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冯昭奎:日本半导体产业缘何能赶超美国

作者:冯昭奎     时间:2018/12/14 16:32:16

中国社会科学院日本研究所研究员冯昭奎在《日本学刊》2018年第6期发表《日本半导体产业发展的赶超与创新》(全文约3.1万字)。

 

冯昭奎认为,战后日本半导体产业迅速发展并赶超美国,其主要原因有: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20世纪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”;开发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技术和产业的迅速发展;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。

 

2018年4月中兴通讯公司被美国制裁事件,激发了中国广大民众对半导体技术的关注,期待中国在半导体芯片等“核心技术”上取得突破。回顾二战后日本半导体产业赶超美国并实现技术创新的历程,吸取其中所蕴含的经验、精神和教训,或可能对我们思考如何加快中国的芯片技术发展有一定参考价值。

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。主要发展阶段包括:通过引进美国晶体管技术,开发半导体收音机等民用产品,促进晶体管工业的发展;以电子计算器等民用电子产品打开集成电路的广阔市场;启动“超大规模集成电路技术研究组合”,实现成功跳跃。

战后日本半导体技术得以迅速发展,与20世纪50年代美国为应付苏联威胁的战略需要,对日本半导体产业提供慷慨援助是分不开的(早期美国对日本“技术慷慨”的另一原因是当时美国根本没把日本当作竞争对手)。例如在20世纪50—60年代,日本工程师被允许频繁参加国际会议和访问美国公司,能相对自由地接触到美国半导体生产现场,而中国的半导体事业却一直受到美国管控出口产品的阻碍。与此同时,美苏冷战格局使日本得以趁美国忙于对苏军备竞赛而疏于发展民生技术之际,成功地从美国持续引入先进技术,并凭借开发众多民生产品夺得了对美竞争优势。可以认为,处在战后美苏争霸夹缝之中的日本是冷战格局的最大受益者,冷战格局下的日美同盟关系成为日本的巨大利益源泉。但是,美国早期的“帮助”只能说是日本半导体产业迅速发展的“外因”,更值得关注的是促使日本半导体产业迅速发展乃至赶超美国的主要“内因”。

(一)国家扶持

半导体关系国家经济的整体效益和国家安全,围绕半导体技术和产业的竞争带有国家间竞争的性质,因此国家强力干预本国(甚至外国)的半导体技术和产业发展成为普遍现象。如前所述,在日美两国的半导体产业发展过程中,“国家扶持”都起了十分重要的作用。在美国,所谓“国家扶持”,主要体现在美国军方如同抓洲际弹道导弹等顶级战略技术那样狠抓半导体技术发展;而在追赶美国先进技术的日本,“国家扶持”主要体现为通商产业省对民间企业引进和消化美国先进技术进行产业政策引导和扶持。20世纪60年代,日本政府对尚处于幼稚产业状态的IC产业坚决实施严格保护政策,直至其成长到足以同美国产品竞争的水平,才逐步放开本国IC市场;70年代后半期,日本政府又选拔具有出色的综合知识和协调能力的牵头人,将本国主要半导体企业团结起来共同研究VLSI基础性技术。显然,如果没有日本政府相关部门的保护和扶持,即便作为美国同盟国的日本,其IC产业也会在发展初期遭到美国竞争对手的无情摧残。但必须强调的是,日本半导体产业发展最重要的推动力不在于“国家扶持”,而是日本半导体企业自己“争气”的结果。

(二)人的因素

与美国既依靠本国科技人才、又广泛吸纳包括中国在内的世界各国高科技人才(包括发明家和创新型技术人才)的做法不同,日本半导体技术发展归根到底是依靠本国科技工作者和民间企业付出艰苦卓绝努力的结果。从1948年日本电子产业的先觉们组成“轮读会”废寝忘食地集体研读英文资料、紧密跟踪半导体理论和实践的最新发展等事实可以看到,日本科技工作者对发展新技术有一股持久不懈的“着了迷”的劲儿。日本有大批半导体科技工作者将半导体研发、设计与制造作为毕生为之奋斗、体现人生价值的崇高事业,他们奉行“拜技主义”和“终身主义”(一辈子就干这一件事),而不是“拜金主义”、机会主义(为了抓住个人挣大钱的机会而跳槽)。

IC芯片的制造流程很长,只要有一道工序出问题,就可能毁掉前期成果,造成前功尽弃的巨大损失,因此具有极强的工匠精神、团队精神和敬业精神的高素质工程师、技能工和企业经营者等“人的因素”无疑是发展芯片技术的最重要因素。在战后,富于工匠精神的日本企业及其员工能数十年如一日地专注于某一技术领域苦心钻研,富于团队精神的工程师与车间工人经常一道追求技术革新、开展合理化建议活动,努力提高成品率(这是提高产品性价比和出口竞争力的关键),而富于敬业精神的企业经营者则善于通过管理将技术革新和合理化建议汇聚成集体智慧的结晶。概言之,优秀的半导体科技工作者、素质良好的技能工人和出色的企业经营者,构成了日本迅速赶超美国先进技术所需的人才队伍的“绝配”。

(三)构筑完整的半导体产业链

为制造大规模乃至超大规模集成电路,需要包括芯片制造工艺及设备、原材料等在内的成百上千种技术,需要众多不同专业的技术围绕制造IC这个核心相互衔接和融合,构成高效的半导体全产业链。战后日本依靠长期推进工业化的雄厚技术积累,不仅迅速发展起属于自己的IC生产基地,而且迅速扶持培育出“尼康”“佳能”等制造光刻机等IC生产设备的企业,以及“信越化学”等制造硅晶片等半导体材料的企业,从而形成了独立自主、相互衔接的包括“材料—晶圆—设备—制造—封装测试—应用”等环节的全产业链。尤其是经过1976—1980年“超大规模集成电路技术研究组合”的推动,IC产品制造企业与IC设备制造企业之间形成了相互协作关系,有效促进了高性能生产设备的研发进程。可见,在完整的半导体产业链中,日本的IC产业、IC生产设备产业、IC材料产业相互提携,相互促进,共同成长为面向世界的重要出口产业。

(四)善于运用市场竞争的推动力

由于大众化消费品的市场竞争非常激烈,企业对新产品开发或质量管理稍有懈怠,就会被竞争对手甩在后面甚至被市场淘汰。日本很善于通过开发利用晶体管和IC的大众化消费品来促进半导体技术的发展。在市场竞争压力的推动下,日制半导体产品的质量和可靠性日益提高并达到优于美国的水平,不仅赢得了民生产品市场,还吸引了美国军方从日本优秀的民用半导体产品中“选拔”军用半导体产品。而美国追求武器装备小型化、信息化和精确化的需要,又成为推动日本半导体技术进一步发展的新动力。在20世纪90年代初爆发的海湾战争中,美军所使用的武器装备上必不可少的IC芯片有80%是日本生产的。这意味着,尽管日本主要依靠民生产品市场促进半导体产业发展,但80年代以后美国的军事需求也有力地推动了日本芯片技术发展,而且日本国内对芯片技术的军事需求也有所增长。芯片技术的政治、战略色彩日益浓厚。

当今的IC产业,是一个“超高技术、超高投资、高度风险、竞争激烈的产业”,是一个更新换代最快的产业,是难度超过“两弹一星”、竞争异常激烈的产业,是一个对国家安全战略极其重要的高科技产业。为制造超超大规模集成电路,需要包括芯片设计、制造、封装测试、设备、原材料等在内的成百上千种技术及相关产业综合协调,通过大力提高成品率,才能制造出具有高性价比和出口竞争力的芯片。从所有这些技术与产业构成的产业链整体来看,中国与美国等技术先进国家相比,估计芯片设计大约相差5—10年,芯片制造大约相差15—20年,芯片生产设备大约相差10—30年。这种差距之所以存在,归根到底在于中国依然是发展中国家,尚未完全实现工业化和现代化,而美国的核心技术优势是以长期工业化积累和深厚现代化生态作为后盾的,是以其西方同盟体系中的日本、荷兰等技术先进国的协助为条件的。还有,美国等发达国家在长期发展芯片技术过程中形成了保护知识产权的完整法律体系,不仅可用来保护自身知识产权,也可成为打击对手的手段,对后来者的发展形成壁垒。

中国半导体技术的发展经历了“风浪和危难远超想象”(胡启立语)的曲折历程,经过广大“半导体人”的数十年努力拼搏(包括与日美等国家以及台湾地区相关企业的合作),中国在半导体芯片设计、中低端IC(比如电视机等家用电器遥控器使用的部分芯片)制造以及军用、航天用特殊芯片方面取得了很大进展,但在不可缺少、无法替代的高端通用芯片技术方面仍受制于人,整个芯片领域严重依赖进口,每年消耗全球30%以上的芯片,但在2017年全球芯片制造商前20名中却没有一家中国公司。这种局面必须加以改变!日本半导体产业学习强者并超越强者的奋斗精神、毅力及其经验值得重视,尤其是日本一次又一次地开拓应用半导体的、有巨大市场需求的大众消费品来推动半导体工业发展的经验。

 

(中国社会科学院日本研究所《日本学刊》特稿,仅代表作者个人观点。如需转载,请注明作者姓名及出处)


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