158 日韓半導體戰爭

158 日韓半導體戰爭

2012年7月鎂光科技以25億美元的超低價格收購日本爾必達,隨後,鎂光市值從60億美元暴增至360億美元,成為爾必達破產的最大受益者。這終結了米國人和日本人之間長達50年的恩怨情仇,美日半導體戰爭畫上最終句號。

2015年12月米國鎂光科技以32億美元,併購在韓台半導體戰爭中的失敗者-華亞科技(台灣省南亞科和德國英飛凌合資)。

至此,米國人在全球DRAM內存市場成為僅次於韓國人的存在,全球DRAM市場份額從10%提升到25-30%。

在隨後的第二次、第三次全球半導體矽含量提升周期中。

米國人開始在微處理器CPU、邏輯、模擬晶片等發力並鞏固全球核心競爭力,使得米國人佔據了全球半導體工業產值的半壁江山。

最典型的就是英特爾,連續長達30年佔據全球微處理器CPU晶片的90%以上的市場份額,持續通過科技紅利投入,從286到586,從奔騰1到5等,壟斷全球PC和筆記本市場。

米國人充分分享第二、三次全球半導體矽含量提升周期中PC電腦、筆記本、手機等快速普及的市場紅利。

縱觀米國半導體工業70年的發展歷史,獨立自主的完整的半導體工業體系和完善的人才培養體系,才是大國、強國的發展之基礎。獨立自主的完整的半導體工業體系,就像武俠小說中老師傅的深厚內功,有了深厚內功,學什麼都會很快。

對於資料了解越多,知道的越深入,龐煖越意識到。天朝和米國半導體工業的差距,是全方位的差距,而不是僅僅一兩個環節。

自己就算拿到100億美金全款,全部投入半導體行業,在這種國家級的競爭面前,只是微不足道。

要知道,天朝的國家經濟,2016年一年投入在半導體相關領域的資金就高達1200億元。

但是,微不足道也可以貢獻自己的一份力量。

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米國完善的人才培養體系,特別是矽谷源源不斷的半導體人才,直到今天仍是米國半導體集成電路晶片產業最寶貴的資源,科技創新的源泉,科技紅利投入的有效保證。

就像武俠小說中,再深厚的內功,也需要根骨奇佳的徒弟呀。

日本DRAM和半導體工業產值在全球市場佔有率中的發展趨勢:官產學三位一體、舉國體制的國家力量、產業鏈上游延伸。

朝鮮戰爭的爆發,日本人獲得了米國的扶持。

從1958年日本北辰電氣(HokushinElectric)為NECNEAC-2201電晶體計算機,研製64K容量的MD-2A磁鼓存儲器起,到1988年日本登上全球半導體DRAM內存市場霸主。

一共經歷將近三十年。

日本人向米國學習,在米國人的扶持下初步建立自己完整的半導體工業體系,並形成了自身國家在科技突破上的研發體系。

1960年起日本形成「官產學」三位一體的體系,即政府、企業和大學聯合對集成電路技術進行攻關。

1960年日本人成功研製了第一塊電晶體集成電路;1963年研製MOS型電晶體。特別是1962年米國人對日本人開放當時全球半導體工業最先進的平面製造工藝技術,使得日本人幾乎一夜之間就獲得集成電路的生產製造技術。

這構成了日本半導體工業體系的雛形,一下子縮短了和天朝人的差距。

在第二次DRAM世界大戰-美日半導體戰爭中,日本制定了三步走的戰略:

確定目標、追趕、超越。

直到今天,日本人很多舉措為後世許多科技落後國家實現科技突破,提供很好的借鑒意義。

第一,探索和思考DRAM未來的演進方向,並確立目標以及演進路徑。

早在1972年日本人就對當時IBM「FS計劃」中提出的「1MDRAM」進行了探索和思考,而當時市場主流還處於1kDRAM時代,這在當時簡直是無法想像的。

但是。日本就以此為目標,確立了超大規模集成電路(VLSI)的技術演進路徑,而當時全球主流仍處於MOS電晶體技術路線中。

1975年日本人以通產省為中心的「下世代電子計算機用VLSI研究開發計劃」構想,設立了官民共同參與的「超大規模集成電路(VLSI)研究開發政策委員會」。

第二,官產學三位一體,制定國家項目進行重點攻關。

1976年日本啟動VLSI研究項目。1976年3月經通產省、大藏省等多次協商,日本政府啟動了「DRAM製法革新」國家項目。

由日本政府出資320億日元,日立、NEC、富士通、三菱、東芝五大公司聯合籌資400億日元。

總計投入720億日元為基金,由日本電子綜合研究所和計算機綜合研究所牽頭,設立國家性科研機構-VLSI技術研究所。

日本人官產學三位一體,協調發展,通力合作,齊心協力,針對高難度、高風險的研究項目,VLSI研究所組織多個實驗室以會戰的方式,調動各單位的積極性,發揮良性競爭,各企業之間技術共享合作,共同提高DRAM量產成功率。

期間申請的實用新型專利和商業專利,分別達到1210件和347件。

研發的主要成果包括各型號電子束曝光設備,採用紫外線、X射線、電子束的各型製版複印設備、乾式蝕刻設備等,取得了一系列引人注目的成果。

這為美日半導體戰爭,打下了堅實的產業和科研基礎。

第三,舉國體制,突破產業鏈上下游,特別是半導體關鍵生產製造設備。70年代日本雖然可以生產DRAM內存晶片。

但是,最為關鍵的生產製程設備和原材料主要來自米國,為了補足短板,日本人組織800名技術人員進行重點攻關,共同研製高性能的國產化DRAM生產設備,不僅實現64KDRAM和256KDRAM的商用化,也實現1MDRAM商用化的關鍵生產製程設備。

在DRAM生產製程設備攻關體系中,日本人團結一致、齊心協力,這種舉國體制的國家力量令人震驚。

這為後期美日半導體戰爭中,以集團軍作戰的方式在256KDRAM的決定性戰鬥中一舉打垮米國50家半導體聯盟的戰爭中立下赫赫戰功。

第一研究室,日立公司,負責電子束掃描設備與微縮投影紫外線曝光設備,室長:右高正俊。

第二研究室,富士通公司,負責研製可變尺寸矩形電子束掃描設備,室長:中村正。

第三研究室,東芝公司,負責EB掃描設備與製版複印設備,室長:武石喜幸。

第四研究室,電氣綜合研究所,對矽晶體材料進行研究,室長:飯塚隆。

第五研究室,三菱電機,開發製程技術與投影曝光設備,室長:奧泰二。

第六研究室,NEC公司,進行產品封裝設計、測試和評估研究,室長:川路昭。

直到2010年之前,日本的半導體設備指數和米國費城半導體指數BB值,是評估全球半導體行業景氣度的兩個關鍵指標。

1978年日本人發明64kDRAM,其問世標誌着超大規模集成電路(VLSI)時代的來臨,矽片直徑為100-125mm,晶片面積為26.6mm2,集成度為155000。主要技術為循環位線、摺疊數據線。

1980年日本人發明256kDRAM,矽片直徑為125-150mm,晶片面積為34.8mm2,集成度為555000,主要技術為三層多晶矽和冗餘技術。

在推進DRAM產業化方面,日本政府為半導體企業提供高達16億美金的巨額資金,包括稅賦減免、低息貸款等資金扶持政策,幫助日本企業打造DRAM集成電路產業集群,並最終一舉贏取第一次DRAM世界大戰-美日半導體戰爭的勝利。

在科技紅利之有效研發投入上,遠遠超過米國人,這才是日本人獲勝的本質。

1980開始第一次全球半導體矽含量提升周期進入加速期,作為全球最大消費市場的米國,以蘋果為代表的一批公司,推進了大型機、小型機向普通家庭的快速普及。

在一年時間內,米國家用電腦出貨量從4.8萬台,暴增到20萬台,家庭電腦的高速增長,對存儲器晶片產生了大量需求,日本人在DRAM核心技術的科技紅利領先,這給日本DRAM廠商帶來了搶佔米國市場的機會。

1980年,米國惠普公佈DRAM內存採購情況,對競標的3家日本公司和3家米國公司的16KDRAM晶片進行檢測,質量檢驗結果為:

米國三家最好DRAM公司的晶片不合格率,比日本三家DRAM公司的晶片不合格率,整整高出6倍。

三家米國公司是英特爾、德州儀器和莫斯泰克。

三家日本公司是NEC、日立和富士通。

三十年集聚一朝奮起,到1986年日本人佔據全球DRAM存儲器晶片市場80%份額,成為當時全球半導體產業的新霸主。

日本人的大獲全勝,為全球半導體發展天朝家樹立了一個成功逆襲的典範。

1985、1991年兩次簽署的《美日半導體協議》,雖然給日本人進行極大的制約,雖然米國人全力扶持韓國人,但造成日本人在1986-1997年的第二次DRAM世界大戰-日韓半導體戰爭中失敗,十年間斷崖式下滑的主要原因還是日本人在科技紅利之有效研發投入上的不足。

日本在64MDRAM關鍵技術有效研發投入上大大落後於韓國人,日本人就此錯失了第二次、第三次全球半導體矽含量提升周期,錯失PC、筆記本、手機等快速普及的市場紅利。

1985年開始日本經濟進入泡沫化,房地產就像打了雞血,全民進入炒房時代。1985年日本人砍掉近40%的設備更新投資和科技紅利投入,1986-1987年日本人有效研發投入從4780億日元下降到只有2650億日元,下降幅度達到80%,這就給了韓國人反超的機會。

日韓半導體戰爭后,日本人已無力回天。1999年富士通宣佈退出DRAM市場。曾經的三巨頭NEC、日立、三菱三家公司的DRAM部門合併,成立爾必達(Elpida)。

爾必達與天朝台灣省的力晶半導體建立聯盟以抗衡韓國人。

2008-2009年,中芯國際面臨台積電在米國的337調查和訴訟,爾必達無奈終止和中芯國際的合作,爾必達徹底失去最後的生機。

2010-2011年,爾必達陷入困境,連續5個季度虧損,申請破產保護。

2012年7月,鎂光科技以25億美金收購爾必達。

美日兩國半導體產業長達50年相愛相殺,恩怨情仇,就此煙消雲散。

爾必達的失敗,有外因,也有內部因素。爾必達自成立起,有三大內傷,埋下日後覆滅的因子:

第一,管理上官本位,三家合併后,管理崗位的分配並不是按照能力和職能進行分配,而是,任何崗位一定要共同參與,比如某一崗位,一正一副,如果正職來自NEC,那麼日立一定是副職。這種管理在現代企業發展史上也是奇葩了。

第二,研發文化的衝突,特別是技術路徑的分歧巨大。比如在64M升級到256MDRAM的技術攻關中,NEC強調技術體系的統一性,要求在64M的基礎上實現技術升級,而日立強調技術的創新和突破,要求採用新材料、新結構等新技術尋求技術突破。NEC認為統一性能保證較高的成品率,而日立則是優先考慮用新技術帶來突破,再去研究統一性問題。NEC強調統一性,而日立提倡突破性,這是兩種完全不同的研發文化,帶來的思維方式完全不同的,這使得DRAM關鍵技術研發上,爭吵不已、拖沓冗長,完全落後於韓國人的研發進度。

第三,工藝、設備等生產供應鏈的不兼容。爾必達成立后,沒有及時將關鍵工藝的供應鏈進行整合,比如清洗液和清洗設備,NEC、日立、三菱居然都是不同的,在關鍵技術研發上,甚至出現了NEC研發中心開發的新技術,根本無法完全應用於日立的生產體系中,這使得NEC研發中心開發新技術后,需要先經過日立研發中心的調整和驗證,才能夠應用於原來日立的生產工藝體系中。

2016年5月,日本東芝與米國閃迪(SanDisk),合資建設12英寸晶圓廠,投資超過40億美金,主要生產48層堆疊的3DNAND快閃記憶體晶片,希望能夠和韓國人再次較量一場。

然並卵,依舊無法抵禦於依託天朝大陸市場戰略縱深的三星,2017年,東芝出售半導體存儲器。至此,日韓半導體戰爭畫上最終句號。

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