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日本半导体的“昭和陷阱”
CV智识©5UlZ1u\-rj0lV本文来自微信公众号： CV智识（ID：CVAI2019） ，作者：杨健楷；编辑：张丽娟，头图来自东方ICJ }^'A3FF v H
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“股价和地价将会无限上涨的‘超现实’消失了，日本站在悲惨遭遇造就的废墟之中，终于从噩梦中醒了过来。”
日本半导体的惨败已是不争的事实。
2013年， 在NHK《日本制造反攻的剧本》节目中，日美贸易战期间负责与美国交涉的通产省官员表示：因为来自美国的压力， （通产省） 在推行支持半导体产业发展的政策时遭遇阻力。在美国从日本那里照猫画虎，成立了Sematech （半导体制造技术战略联盟） 之后，美国半导体在1993年成功反超了日本。 i Y `n A8M7y e8D
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言下之意，日本半导体产业之衰败，是因为美国施压，日本的产业政策无法施展。
但因为日美贸易摩擦而签署的日美半导体协议，早在1996年即失效。而根据经产省 （前身为通产省） 的统计数据，日本集成电路的出口额在日美贸易战后屡创新高，直到2007年之后才出现了明显的下降。
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近期，日韩之间聚焦于半导体的贸易之争，每日反转：“韩国国运迎来转折点”、“日本半导体隐忍数十年上演复仇大戏”、“日本才是隐形冠军”、“三星已在欧洲找到替代材料”…
不同于隔岸观火者的隔靴搔痒，日本产经学者对于本国半导体产业的衰败是痛心疾首的。G B:L%E oC A
日本学者汤之上隆在其《失去的制造业：日本制造业的败北》中认为，日本的电子领域要重振雄风，就必须先老实承认自己“输了”。
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贸易摩擦“狼来了”的故事固然好听，但谋杀日本半导体的，就是日本自己。"u@$^*F7_dY&F
“昭和陷阱”
从1971年英特尔发明1KB的DRAM，到日本在80年代中期超过美国，1986年占据80%的DRAM市场份额，英特尔退出DRAM竞争，日本半导体的称王之路只花了不到15年的时间。
模仿式创新和精密的质量管理，是日本DRAM产业在短时间内称王的法宝。j'~6R1M'v)CW.U s
DRAM本身是一个非常标准化的产品，容易被后来者通过模仿来超越，尤其在DRAM刚发明的时候。F5jI!@U7z:grw
英特尔在先后研发4KB、16KB、64KB的时候，反复遇到了被后来的模仿者侵占市场的问题，到了256KB产品，英特尔产品的市占率更是低至不到1%。无奈之下，英特尔停止了对1MB规格DRAM的研发，并于1985年从DRAM市场退出。
在日本企业扎堆以模仿攻破英特尔创新壁垒的时候，他们正身处大型机时代。大型机经久耐用且价值数亿日元的特性，决定了整机里面的DRAM也是必须高度可靠、耐久使用的。当时的大型机厂商，要求DRAM要有25年保质期。OQ6O z1Xt t*G
日本半导体制造商也真的造出来了，为什么？因为美国人是他们的老师。6F7M l(C[J:|i}
在上世纪50年代初期朝鲜战争的时候，日本作为“亚洲工厂”为美国供应军火物资。为了达到军需品的质量标准，日本人认真学习了一位美国质量管理导师—戴明的著作。
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戴明的核心理念，是产品应该在生产的时候就避免出现瑕疵，而不是生产完了再找问题，这个生产理念没有获得美国人的认可，但是日本人一直遵循。'\z w l M:u3E
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到了1980年，惠普公司表示，日本DRAM产品的良品率在验收测试中要高于美国。日本人师法美国人，模仿、研究了不到十年时间，就生产出了质优价廉的DRAM产品，并供应给美国大型机厂商，将美国的DRAM同行冲击的一塌糊涂。
追求高质量产品的技术文化渗透到了日本半导体企业的血液，来自美国人的夸奖，也使他们开始相信“日本技术第一”的神话。对这个神话的信仰与践行，却悄然为日本半导体企业埋了一个不小的雷。
当日本企业还在忙于追踪大型机、沉迷于25年保质期DRAM的时候，IBM在1981年发布了小型机IBM-PC。1982年，NEC推出了能够处理日文的PC-9800系列个人计算机，占据了日本一半的个人PC市场。
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但日本封闭的PC产业没有持续多长时间。日文处理的技术壁垒在1990年被IBM攻破，90年代中后期，Windows系统的出现、海外廉价机和互联网的普及，摧毁了在封闭温室下生长的日本PC产业。
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这对于日本半导体产业也是一个历史性的转折点。在即将到来的个人电脑时代，日本半导体企业失去了最后的筹码。Q)BrO Q@s:y
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包括NEC、日立、富士通等在内的日本制造业企业，都是垂直一体化的整合分工模式，他们同时生产半导体和整机。qh ] {1rz*iN D
除了日本的整机厂商，没有多少PC公司，愿意把日本人用25年保质期技术生产出来的昂贵DRAM装在自己的机子里面，因为个人电脑的寿命不过5年时间，也不需要多高的品质。T(lk_*o7zb$k
身处大型机时代“技术最强”的神话之中，日本半导体企业远未醒悟。而在隔海相望的韩国，一家野心勃勃的企业正在偷师日本，而傲慢的日本人，却全然没有注意到他的存在。m(Gi](e2? NM
1989年，平成年号启用，日本的半导体产业掉在了“昭和陷阱”里，韩国人要追上来了。;B"O0{"k} zYf%j;H
三星谍网0TK*Z]\l RJ
商业间谍案发生在自己身上是一种什么样的感受？
汤上之隆1987年进入日立成为半导体技术人员，在尔必达经历了日本DRAM产业的最后尝试，被迫于40岁提前退休后，他投身半导体产业研究。根据他自身的研究经历，他怀疑富士通有一些日本人在帮三星做事。e+s,r V2_"gHC
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他发现，在前田和夫于2004年发表的半导体通俗著作中，竟然有他在Selete （由东芝、日立、NEC等成立的半导体民间联盟） 期间所写的内部保密材料。并且，引用的未经公开发表的内容相隔时间极短，前田和夫与汤之上隆也素不相识。H [9@o0n*X
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汤之上隆怀疑，前田之所以能做到如此快捷全面的搜集关涉半导体的保密信息，是因为他与其他一些日本半导体人士一样，其中包括富士通的高管，都是三星在日本组织成立的顾问团的一员。o9W$Pi(^4C
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这个顾问团很有一些来头，并且在日本半导体界织就了一张神通广大的情报网。
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三星DRAM大业的建立，和日本人有不少关系。1983年，三星接受夏普的技术转让，建立了DRAM一厂，初步尝到了甜头，但之后的二厂栽了跟头，因为成品率太差，建厂失败。到了三厂，三星花高价组建了一个由日本专家组成的顾问团，好“让钱发挥作用”。90年代，三星还承接了NEC派过来的DRAM订单，学到了NEC先进的量产方法。2N`h:h _
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日韩半导体界的“交流”由此十分频繁。~:b-c,?,ej"[d*I ` i
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据传，在八九十年代周末由日本飞往首尔的班机中，坐满了日本的半导体工程师。汤之上隆猜测，一些灰色、甚至是黑色的情报交易，由日本的顾问团在中间暗箱撮合。而一条最新情报的标价，是一条100万日元。k p1gy8N3W6m
对于日本半导体企业的最新情报，三星尤其热衷。1998年，日立的1GB规格DRAM正处于研发阶段，当时正在日立工作的汤之上隆便听说了试制样品落到了三星手里，而日立不过试制了十几个样品。1FPB }*G5c
日本顾问团只是三星庞大情报网的冰山一角，除了这种或灰或黑的情报交易，三星尤为注重市场调研，并网络相当数量的全球优秀人才以洞察市场先机。-Q J0l-Xn\ J;]
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三星与日本半导体企业市场调研人员的体量，相差有数十倍之巨。日常的数据统计，并非这些市场调研人员的首要工作。他们的主要职责，在于感知并准确预测市场需求。zaV;s$Z q&My9e
一个市场调研专员被派到中国来，他要在中国住上一到两年，学会讲普通话、吃中国饭、了解中国人的喜好，做完了这些功课，再确定三星应该给中国人生产何种DRAM产品。 M5d&W h@y
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要做到精准的需求预测，离不开天生的直觉，这种市场嗅觉无法经后天的教育培训得来。因而，即便是三星董事级别的高管，每年都需要不设顶薪，为公司物色一名这样的人才。毕竟，一个市场决策，可能直接决定了今后的资本开支计划，钱一花出去，就找不回来了。2}#W:u4Q+pP1@$d
而在这些顶级人才进入公司后，迎接他们的是更残酷的竞争。一个惯例是，如果40岁还未当上部长，就必须从公司滚蛋。激烈的内部竞争，让身居高位之人都不可丝毫懈怠。
与之不同的是，在日本半导体企业内，各部门之间的鄙视链是：研发、量产、市场，这种分工高下就类似于中国古代的“士农工商”，观念之根深蒂固，很难动摇。如果一个研发人员被调到了市场部门，那他一定认为自己没前途，要完蛋了。"o p-j `6c
除去分工高下之别，日本的半导体产业人员在走向高位之后，便逐渐远离一线车间，不再了解最先进的技术，有如隐士一般。&L.?&n3YY o-{%r9w&e
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这造成的一个问题，就是每个职能口，实际上都被能力不逮之人所占据，有能力的普通职员，早早的就不干技术活儿了，当了领导，却又离市场太远，这便不能履行他在公司的领导职能。6V"Nj K;K }
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分工如此割裂，便可以解释为何日韩半导体企业之差距，会越拉越大。nhq,G!E%X-d&l~%BG
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在三星以其严密庞大的情报网偷师日本老师之技术产品、以优秀的市场调研团队把握电脑行业之变化、以廉价生产技术提供的DRAM冲击市场之际，日本半导体企业节节败退。:C\4aS3JB"Qk
到了90年代末，各大日本半导体企业已无法承受DRAM业务带来的亏损，单个公司生产也不再具备规模经济。东芝、富士通、三菱退出竞争，日立和NEC分拆其业务，合并成立了尔必达。Kd/D+i z
这是日本DRAM产业，也是日本半导体产业最后的希望所在。 Z0H'zO i S_
最后一战*ofM)M Ep
2000年2月，正值职业生涯顶峰的汤之上隆毛遂自荐，自愿从日立借调至尔必达。一年时间，汤之上隆在尔必达内部日立与NEC的派系斗争中失败，随后被扫地出门。
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这一年的时间，使汤之上隆深刻的认识到日本半导体的短板。
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汤之上隆认为，日本DRAM产业被“团灭”，不是因为半导体制造商们造的DRAM质量不行、不够耐用，反而是因为日本的DRAM太好了，精益求精导致成本居高不下。]QNn \?D
从1999年底合并成立，到2012年破产被镁光收购，尔必达在这13年间一直没有掌握用低成本生产技术来制造廉价DRAM的方法。]1s4ll0~q&C
那么，尔必达的DRAM生产成本为什么一直居高不下？%b(JF~{
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这得说到尔必达公司内部的三大派系。尔必达由日立、NEC合并而来，一开始分为两派，日立系擅长新技术研发，NEC系则擅长高成品率的量产。5b%P _A ]
后来公司招了三菱系的人进来，三菱在大型机DRAM时代垫底，因为技术不行、钱也不够，三菱系只好把竞争力放在组织能力和团队合作上，以依靠人的优势在低成本DRAM拼出一块市场。
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尔必达合并之初，日立系与NEC系打得不可开交。2002年11月，坂本幸雄就任新社长，日立系大败，NEC占领了包括研发、量产在内的重要地盘。Q1zlx)H6Ov
擅长量产的NEC系，分工极其细化。对于一个细分的技术口，NEC的技术人员是日立的3-5倍，是三菱的10倍。:WH;og'oc
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即便再小的领域，NEC系会做的十分彻底，工作量不减反增。对于一个技术，他们会对每个参数事无巨细的进行调整、观察，并拿出相当于日立10-20倍的晶圆数量进行实验。工作量如此之大，以至于NEC系的员工每日加班到凌晨，早上八点半按时上班，周末两天依旧加班。
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为了达到DRAM的高成品率，尔必达延续了日本半导体企业昂贵的设备使用习惯。公司每道工序都设置了专用设备，用着同一台设备，尔必达的晶圆吞吐量只有三星的一半。
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因尔必达DRAM芯片面积稍大于三星，即便前者达到了98%的成品率，比三星要高15%，但生产出的每一片晶圆，能切割出来的DRAM芯片数量依旧是少于三星的。如此一来，分摊到每一个芯片上，尔必达的折旧成本相当于三星的两倍。D j e[j Vc
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人员冗余、制造工序复杂、最大的成本项设备折旧成本高企，尔必达亏损度日。
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2005年，尔必达破天荒地实现了3%的营利润率，但三星的营业利润率为30%，两者之间差了十倍。对于尔必达来说，这3%的超低利润率，景气上升周期尚可勉力维持，一到金融危机DRAM量价双杀、必须勒紧裤腰带过日子的时候，原本体质羸弱的企业会被瞬间击倒。
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当然，尔必达不是没有扭转命运的机会。
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公司内部的三菱系员工，擅长集成统筹，他们的工作风格，是用最少的人力、最低的成本、最经济地生产DRAM。这些三菱系地员工认为，NEC系所用的DRAM生产方法工序过多、检测过度，用最高的技术来生产PC用的DRAM，但实际上一台机子根本用不到这么好的DRAM。这个问题，也就是“质量过剩”。_ R t0wH s8v)R W
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但是，三菱系在尔必达的存在感不强，他们也离不开日立系所长的新技术研发能力，而日立系早已被边缘化。被NEC系占据的尔必达，还一直停留在日本半导体“技术第一”的自满循环里面，无心于DRAM的低成本生产技术。M/[$ki5@;]M:m
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不同于尔必达离散的战斗队伍和日益落后的生产方式，三星塑造的组织型态完全是面向PC时代的。"v'P0^^;PP4C)d x
为了实现经济有效地生产PC用DRAM，三星在“设备不变、工艺流程不变、工序不变”的理念支持下，以多个小组内部赛马的方式，同时推进四代产品。#U8s"dI?0q;`
在三星内部，每个小组均以集成技术人员为主，他们更注重全局的成本优化，而非日式分工下的局部最优。这些小组在研发与量产之间来回替换，因而能够全盘考虑，更快、更低成本地生产出面积更小的DRAM。 a4\la\wa&\$f2G
尔必达鏖战13年，虽然一度回光返照，但最终无法逃脱失败的命运。
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2012年，在公司破产的记者见面会上，尔必达社长坂本幸雄总结了破产的原因：DRAM价格下跌、“史无前例”的日元升值、东日本大地震、泰国洪灾…至于公司的技术水平，当然还是“很高”。
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天灾由人祸，方可致不可恢复之悲剧。6ou.mtc'h
无力回天？
日本半导体的底子是很好的。DRAM虽已日暮西山，但是日企垂直一体化的分工模式下，转向fabless （无晶圆厂的纯设计模式） 和foundry （晶圆代工模式，承接众多设计商之订单） 也未为不可。/w2JfU-tHa|
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在退出DRAM领域后，大部分日企转向了SoC，做特定用途的专用集成电路 （ASIC） 。当时，日本官方还专门设立了Asuka计划，以支持13家日企成立的Selete技术协会参与这一转型。
但令人震惊的是，日本经产省所起草的计划书，都不知道这个Asuka应该达成一个什么样的目标。而参与这一计划的13个日企也在和稀泥，对于要研发的SoC工艺技术，要么认为这个东西是落后的，要么认为不需要这个东西。*i2j%Y^9g&Q
就这样，数千亿日元的公款和研究经费就这样打了水漂，最后研发出来的技术派不上用场。 s"^1zXD!N-H y } v
半导体全线溃败后的2013年，富士通公司表示，要把位于福岛县的半导体工厂改造为蔬菜生产基地。半导体工厂具备完善的水、空气和工序管理设施，可以说再合适不过。因为福岛该工厂具备无菌栽培的条件，据说一颗生菜能卖到400日元，是一般品种的3-4倍。
为什么日本半导体产业迟迟没有找到他们的定位？
在汤之上隆看来，日本半导体产业的衰败，不在泡沫经济，不在贸易摩擦，而在日本半导体陷入了后发创新者的窘境。他们把“创新”狭隘地当成先进技术、高质量产品的研发，却忽略了“低成本生产技术”其实也是一种“创新”。
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DRAM产业是一种极其容易通过模仿习得的产业，韩国人通过日本人卖给他们的生产设备，就可以学到部分日本DRAM的生产工艺。/H3R'KHQpp
但是，在日本人的基础上，韩国人建立了异常强大的市场调研网络，和与时俱进的分工协作体系，从而在Wintel时代融入了全球的水平分工潮流，迅速壮大。 l6ow+cKD%A
在美日贸易战后，日本有30年的时间来扭转半导体产业的局面，但是他们几乎是同时在DRAM、SoC和foundry这三个大方向上失去了战略高地，进而一步步跌向不可挽回的深渊。
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在大块肉被分食完毕之后，日本半导体在很难通过模仿习得、更多依赖经验传承的设备与化学材料领域取得了长足的发展，但是这些细分领域能够带动的产值、就业不可与DRAM、SoC和foundry同日而语。9XU/p r!@ c l
当下，日韩半导体之战正酣，隔海观火无济于事。中国芯片大计，还当对日本半导体创新的“昭和陷阱”引以为戒。
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参考资料：
1、 失去的制造业：日本制造业的败北，汤之上隆，机械工业出版社；Kvm1C m
2、 日本电子产业兴衰录，西村吉雄，人民邮电出版社；
3、 战后日本经济史，野口悠纪雄，民主与建设出版社。sOSAf(N4}
本文来自微信公众 号： CV智识（ID：CVAI2019） ，作者：杨健楷； 编辑：张丽娟
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