回望過(guò)去70年，日本半導體産業發(fā)展比較順利的時候，都(dōu)有比較好(hǎo)的應用産業。半導體産業的發(fā)展和應用産業的發(fā)展是一個互相支持的，良性互動的關系。

壹||日本半導體産業經(jīng)曆過(guò)80年代的輝煌，也有之後(hòu)的緩慢退步。但是如果簡單地認爲日本半導體産業失敗了，是嚴重的誤解。

貳||生産一個複雜的芯片，生産過(guò)程中需要用到幾十種(zhǒng)原材料。從物理形态來講，有固體的，也有液态和氣體的。日本企業在大部分的原材料中都(dōu)有很強的存在感。

叁||穩定的而且不斷擴大的應用場景非常重要。半導體是一種(zhǒng)高科技産品，但是這(zhè)種(zhǒng)産品單獨是不能(néng)發(fā)揮作用，必須是應用到某個具體的産品當中。90年代以後(hòu)，日本頑強存活下來的幾個半導體産品在日本國(guó)内外的市場都(dōu)是穩定增長(cháng)的。

肆||新能(néng)源汽車行業今後(hòu)是影響中國(guó)半導體産業發(fā)展的最重要的産業。日本半導體産業給中國(guó)最大的經(jīng)驗教訓就是終端産品和不斷的技術研發(fā)。

80年代的“行”和2000年以後(hòu)的“不行”

衆所周知，日本半導體産業經(jīng)曆過(guò)80年代的輝煌，也有之後(hòu)的緩慢退步。但是如果簡單地認爲日本半導體産業失敗了，是嚴重的誤解。今天日本半導體産業在一些領域也有非常有競争力的領域。客觀的認識其成(chéng)敗背後(hòu)的原因，對(duì)我們今天發(fā)展半導體産業有非常強的參考價值。

在這(zhè)裡(lǐ)筆者想糾正一個觀點。很多人認爲，日本半導體産業在80年代後(hòu)期超過(guò)了美國(guó)。筆者認爲這(zhè)個觀點本身不是很準确。準确的說，80年代日本在DRAM（動态随機存取存儲器，Dynamic Random Access Memory）的生産方面(miàn)，其質量可靠性方面(miàn)超越了美國(guó)。并不是半導體産業整體超越了美國(guó)。

首先考慮一個問題，那就是爲什麼(me)80年代日本趕上美國(guó)了？80年代，日本工業産品的質量穩定性和生産效率整體都(dōu)趕上了歐美主要發(fā)達國(guó)家。這(zhè)并不是半導體一個行業的現象。筆者認爲，其背後(hòu)有兩(liǎng)個重要的原因。第一個是日本的後(hòu)發(fā)優勢。戰後(hòu)日本不斷的從美國(guó)獲得各種(zhǒng)新技術，同時通過(guò)價格優勢不斷的占領美國(guó)市場（80年代之前，日元彙率比較低，而且日本的勞動力成(chéng)本低于歐美）；第二個原因是日本企業管理的特色。從50年代起(qǐ)，開(kāi)始企業一體的整體質量管理體系，也就是所謂的TQC。70年代，很多日本企業開(kāi)展了ND活動，也就是所謂的No Defects活動，打造殘次品爲零的生産體系。而美國(guó)一直是采取，科學(xué)的概率論的方法，某批次的産品能(néng)夠符合要求的合格率就好(hǎo)。其背後(hòu)是美國(guó)和日本的人種(zhǒng)構成(chéng)差異和文化差異。

進(jìn)入90年代，日本半導體企業在全球的影響力緩慢下降。其背後(hòu)有三個主要的原因。第一個原因是美國(guó)對(duì)日本半導體行業的阻撓。其标志爲1986年簽訂的“日美半導體協議”。這(zhè)個政治原因直接造成(chéng)日本政府不該繼續對(duì)半導體産業進(jìn)行産業政策和資金方面(miàn)的大規模的支持。也造成(chéng)日本半導體企業擴展速度的放緩。第二個原因是90年代日本泡沫的破滅。90年代，日本企業面(miàn)臨的是多重壓力。首先是日元顯著升值的不利因素。另外是日本國(guó)内市場飽和，企業盈利能(néng)力嚴重下降。這(zhè)就造成(chéng)對(duì)半導體的持續研發(fā)和設備投資不足。造成(chéng)的結果是韓國(guó)DRAM廠家崛起(qǐ)。第三個原因是周邊國(guó)家和地區的崛起(qǐ)。90年代以前，半導體市場基本上美國(guó)和日本在競争。90年代以後(hòu)，韓國(guó)和台灣地區也加入到了這(zhè)個競争當中。80年代的大發(fā)展，造成(chéng)了大部分的半導體制造技術裝置化。也就是半導體制造設備中凝結了之前幾十年的技術積累。韓國(guó)和台灣企業購入設備實現了快速的趕超。

此外，日本企業也沒(méi)有培育出EDA（Electronic Design Automation）企業。這(zhè)是和日本社會長(cháng)期重制造業，輕視軟件業的社會特點有關。也和日本缺乏了支持新興企業的資本市場有關。80年代半導體産業如日中天的時候，日本各個大企業都(dōu)是自己内部開(kāi)發(fā)了自己用的設計軟件，而且視爲自己的競争能(néng)力，不願意對(duì)外公開(kāi)。最終造成(chéng)了日本EDA企業的缺失。整體來講，日本在工業設計軟件、模拟軟件、統計軟件都(dōu)能(néng)看到類似的情況。這(zhè)個領域一直比如美國(guó)和歐洲。

如何看日本半導體材料的強大

生産一個複雜的芯片，生産過(guò)程中需要用到幾十種(zhǒng)原材料。從物理形态來講，有固體的，也有液态和氣體的。日本企業在大部分的原材料中都(dōu)有很強的存在感。

我們可以列舉其中一些，比如在光刻膠領域的主要日本企業有JSR，東京應用化工，信越化學(xué)工業，住友化學(xué)，富士膠片。電子級矽晶圓領域主要日本企業有信越化學(xué)工業，SUMCO。掩光罩領域的主要日本企業：大日本印刷，凸版印刷。半導體生産用特殊氣體領域的主要日本企業有大陽日酸，Air Water，關東化學(xué)，Resonac（原昭和電工收購日立化成(chéng)之後(hòu)更名），大金工業，日本Zeon，住友精化，中央玻璃，岩谷産業，三井化學(xué)，關東電化工業，ADEKA等等。此外，在半導體生産領域用各種(zhǒng)特殊化學(xué)藥業領域、各種(zhǒng)靶材領域，都(dōu)能(néng)看到日本企業的身影。

半導體材料在材料行業也是屬于非常技術壁壘非常高的領域。半導體材料有一個共同的特點，那就是要求純度非常高。比如作爲原材料的矽的純度要求是11N，也就是99.999999999%。一個半導體工廠每天需要大力的高純度水用來做清洗。水的純度也要求在6N以上。需要指出的是，這(zhè)種(zhǒng)高純度的水，并不是每個國(guó)家都(dōu)有能(néng)力制造的。

另外需要注意的是，半導體材料領域的範圍是很廣的。比如在芯片生産過(guò)程中，轉移晶圓需要用到一種(zhǒng)電子吸盤。目前日本的株式會社NTK Ceratec公司就有很強的存在感。該公司是日本工業陶瓷領域的著名公司日本特殊陶業（NTK）公司的子公司。

總結起(qǐ)來，日本半導體材料的強大有兩(liǎng)個因素。

第一個因素是70年代和80年代左右，日本電子行業整體非常發(fā)達。當時各個行業的日本企業也都(dōu)面(miàn)臨著(zhe)開(kāi)拓新的業務内容和增加新的收益源的問題，很多企業都(dōu)加入電子材料領域。比如，掩光罩領域，日本的大日本印刷和凸版印刷目前是全球最大的兩(liǎng)家企業。這(zhè)兩(liǎng)家公司一直是日本最大的兩(liǎng)家印刷公司。大日本印刷公司是成(chéng)立150年的印刷企業。他們當初是轉用了印刷行業的一些制版的技術進(jìn)入到了掩光罩領域。半導體材料的研發(fā)，需要大量的資金投入。日本企業的多角化戰略彌補了日本資本市場不發(fā)達這(zhè)個缺點。

另外一個因素是精密化工材料行業，企業内部的技術knowhow非常重要。不僅僅是日本半導體材料行業，其他國(guó)家的高科技材料行業也是一樣(yàng)的。生産設備都(dōu)是開(kāi)發(fā)企業設計和定制的，并不是市場上有的标準工業品。這(zhè)些公司很多時候，特意不把自己開(kāi)發(fā)的技術申請專利，而是黑箱化。後(hòu)發(fā)國(guó)家除了研發(fā)之外，很難進(jìn)行模仿。

在這(zhè)裡(lǐ)也舉一個頗具日本特色的半導體材料的曆史，那就是日本最大食品企業味之素公司的ABF的例子。ABF是Ajinomoto Build-up Film的簡稱，中文的意思是味之素堆積膜。這(zhè)種(zhǒng)産品用作CPU的絕緣材料。目前該類産品，味之素公司霸占了100%的市場份額。味之素在日語中是味精的意思，該公司已經(jīng)有100多年的曆史了，目前是日本代表性的食品企業。在上世紀70年代，味之素公司摸索著(zhe)使用氨基酸生産中積累的技術開(kāi)發(fā)一些新産品和新材料。1996年，味之素公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)薄膜型絕緣體，4個月左右就成(chéng)功了。但是開(kāi)拓市場，讓半導體公司使用該材料花費了3年左右的時間。之後(hòu)味之素公司一直霸占著(zhe)該細分領域。其他公司沒(méi)能(néng)簡單進(jìn)入該領域有兩(liǎng)個原因，一個是味之素持有大量的專利，阻止了其他公司的進(jìn)入。另外一個原因是專利之外，還(hái)有大量的生産工藝上的技術秘密，構成(chéng)了技術上的壁壘。

日本落敗的本質

90年代以後(hòu)，日本半導體的落敗本質上是日本DRAM産業的落敗。日本的半導體制造設備産業和半導體材料一直比較堅挺。而且90年代以後(hòu)一直到最近幾年，日本在一些半導體産品方面(miàn)，在全世界範圍依然具有比較強的存在感。主要是CMOS Image Sensor（也就是把光信号轉換爲電子信号的半導體産品，主要用在數碼相機和智能(néng)手機攝像頭等領域），功率半導體（在各種(zhǒng)設備中控制電力的半導體産品），NAND Flash Memory，汽車用微處理器（簡單說就是用在汽車中，控制包括發(fā)動機在内的各個功能(néng)單元的微處理器），LED（LED燈也是一種(zhǒng)廣義的半導體産品）。

其實，這(zhè)幾種(zhǒng)半導體産品在日本企業頑強的堅持到現在，有兩(liǎng)個理由最重要：（1）日本具有穩定的應用場景，（2）日本技術的原創性和産業初期的領先。

穩定的而且不斷擴大的應用場景非常重要。半導體是一種(zhǒng)高科技産品，但是這(zhè)種(zhǒng)産品單獨是不能(néng)發(fā)揮作用，必須是應用到某個具體的産品當中。90年代以後(hòu)，日本頑強存活下來的幾個半導體産品在日本國(guó)内外的市場都(dōu)是穩定增長(cháng)的。

Case1：CMOS Image Sensor。CMOS Image Sensor和日本強大的數碼相機行業在90年代以後(hòu)的崛起(qǐ)不無關系，雙方是相互支持，良性互動。戰後(hòu)，日本照相機行業蓬勃發(fā)展，以尼康爲代表的日本照相機品牌風靡全世界。90年代以後(hòu)，日本的照相機企業和電機企業陸續都(dōu)進(jìn)入到數碼相機領域，日本企業至始至終占據了全球數碼相機90%以上的市場份額。豐厚的市場回報給索尼公司更多的研發(fā)動力，CMOS Image Senor的性能(néng)的不斷提高，提高了數碼相機和手機的魅力，創造了更大的市場。是一種(zhǒng)标準的良性互動。在這(zhè)裡(lǐ)需要指出的是，日本的索尼公司早在70年代就開(kāi)始了CCD的研發(fā)和應用。這(zhè)個領域一直在不斷的積累和進(jìn)步。

Case2：汽車用微處理器。汽車用微處理器（日語名稱：マイコン）和車載半導體也是類似情況。1980年，日本汽車生産量達到1000萬台左右，成(chéng)爲全球最大的汽車生産國(guó)家。汽車用微處理器和美國(guó)的環境管制和70年代的石油危機有密切關系。美國(guó)在1970年推出了“1970年大氣淨化修正法”，也就是俗稱的“馬斯基法”（Muskie Act）。該法案對(duì)汽車公司的尾氣排放做出了苛刻的減排要求。當時很多汽車公司都(dōu)認爲是不可能(néng)實現的。在這(zhè)個背景下，美國(guó)的一些汽車公司開(kāi)始委托外部的公司開(kāi)發(fā)控制汽車發(fā)動機噴油和排氣再燃燒的微處理器。日本東芝公司經(jīng)過(guò)5年多努力，在70年代末成(chéng)功爲福特公司研發(fā)成(chéng)功。之後(hòu)該技術轉用到了日本的各個汽車公司。日本的瑞薩半導體頑強的活下來，就是因爲其主要産品都(dōu)是車用半導體。

Case3：功率半導體。目前全球的功率半導體領域，德國(guó)日本美國(guó)的企業占據了全球前十大企業。德國(guó)的英飛淩最爲強大，遙遙領先。日本企業往往能(néng)夠入圍4-5家企業，一般爲東芝、三菱電機、富士電機、日立、羅姆。這(zhè)幾家企業除了羅姆公司是專門的半導體公司之外，都(dōu)是所謂的“綜合電機”公司。也就是類似德國(guó)西門子的業态的公司。英飛淩就是從西門子分出來的企業。另外，需要指出的是，功率半導體的生産方式和DRAM等産品有很大的不同，也就是要求的技術不盡相同。在這(zhè)領域，日本也是一個正循環的态勢。比如東芝公司在1981年就推出了全世界第一台變頻民用空調。變頻裝置的核心就是功率半導體。日本在90年代全世界最早在鐵道(dào)車輛和新幹線車輛導入了IGBT，極大的促進(jìn)了鐵道(dào)領域的節能(néng)。

Case4：LED。90年代以後(hòu)，日本主導了LED相關領域的發(fā)展。其主要原因是日本的科學(xué)家在90年代初期突破了藍色LED的技術。三原色當中，藍色發(fā)光LED是最後(hòu)突破的。2014年，因爲突破藍色發(fā)光LED的貢獻，三位日本科學(xué)家赤崎勇、天野浩和中村修二獲得諾貝爾物理學(xué)獎。中村修二所在的日亞化學(xué)是位于日本德島縣的一個小規模化學(xué)企業，因爲LED的發(fā)展，該企業連續增長(cháng)了20年。

Case5：NAND Flash Memory。東芝公司在該産品領域，一直具有比較強的存在感。其本質原因在于該産品就是東芝公司發(fā)明的。東芝公司的舛岡富士雄（Masuok Fujio）在1984年左右發(fā)明了NAND Flash Memory。東芝公司在技術方面(miàn)，領先了全世界同行一步，這(zhè)個優勢一直保持了下來。

中國(guó)需要如何應對(duì)半導體的困難局面(miàn)

最近幾年，美國(guó)不斷對(duì)中國(guó)半導體産業的發(fā)展采取各種(zhǒng)阻撓和限制措施。作爲中國(guó)的應對(duì)，可以從三個時間角度去考慮。短期最重要的事(shì)情是穩定和美國(guó)以及其他主要發(fā)達國(guó)家的關系。90年代以後(hòu)，美國(guó)在半導體産業已經(jīng)不能(néng)構成(chéng)一個完整的産業鏈了。現在美國(guó)拉攏荷蘭和日本的本質原因就在這(zhè)裡(lǐ)。中期來講，加快導入海外人才和培養國(guó)内半導體相關人才最重要。十年之内，我們做的大部分工作都(dōu)是國(guó)産替代的工作。很多細分領域都(dōu)是發(fā)達國(guó)家10年前，20年前已經(jīng)實現的技術和産品。長(cháng)期來講，如果中國(guó)想占據半導體産業的主導權，需要在基礎理論方面(miàn)有所突破。沒(méi)有基礎理論和技術的重大突破，中國(guó)很難成(chéng)爲半導體的強國(guó)。

此外，新能(néng)源汽車行業今後(hòu)是影響中國(guó)半導體産業發(fā)展的最重要的産業。日本半導體産業給中國(guó)最大的經(jīng)驗教訓就是終端産品和不斷的技術研發(fā)。

在今後(hòu)半導體行業的發(fā)展中，中國(guó)不是沒(méi)有一點優勢。筆者認爲，目前蓬勃興起(qǐ)的第四次産業革命對(duì)中國(guó)的半導體發(fā)展也是一個百年一遇的機會。第四次産業革命在2020年左右拉開(kāi)帷幕，其中有兩(liǎng)個主要的内容，也就是DX和GX。所謂的DX就是Digital Transformation，就是全産業的數字化轉型，最有影響力的内容是人工智能(néng)的發(fā)展。所謂的GX就是Green Transformation，也就是全産業的綠色低碳轉型，最有影響力的内容就是從化石能(néng)源主導轉變可再生能(néng)源主導的能(néng)源革命。前三次産業革命中國(guó)都(dōu)歐美國(guó)家主導的。第四次産業革命，中國(guó)和歐美日占到了同一個起(qǐ)跑線。

在第四次工業革命中，汽車行業也會迎來一個百年一遇的大變局。汽車會變成(chéng)一個智能(néng)化産品。目前，一個高檔電動汽車，需要用到1000個左右的各種(zhǒng)芯片（并不都(dōu)是高端的芯片）和100個左右的各種(zhǒng)傳感器。新能(néng)源汽車是半導體産品最大的應用市場。很明顯，中國(guó)的新能(néng)源汽車領域在全世界範圍走到了前面(miàn)。

回望過(guò)去70年，日本半導體産業發(fā)展比較順利的時候，都(dōu)有比較好(hǎo)的應用産業。半導體産業的發(fā)展和應用産業的發(fā)展是一個互相支持的，良性互動的關系。80年代以前，是晶體管收音機、電子計算器和電視機等。日本的液晶産業也是因爲電子計算器的應用需求，積累了初期的基本技術。80年代以後(hòu)是電腦。90年代以後(hòu)是個人電腦、數碼相機和手機。2007年以後(hòu)，日本喪失了使用半導體量最大的兩(liǎng)個産品的發(fā)展主導權，也就是個人電腦和智能(néng)手機的發(fā)展主導權。這(zhè)也是日本半導體産業滑落的一個重要原因。

不僅僅是日本，美國(guó)的半導體産業也是一樣(yàng)的。80年代以前的半導體産品是非常昂貴的。美國(guó)是軍工和科研部門的資金有力的支撐了美國(guó)半導體産業發(fā)展的基礎。90年代以後(hòu)，英特爾公司長(cháng)達30年時間，位居全世界半導體企業第一強的位置。這(zhè)是因爲，英特爾公司提供了這(zhè)個時代最重要的半導體産品CPU。進(jìn)入2023年，美國(guó)的英偉達公司成(chéng)爲全球市值最大的半導體公司，是因爲該公司的GPU會在人工智能(néng)時代占據最重要的位置。也就是技術的原創及不斷進(jìn)步、巨大的市場這(zhè)兩(liǎng)個因素。