确实够狠。此内容源自笔者1984年访问曾任日本“超大规模集成电路技术研究组合”行政负责人的根桥正人的采访记录,以下关于“组合”的未注明出处的信息来源同此。
(24)1958年刚发明IC时,一块IC仅包含两个晶体管,加上电阻、电容等,被“集成”到一块半导体芯片上的元件总共不到十个,换句话说,全世界的IC是从集成度=10出发的。到了20世纪70年代,IC发展到大规模集成电路,其集成度上千。然而,要实现超大规模集成电路,就要使集成度达到十几万乃至上百万,而容纳如此数量元件的芯片面积与集成度=10的那个时代相比却大不了多少,为此需要非常精细的加工工艺。
(25)“Semiconductor History Museum of Japan”,http://www.shmj.or.jp/english/index.html/[2018-08-28].
(26)Hays J.,“Japanese Electronics Industry:History,Semiconductors,Decline and Competition from Apple,China and South Korea”,Facts and Details Database,April,2012.
(27)Okimoto D.,Sugano T.,Weinstein F.,and Flaherty M.,Competitive Edge:The Semiconductor Industry in the U.S.and Japan,Stanford University,1984.
(28)Gerald J.Hane,“The Real Lessons of Japanese Research Consortia”,https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02174801[2018-08-30].
(29)Okimoto D.,Sugano T.,Weinstein F.,and Flaherty M.,Competitive Edge:The Semiconductor Industry in the U.S.and Japan,Stanford University,1984.
(30)Flamm K.,Mismanaged Trade?:Strategic Policy and the Semiconductor Industry,Brookings Institution,1996.
(31)当今,在制造军舰、战车、飞机、导弹、航天器等产品的总成本中,集成电路成本分别占22%、24%、33%、45%、66%。转引自:《集成电路热点问题讨论》,https://wenku.baidu.com/view/0fe55795581b6bd97f19eaa9.html[2018-09-29]。可见,国家间的军事实力对比在很大程度上是系统能力和芯片实力的较量。
(32)《美国是如何摧毁日本的芯片产业的?》,http://blog.sina.com.cn/s/blog_593ae7d70102yh f3.html[2018-08-06]。
(33)2017年号称全球DRAM 三巨头的三星电子、SK海力士、美国美光等三家芯片企业,占全球DRAM市场份额的96%,前两家韩国企业合计占73%。
(34)如英国ARM公司,全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM设计的架构;美国AMD公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器等;美国高通公司为全球3G、4G与5G技术研发的领先企业,世界上一半手机装的是高通的芯片;美国博通公司是苹果手机的芯片供应商,手机芯片供应量排世界第二。
(35)“Sayonara,Japan Semiconductor Inc”,https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=132941 8[2018-08-12].
(36)董毅智:《亚洲芯片行业先驱国的芯片发展历程,有哪些值得国产芯片行业借鉴的地方?》,https://www.pintu360.com/a51327.html[2018-08-15]。
(37)“RENESAS IN $6.7 BILLION DEAL FOR IDT TO BOOST CHIPS FOR SELF-DRIVING CARS”,https://www.bitchute.com/video/NGcAC2lneJUi/[2018-08-15].
(38)“Automotive Chip Manufacturing in Japan Drives Innovation”,http://www.semi.org/en/automotive-chip-manufacturing-japan[2018-08-15].
(39)“Renesas Electronics Unveils World’s First On-chip Flash Memory Microcontroller Featuring Advanced 28nm Embedded Flash Technology”,https://www.renesas.com/cn/en/about/press-center/news/2018/news20180327.htm[2018-08-16].
(40)“Sony Releases 48MP Stacked CMOS Image Sensor”,https://securityelectronicsandnetworks.com/articles/2018/07/27/sony-releases-48mp-stacked-cmos-image-sensor/[2018-08-18].
(41)第一代半导体是硅,主要解决数据运算、存储的问题;第二代半导体是以砷化镓为代表,被应用于光纤通信,主要解决数据传输的问题;第三代半导体以氮化镓为代表,它在电和光的转化方面性能突出,在微波信号传输方面的效率更高,所以被广泛应用到照明、显示、通信等各大领域。参见:《让氮化镓走下神坛》,https://www.tech-domain.com/article-12144-1.html[2018-08-18]。
(42)“GaN Semiconductor Device Market-Segmented by Type (Power,Opto,RF),Device (Transistors,Diodes,Rectifiers),End-user Industry (Consumer Electronics,Automotive,Aerospace & Defense)and Region-Growth,Trends and Forecast (2018-2023)”,https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/gan-semiconductor-devices-market[2018-08-20].
(43)“Toshiba Announces New Analog Output IC Photocoupler for Automotive Applications”,https://toshiba-semicon-storage.com/ap-en/company/news/news-topics/2018/07/opto-20180705-1.html[2018-08-15].
(44)“Socionext Inc.”,http://www.socionext.com/cn/download/catalog/AD00-00001-16Z.pdf[2018-08-20].
(45)2012年2月日本仅存的DRAM生产商尔必达公司因长期亏损而宣布破产,意味着日本在DRAM的竞争中彻底被淘汰。
(46)参见崔健、陈庭翰:《日本主要电子企业生产经营战略性转变分析》,《现代日本经济》2016年第5期。
(47)“Foundry Challenges in 2018”,https://semiengineering.com/foundry-challenges-in-2018/[2018-08-22].
(48)5G 手机芯片的开发竞争正在高通公司、英特尔、三星、华为、中国台湾联发科等供应商之间展开,参见:《5G 手机芯片供应商竞争加剧》,http://baijiahao.baidu.com/s?id=15900926434736771 60&wfr=spider&for=pc[2018-08-22]。
(49)“IoT Market 2018 Forecast Size”,https://www.postscapes.com/internet-of-things-market-size/[2018-08-22].
(50)“The Fourth Industrial Revolution is Here-and It’s Reshaping Everything”,https://www.blogs. conduent.com/2018/03/06/the-fourth-industrial-revolution-is-here-and-it’s-reshaping-everything/[2018-08-25].
(51)蒋平:《一文带你了解2018年全球工业机器人发展前景! 》,https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/180408-df8b1cd6.html[2018-08-30]。
(52)《2018全球服务机器人市场专题研究报告》,http://www.iimedia.cn/61919.html[2018-09-11]。
(53)“Robotics and Chip Industries in Japan ”,http://www.semi.org/en/robotics-and-chip-industries-japan[2018-09-05].
(54)为了宣示日本在机器人技术领域的优异表现,东京将在2020年举办夏季奥运会的同时,举办机器人奥运会。参见:“Japan’s Semiconductor Industry Leads in Robotics”,https://www.microsi.com/japans-semiconductor-industry-leads-robotics/[2018-08-30]。
(55)从2015年到2016年,世界上机器人使用量增长最快的是中国,所进口的工业机器人70%来自日本,只有8%来自国内机器人生产商,参见:“Chinese Robots are the Future”,https://www. etftrends.com/robotics-ai-channel/chinese-robots-are-the-future?utm_source[2018-09-05]。
(56)“Robotics and Chip Industries in Japan”,http://www.semi.org/en/robotics-and-chip-industries-japan[2018-09-05].
(57)《2020年全球服务机器人行业市场规模分析预测》,http://www.chyxx.com/industry/201708/551013.html[2018-09-05]。
(58)“Japan’s Robot Strategy was Compiled”,http://www.meti.go.jp/english/press/2015/0123_01.html[2018-09-06].
(59)分别是硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩、光刻胶、药业、靶材料、保护涂膜、引线架、陶瓷板、塑料板、 焊线、封装材料等。
(60)太阳能电池使用的高纯硅要求达到99.9999%、即“6个9”的水平,中国生产的太阳能电池高纯硅占全球市场一半以上,至于中国使用的“11个9”的高纯硅,约99.97%(2018年)依赖进口。这是反映中国在全球产业链上位于中低端的一个例子。参见:《关于芯片之争,终于有人说出了本质》,http://www.eeworld.com.cn/mp/EEWorld/a51998.jspx[2018-09-24]。
(61)目前中国还不具备300毫米硅晶圆的生产能力,一直依赖进口,国内的总需求约为每月45万片,预估到2020年中国300毫米硅晶圆的月需求量为80万—100万片。
(62)《全球十六大硅晶圆生产厂商排名》,http://www.360doc.com/content/18/0525/17/36743738_756983364.shtml[2018-09-05]。
(63)犬墁正智「半導侉产业における日本企业の现状分析と■品戬略マネジメント」、https://www.soka.ac.jp/files/ja/20170419_154259.pdf[2018-08-05]。
(64)2016—2018年时有专家认为,摩尔定律正在消亡,因为将已经缩小到几纳米的晶体管再缩小下去,实在是太难了,“现在是时候任命(摩尔定律的)继任者了”。参见:“Moore’s Law is Dying-So Where are Its Heirs?”,https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2018/03/09/moores-law-is-dying-so-where-are-its-heirs/[2018-09-05]。
(65)IC的“线宽”通常可理解为所加工的电路图形中最小线条宽度,集成度与线宽有对应关系,即集成度越高,线宽会越小,所以,“线宽”也常用来表示IC制造技术水平的高低。
(66)“Qualcomm and Samsung Collaborate on 10nm Process Technology for the Latest Snapdragon 835 Mobile Processor”,http://news.samsung.com[2017-02-11].
(67)《关于芯片之争,终于有人说出了本质》,http://www.eeworld.com.cn/mp/EEWorld/a51998. jspx[2018-09-24]。
(68)朱贻伟:《中国集成电路产业发展艰难历程回顾》,http://www.eeworld.com.cn/manufacture/article_2018060826306_3.html[2018-09-24]。
(69)转引自《中国芯片的真实情况,这篇文章说透了》,http://tech.ifeng.com/a/20180925/45179288_0.shtml[2018-09-30]。
(70)中国曾在20世纪60—80年代从日本东芝、富士通等公司引进IC技术,笔者在1967—1968年参加过从日本引进小规模IC生产线工作。当时引进采取“交钥匙工程”方式,日方负责设备安装、试车及初步操作运转后,将引进项目的“钥匙”交给中方单位,由中方开始运营。不过刚开始使用这套设备,一名工人用镊子夹住棉花球擦拭光刻机镜头时,不小心把镜头划伤,由于光刻机是全生产线的核心,镜头又是光刻机的核心,结果导致整条引进生产线报废。这是当年中国在引进工作中只注意引进硬件(设备和仪器)而不注重引进软件(技术和管理)导致引进未能发挥应有作用的一个典型例子。其后,中日在集成电路领域也开展过一些较大规模合作,例如1994年首钢与NEC成立“首钢日电”,1998年上海华虹微电子公司与NEC成立“华虹NEC” (中国大陆第一条8英寸代工生产线)合资公司,另外中国多年从日本进口集成电路及其制造设备和材料等。
(71)《中国十年进口美国等芯片金额高达1.8万亿》,https://www.unjs.com/zuixinxiaoxi/roll/12553.html[2018-09-24]。又及,2017年中国芯片进口额为2601亿美元,出口仅669亿美元。
(72)“Leading Semiconductor Companies from 2014 to 2016,by Sales Revenue (in billion U.S.dollars)”,https://www.statista.com/statistics/283359/top-20-semiconductor-companies/[2018-09-25].
(73)马宾:《像老一辈无产阶级革命家抓“两弾一星”一样,下决心把电子信息产业抓上去》,http://www.globalview.cn/html/history/info_26022.html[2018-09-24]。
(74)X指为了满足用户需求、解决社会问题的芯片具体应用,如工业机器人、服务机器人、人工智能、物联网、5G智能手机、智能家居、可穿戴设备、虚拟现实、自动驾驶系统、智能汽车、智慧交通、智慧医疗、智能电视、智能音响、智能安防以及芯片的军事应用等。
(2)其中很多人通过这种集体学习活动,日后成长为日本半导体产业界的骨干。参见中国社会科学院日本研究所《日本经济的活力》课题组:《日本经济的活力》,北京:航空工业出版社,1988年,第267页。
(3)在美欧消费者对日本企业还感到陌生、疏远的时代,“SONY”这个英文名称会让美欧国家的人们产生一种好像这是一家美欧企业的亲切感,有利于索尼成功打入美欧等海外市场。
(4)神户工业公司的一位技术人员谈及他在美国无线电公司(RCA)实习的体会时说:“日本不仅在半导体研究方面落后于美国,而且在生产技术及其外围、辅助技术,甚至所使用的化学药品、盛药品的容器、包装用纸、空气过滤器、树脂材料、工作服等方面都存在很大差距。”参见中国社会科学院日本研究所《日本经济的活力》课题组:《日本经济的活力》,第269页。
(5)江崎玲於奈『限界への挑戦—私の履历书—』、日本■泾新闻出版社、2007年。
(6)『源流』、ソニー株式仝社、1986年、146頁。
(7)Electronic Industris Association,Electronic Market Data Book 1977,1977,p.115.《日本半导体发展史》,http://www.dianyuan.com/article/40796-3-1.html[2018-08-05]。
(8)徐静波:《日本人是如何对抗美国独自造“芯”的》,https://baijiahao.baidu.com/s?id=1599431939680132914&wfr=spider&for=pc[2018-08-20]。
(9)中国社会科学院日本研究所《日本经济的活力》课题组:《日本经济的活力》,第270页。
(10)平面工艺是在半导体硅芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程制造IC的工艺,由于所制成IC中的晶体管等元件都位于芯片表面层附近,整个芯片基本保持平坦,故被称为“平面工艺”,制作出的产品被称为“平面晶体管”(相对于“台面晶体管”而言)。现在平面工艺已成为制造IC和各种半导体器件的基本工艺技术。
(11)虽然基尔比比诺伊斯早五个月发明了IC原型(基于半导体元素锗Ge),但诺伊斯的发明是基于半导体元素硅(Si)(1955年高纯度硅单晶提炼技术已成熟,可用来替代昂贵的锗材料)。通过运用平面工艺,诺伊斯发明的IC将飞线与硅片连成一体,更好地适应了工业生产的要求,而基尔比的锗IC虽然引起美国空军的兴趣,但不适合大批量生产,半导体产业界对此反应并不积极。
(12)2000年,基尔比在发明集成电路42年后成为诺贝尔奖获得者,而诺伊斯于1990年去世,未能荣获这一著名奖项。参见:“The Integrated Circuit of Jack Kilby and Robert Noyce ”,http://history-computer.com/ModernComputer/Basis/IC.html[2018-08-22]。
(13)“Jack Kilby and the World’s First Integrated Circuit”,https://www.allaboutcircuits.com/news/jack-kilby-and-the-world-first-integrated-circuit//[2018-08-22].
(14)随着IC技术向大规模、超大规模集成电路发展,与IC制造相关的生产工艺多达600— 700种,与之相关的专利不胜枚举,只有在取得大量专利许可的情况下,批量生产集成电路才被允许。
(15)这是因为德州仪器公司与仙童公司对掌握的基本专利采取了不同的做法。1962年NEC之所以能从仙童公司获得平面工艺专利实施权,是因为该公司在20世纪60年代初就采取了向世界各国出售其平面工艺专利的做法。而德州仪器公司却不肯轻易出售基本专利,而是将其作为打入外国市场的手段。
(16)在单晶硅大圆片上制成数百块集成电路的工程称为“前工程”,将形成了数百块集成电路的单晶硅大圆片切割成一块块面积只有100—200平方毫米的集成电路芯片并进行封装测试等的工程称为“后工程”。
(17)美国公司在东南亚容易招募到IC后工程所需要的年轻女工(一般15—25岁),女工还可以“三班倒”(这有利于提高设备利用率,在发达国家一般是不允许女工上夜班的),有关劳动安全的法规也不严格(这有利于企业减少开支),特别是每小时工资仅为美国工人的1/20甚至1/25。参见: Howard D.Samuel,“Mnltilateral Trade Negotiations”, Houring and Urban Affairs,April 4,1979。
(18)当时日本电子电机大企业也向东南亚地区转移生产能力,但主要是收音机、电视机、冰箱等家用电器的生产或组装工厂,极少有IC工厂。这说明在日本半导体企业看来,IC与家用电器等在技术水平和要求方面不属于一个档次,不宜为了追求廉价劳动力而轻易转移到东南亚等地进行生产。1984年笔者赴九州考察时,九州已有一贯工厂13家,包括封装测试和IC材料、生产设备工厂在内的协作厂六七十家,后来发展成650家IC相关企业协同发展的基地。
(19)IC是典型的“轻薄短小”产品,按每公斤价格计算,IC的价格是彩电的60倍以上。参见:Kunio Yoshihara,Japanese Investment on Southeast,Asiq University Press of Hawaii,1978,p.134。当时未封装的IC价值超过相同重量的黄金,因此适于空运(运费仅占产品价值的极小部分)。
(20)《日本半导体发展史》,http://www.eefocus.com/component/409902/p2[2018-08-24]。
(21)大道康則『日米半導体■争』、教育社、1980年、51頁。
(22)IBM 的“未来系统”(FS)项目于1971年9月正式启动,随着时间的推移,其他几个研究项目也合并到FS项目中或与之挂钩。然而,由于计划实施不顺利,该项目在1975年2月被取消。日本人对该项目的了解很有限,只是将这个“云里雾里”的项目当作激发人们“同仇敌忾,众志成城”追赶IBM的激情的手段。
(23)这应该说不是耸人听闻,从20世纪80年代日美技术摩擦的激烈程度看,美国对被它定位为“挑战者”的国家下手确实够狠。此内容源自笔者1984年访问曾任日本“超大规模集成电路技术研究组合”行政负责人的根桥正人的采访记录,以下关于“组合”的未注明出处的信息来源同此。
(24)1958年刚发明IC时,一块IC仅包含两个晶体管,加上电阻、电容等,被“集成”到一块半导体芯片上的元件总共不到十个,换句话说,全世界的IC是从集成度=10出发的。到了20世纪70年代,IC发展到大规模集成电路,其集成度上千。然而,要实现超大规模集成电路,就要使集成度达到十几万乃至上百万,而容纳如此数量元件的芯片面积与集成度=10的那个时代相比却大不了多少,为此需要非常精细的加工工艺。
(25)“Semiconductor History Museum of Japan”,http://www.shmj.or.jp/english/index.html/[2018-08-28].
(26)Hays J.,“Japanese Electronics Industry:History,Semiconductors,Decline and Competition from Apple,China and South Korea”,Facts and Details Database,April,2012.
(27)Okimoto D.,Sugano T.,Weinstein F.,and Flaherty M.,Competitive Edge:The Semiconductor Industry in the U.S.and Japan,Stanford University,1984.
(28)Gerald J.Hane,“The Real Lessons of Japanese Research Consortia”,https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02174801[2018-08-30].
(29)Okimoto D.,Sugano T.,Weinstein F.,and Flaherty M.,Competitive Edge:The Semiconductor Industry in the U.S.and Japan,Stanford University,1984.
(30)Flamm K.,Mismanaged Trade?:Strategic Policy and the Semiconductor Industry,Brookings Institution,1996.
(31)当今,在制造军舰、战车、飞机、导弹、航天器等产品的总成本中,集成电路成本分别占22%、24%、33%、45%、66%。转引自:《集成电路热点问题讨论》,https://wenku.baidu.com/view/0fe55795581b6bd97f19eaa9.html[2018-09-29]。可见,国家间的军事实力对比在很大程度上是系统能力和芯片实力的较量。
(32)《美国是如何摧毁日本的芯片产业的?》,http://blog.sina.com.cn/s/blog_593ae7d70102yh f3.html[2018-08-06]。
(33)2017年号称全球DRAM 三巨头的三星电子、SK海力士、美国美光等三家芯片企业,占全球DRAM市场份额的96%,前两家韩国企业合计占73%。
(34)如英国ARM公司,全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM设计的架构;美国AMD公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器等;美国高通公司为全球3G、4G与5G技术研发的领先企业,世界上一半手机装的是高通的芯片;美国博通公司是苹果手机的芯片供应商,手机芯片供应量排世界第二。
(35)“Sayonara,Japan Semiconductor Inc”,https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=132941 8[2018-08-12].
(36)董毅智:《亚洲芯片行业先驱国的芯片发展历程,有哪些值得国产芯片行业借鉴的地方?》,https://www.pintu360.com/a51327.html[2018-08-15]。
(37)“RENESAS IN $6.7 BILLION DEAL FOR IDT TO BOOST CHIPS FOR SELF-DRIVING CARS”,https://www.bitchute.com/video/NGcAC2lneJUi/[2018-08-15].
(38)“Automotive Chip Manufacturing in Japan Drives Innovation”,http://www.semi.org/en/automotive-chip-manufacturing-japan[2018-08-15].
(39)“Renesas Electronics Unveils World’s First On-chip Flash Memory Microcontroller Featuring Advanced 28nm Embedded Flash Technology”,https://www.renesas.com/cn/en/about/press-center/news/2018/news20180327.htm[2018-08-16].
(40)“Sony Releases 48MP Stacked CMOS Image Sensor”,https://securityelectronicsandnetworks.com/articles/2018/07/27/sony-releases-48mp-stacked-cmos-image-sensor/[2018-08-18].
(41)第一代半导体是硅,主要解决数据运算、存储的问题;第二代半导体是以砷化镓为代表,被应用于光纤通信,主要解决数据传输的问题;第三代半导体以氮化镓为代表,它在电和光的转化方面性能突出,在微波信号传输方面的效率更高,所以被广泛应用到照明、显示、通信等各大领域。参见:《让氮化镓走下神坛》,https://www.tech-domain.com/article-12144-1.html[2018-08-18]。
(42)“GaN Semiconductor Device Market-Segmented by Type (Power,Opto,RF),Device (Transistors,Diodes,Rectifiers),End-user Industry (Consumer Electronics,Automotive,Aerospace & Defense)and Region-Growth,Trends and Forecast (2018-2023)”,https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/gan-semiconductor-devices-market[2018-08-20].
(43)“Toshiba Announces New Analog Output IC Photocoupler for Automotive Applications”,https://toshiba-semicon-storage.com/ap-en/company/news/news-topics/2018/07/opto-20180705-1.html[2018-08-15].
(44)“Socionext Inc.”,http://www.socionext.com/cn/download/catalog/AD00-00001-16Z.pdf[2018-08-20].
(45)2012年2月日本仅存的DRAM生产商尔必达公司因长期亏损而宣布破产,意味着日本在DRAM的竞争中彻底被淘汰。
(46)参见崔健、陈庭翰:《日本主要电子企业生产经营战略性转变分析》,《现代日本经济》2016年第5期。
(47)“Foundry Challenges in 2018”,https://semiengineering.com/foundry-challenges-in-2018/[2018-08-22].
(48)5G 手机芯片的开发竞争正在高通公司、英特尔、三星、华为、中国台湾联发科等供应商之间展开,参见:《5G 手机芯片供应商竞争加剧》,http://baijiahao.baidu.com/s?id=15900926434736771 60&wfr=spider&for=pc[2018-08-22]。
(49)“IoT Market 2018 Forecast Size”,https://www.postscapes.com/internet-of-things-market-size/[2018-08-22].
(50)“The Fourth Industrial Revolution is Here-and It’s Reshaping Everything”,https://www.blogs. conduent.com/2018/03/06/the-fourth-industrial-revolution-is-here-and-it’s-reshaping-everything/[2018-08-25].
(51)蒋平:《一文带你了解2018年全球工业机器人发展前景! 》,https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/180408-df8b1cd6.html[2018-08-30]。
(52)《2018全球服务机器人市场专题研究报告》,http://www.iimedia.cn/61919.html[2018-09-11]。
(53)“Robotics and Chip Industries in Japan ”,http://www.semi.org/en/robotics-and-chip-industries-japan[2018-09-05].
(54)为了宣示日本在机器人技术领域的优异表现,东京将在2020年举办夏季奥运会的同时,举办机器人奥运会。参见:“Japan’s Semiconductor Industry Leads in Robotics”,https://www.microsi.com/japans-semiconductor-industry-leads-robotics/[2018-08-30]。
(55)从2015年到2016年,世界上机器人使用量增长最快的是中国,所进口的工业机器人70%来自日本,只有8%来自国内机器人生产商,参见:“Chinese Robots are the Future”,https://www. etftrends.com/robotics-ai-channel/chinese-robots-are-the-future?utm_source[2018-09-05]。
(56)“Robotics and Chip Industries in Japan”,http://www.semi.org/en/robotics-and-chip-industries-japan[2018-09-05].
(57)《2020年全球服务机器人行业市场规模分析预测》,http://www.chyxx.com/industry/201708/551013.html[2018-09-05]。
(58)“Japan’s Robot Strategy was Compiled”,http://www.meti.go.jp/english/press/2015/0123_01.html[2018-09-06].
(59)分别是硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩、光刻胶、药业、靶材料、保护涂膜、引线架、陶瓷板、塑料板、 焊线、封装材料等。
(60)太阳能电池使用的高纯硅要求达到99.9999%、即“6个9”的水平,中国生产的太阳能电池高纯硅占全球市场一半以上,至于中国使用的“11个9”的高纯硅,约99.97%(2018年)依赖进口。这是反映中国在全球产业链上位于中低端的一个例子。参见:《关于芯片之争,终于有人说出了本质》,http://www.eeworld.com.cn/mp/EEWorld/a51998.jspx[2018-09-24]。
(61)目前中国还不具备300毫米硅晶圆的生产能力,一直依赖进口,国内的总需求约为每月45万片,预估到2020年中国300毫米硅晶圆的月需求量为80万—100万片。
(62)《全球十六大硅晶圆生产厂商排名》,http://www.360doc.com/content/18/0525/17/36743738_756983364.shtml[2018-09-05]。
(63)犬墁正智「半導侉产业における日本企业の现状分析と■品戬略マネジメント」、https://www.soka.ac.jp/files/ja/20170419_154259.pdf[2018-08-05]。
(64)2016—2018年时有专家认为,摩尔定律正在消亡,因为将已经缩小到几纳米的晶体管再缩小下去,实在是太难了,“现在是时候任命(摩尔定律的)继任者了”。参见:“Moore’s Law is Dying-So Where are Its Heirs?”,https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2018/03/09/moores-law-is-dying-so-where-are-its-heirs/[2018-09-05]。
(65)IC的“线宽”通常可理解为所加工的电路图形中最小线条宽度,集成度与线宽有对应关系,即集成度越高,线宽会越小,所以,“线宽”也常用来表示IC制造技术水平的高低。
(66)“Qualcomm and Samsung Collaborate on 10nm Process Technology for the Latest Snapdragon 835 Mobile Processor”,http://news.samsung.com[2017-02-11].
(67)《关于芯片之争,终于有人说出了本质》,http://www.eeworld.com.cn/mp/EEWorld/a51998. jspx[2018-09-24]。
(68)朱贻伟:《中国集成电路产业发展艰难历程回顾》,http://www.eeworld.com.cn/manufacture/article_2018060826306_3.html[2018-09-24]。
(69)转引自《中国芯片的真实情况,这篇文章说透了》,http://tech.ifeng.com/a/20180925/45179288_0.shtml[2018-09-30]。
(70)中国曾在20世纪60—80年代从日本东芝、富士通等公司引进IC技术,笔者在1967—1968年参加过从日本引进小规模IC生产线工作。当时引进采取“交钥匙工程”方式,日方负责设备安装、试车及初步操作运转后,将引进项目的“钥匙”交给中方单位,由中方开始运营。不过刚开始使用这套设备,一名工人用镊子夹住棉花球擦拭光刻机镜头时,不小心把镜头划伤,由于光刻机是全生产线的核心,镜头又是光刻机的核心,结果导致整条引进生产线报废。这是当年中国在引进工作中只注意引进硬件(设备和仪器)而不注重引进软件(技术和管理)导致引进未能发挥应有作用的一个典型例子。其后,中日在集成电路领域也开展过一些较大规模合作,例如1994年首钢与NEC成立“首钢日电”,1998年上海华虹微电子公司与NEC成立“华虹NEC” (中国大陆第一条8英寸代工生产线)合资公司,另外中国多年从日本进口集成电路及其制造设备和材料等。
(71)《中国十年进口美国等芯片金额高达1.8万亿》,https://www.unjs.com/zuixinxiaoxi/roll/12553.html[2018-09-24]。又及,2017年中国芯片进口额为2601亿美元,出口仅669亿美元。
(72)“Leading Semiconductor Companies from 2014 to 2016,by Sales Revenue (in billion U.S.dollars)”,https://www.statista.com/statistics/283359/top-20-semiconductor-companies/[2018-09-25].
(73)马宾:《像老一辈无产阶级革命家抓“两弾一星”一样,下决心把电子信息产业抓上去》,http://www.globalview.cn/html/history/info_26022.html[2018-09-24]。
(74)X指为了满足用户需求、解决社会问题的芯片具体应用,如工业机器人、服务机器人、人工智能、物联网、5G智能手机、智能家居、可穿戴设备、虚拟现实、自动驾驶系统、智能汽车、智慧交通、智慧医疗、智能电视、智能音响、智能安防以及芯片的军事应用等。