日本半导体的“昭和陷阱”

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& c* V* j/ W/ G- s" S) h5 ]5 \1 _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IC
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) a1 N5 k, P9 C1 |) l“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。”  ]) }7 W2 h3 |% |0 |5 \
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日本半导体的惨败已是不争的事实。
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, y- W: N& {) c+ D* C2013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。
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0 q) ]* e6 m  _& C4 K4 a% t" `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。: W* D* R. q# S- |5 z

: _* ~) p% F5 y  ?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。4 N1 m4 r5 m- {
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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”…
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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。
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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。( ?$ W4 `: t6 a
“昭和陷阱”
7 d: b! b+ A" y$ }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。
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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。
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) S4 e- g3 F5 Q: K  V% bDRAM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。
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* |5 z4 k8 U9 w2 A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。- w0 M( f+ X2 a

, }$ K" }: W" h* e/ p: D) x( V" \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。
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4 }  d9 B2 |6 T2 o$ O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。: J# p8 A8 R  J" k

" a1 d# Z8 {6 `) u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。
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. W" j7 d' u/ ]( z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。" W9 T4 X4 I6 l! ?0 h8 X
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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。% w$ u4 G3 N% D  M% l4 l" Z

7 O) F% ~8 Q' Q2 C8 @% z9 g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。0 L1 T8 f* r0 G3 m6 x

% K' J+ |8 |$ T2 }$ Z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。* M8 ?. J2 M& r' X1 p+ e" s
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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。
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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。
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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。
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( G' U- L7 N9 T- F+ q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。
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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。9 p; x* M# V$ C4 h& g$ X
三星谍网
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! ~1 b5 _: E0 x& U2 F' g" n商业间谍案发生在自己身上是一种什么样的感受？
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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。
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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。; o* b- z# l' i9 p# L5 @7 j

8 F) C9 q9 a; S* ~( p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。
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/ Y7 w' c  R, N# S% B( t9 |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。& ^( G* {3 U, g+ u. w. m# ^
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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。1 b5 `* N  v" z9 o: |
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日韩半导体界的“交流”由此十分频繁。
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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。
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) a. h) }3 R# k$ P* o- m) l! M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。
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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。( d1 o" U( k7 |  C% @" X

* g/ _5 S! N6 w! M+ N# |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。3 X) L+ H4 a" s
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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。6 z# A0 m+ n3 W3 O1 G, O! |( E+ u
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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。
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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。# q$ U- V. Z) }9 u+ P- g1 A
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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。! V0 b' o& Y2 p& Z+ V4 ^' [7 ?4 j2 z
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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。6 u# p: Y9 S9 m- e

* W5 L8 B" e  x8 B: k. d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。( h; p6 W! ]& ^2 Z0 G  H# C

6 _; ~0 J; J$ p  }9 ~% \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。
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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。. l) R8 r9 ^' O8 Q7 w

  z/ p" `$ ]% P  S" C4 A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。2 A( X) X/ f. C  R

3 Y' P- D- u, Z& J4 i5 w; I  x这是日本DRAM产业，也是日本半导体产业最后的希望所在。8 k: p! o7 J  G7 U) q$ M- L
最后一战
5 I! e0 T7 t" U$ i, \8 W2000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。7 [, {3 ]; K, k, c3 R3 f

- Y9 t2 F$ b# N$ {9 b7 }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。
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0 p9 g6 [8 a4 Z. B' 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。# [/ g, }* s% Y- t7 X/ v+ R
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那么，尔必达的DRAM生产成本为什么一直居高不下？
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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。
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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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$ S9 \4 }2 K" N  j, t5 t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。* i2 q9 K! W; i: [8 w
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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。
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$ E1 A- e8 s2 m7 L  }$ B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。# c# e, R1 z! ?' P

+ Q0 M7 b0 Q; B$ J  u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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3 g4 m8 x7 E; X/ V5 t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。' J. \% q- B1 j  U5 L8 U

3 {% m0 U# K) i/ O* R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。' b& _5 A5 A+ i  s/ X! `

0 S/ ~3 S4 ]; d3 e; k7 V2005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。' w6 j6 U0 i4 }7 H' Y8 B
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当然，尔必达不是没有扭转命运的机会。* L8 J$ X. _. D4 s/ l

. [" m/ J0 o& s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”。
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+ _/ \8 n- \" `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。$ L" O/ Q3 P4 G9 K) E' C
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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。* T9 U9 x! k$ M
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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。
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8 P# B$ X& G) c* Y% C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。, f& q% ], A/ X# k  P& ]
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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。0 J  e2 o. l1 I6 n
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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”。, }- R5 P' P1 c2 Y" U! G' C
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天灾由人祸，方可致不可恢复之悲剧。$ \, s) q- k. _+ J& g. l
无力回天？
  `0 o5 }( K' a. |1 V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。/ v. e+ b' k( l" R& l

4 v: I! @) F3 |5 [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。& ~5 _1 ]* H. O5 w# Z

4 ~, K; _' E/ z; ?- t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。- |1 S+ \3 D' t4 @" F- D

: q% U' P' K) ~  s# E1 j2 g+ t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。
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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。! [/ B. \$ T* ?, s8 W# J
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为什么日本半导体产业迟迟没有找到他们的定位？
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; x- c1 ]1 |1 z4 a# M* ~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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  z# b- ]7 ?5 ODRAM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。' W, [# g: C2 _: O

: t2 l; H# Y9 }* X, N4 _0 K, x% k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。
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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。8 u2 p1 [( f9 k/ \% V: J- j
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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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' A/ K! }- a2 A参考资料：" W+ X1 R6 g; F
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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；" `  u! ?  A" T1 v) ]

8 w* U8 J: A$ _1 i# K2、 日本电子产业兴衰录，西村吉雄，人民邮电出版社；. o, Z; Q9 d9 T8 l1 \8 P
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3、 战后日本经济史，野口悠纪雄，民主与建设出版社。
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