作者:東木褚 來源:華商韜略
上世紀七十年代,戰(zhàn)后快速發(fā)展的日本半導體產業(yè)遭遇到美國的“黑船叩關”,美國一方面揮舞貿易制裁的大棒,一方面力推IBM等巨頭攜高新技術殺進“江戶灣”。
市場被迫開放,行業(yè)被降維打擊的嚴峻情勢之下,日本秘密發(fā)起了反擊——
由通產省牽頭、五大日企協(xié)力,組成“半導體聯(lián)合艦隊”,以舉國模式突破核心技術的“卡脖子”難題,實現(xiàn)對美半導體的追趕與反超。
日本的“舉國體制”
1976年初的一天,東京千代田區(qū)紀尾井町,福田屋里人頭攢動。
這是一家創(chuàng)立于1939年的日式料理店,以美食和室內工藝設計著稱,米其林評級二星,也是日本政商兩界舉辦宴會的常選之地。
這天,宴會的主辦者是日本通產?。ìF(xiàn)在的經濟產業(yè)?。┩诵莨賳T根橋正人,以及在通產省工業(yè)技術院電氣試驗所任職的垂井康夫。日立、富士通、東芝、日本電氣和三菱電機等五家日本當時最大的計算機公司社長悉數(shù)到場。開席之前,根橋對垂井說:
“你今天的任務就是跟社長們喝酒,把他們都喝到位了?!?/p>
技術開發(fā)出身的垂井不勝酒力也不會應酬,為此還被根橋說了一通,“老弟,你這么板正,今后的工作可不好開展??!”
垂井后來才明白,根橋的意思是讓他和社長們打成一片,最好是能到稱兄道弟的程度,這樣才能給后續(xù)的項目合作打下情感基礎。
這個項目事關日本國運,它就是后來載入史冊的——“超大規(guī)模集成電路技術研發(fā)項目”(超LSI技術研究組合,LSI:Large Scale Integration,后文簡稱“超LSI”)。
其核心運作方式和目的是,由通產省負責,五大公司協(xié)力組成聯(lián)合研究所進行技術研發(fā),追趕和超越美國IBM等巨頭的半導體技術,扭轉日本半導體的被動挨打局面。
用我們熟悉的話說,就是要以“舉國體制”集中力量辦大事。
大國在工業(yè)和科技領域以“舉國體制”“集中力量辦大事”是兵家常事。
比如,奧斯卡最佳影片《奧本海默》講的就是二戰(zhàn)期間美國集中力量研發(fā)原子彈的故事;而前蘇聯(lián)則曾以“動員”模式,橫跨政、軍、工、科、教發(fā)展基礎研究,取得1957年搶在美國之前成功發(fā)射世界第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克1號”的標志性成果。
日本在這方面更可謂是爐火純青,而且形成一套成熟的操作體系。它們的“舉國體制”,核心是“產學官”的大合作,其官方稱為“有機開發(fā)體制”和“整合推進體制”,其中:
“有機開發(fā)體制”主攻縮短與先進國家的技術差距,由國家提供資金,國立科研機構、產業(yè)界、學術界合作攻關,優(yōu)先發(fā)展對國民經濟重要且緊急必要的先導性大型工業(yè)技術,特別是對研發(fā)周期長、投入大,民營企業(yè)無法獨立操作且“把握不住”的技術聯(lián)合攻關。
“整合推進體制”則著眼于科技體制改革,當日本認為自己已經在科技領域表現(xiàn)出創(chuàng)造性不足、行政及科研機構“躺平”的問題之時,將由國家牽頭明確責任,推進機構改革,以上述“產學官”合作模式,提升研發(fā)活力,實施大規(guī)模研發(fā)項目的立項與推進。
二戰(zhàn)后,日本通過引進美國技術改良創(chuàng)新、制定關稅壁壘、政府采購扶植、制定《電子工業(yè)振興臨時措施法》等措施,快速發(fā)展電子產業(yè),令計算機行業(yè)不斷自主壯大,其進口依存度1960年代初期還有69%,但到1970年代初已只剩下21%了,而且出現(xiàn)了市場上的國產機型比外國貨還要賣得好的現(xiàn)象。
但這很快引起了美國的警惕。隨之而來的是,此前支持日本的美國一改往日,雙方的貿易摩擦頻繁發(fā)生。美國一方面從政府層面不斷施壓日本開放集成電路的市場,一方面在企業(yè)層面持續(xù)突破,以領先技術碾壓日本半導體行業(yè)。
1970年,IBM推出以大規(guī)模集成電路為基本硬件的370系列計算機,其技術與性能均完勝日本同行,令整個日本計算機行業(yè)被降維打擊。
為了追趕美國,日本砸下570億日元資助企業(yè)聯(lián)盟,但眼看快要趕上了,對手又是一個重磅炸彈,讓差距被進一步拉大。
1975年,日本剛剛開始著手生產1K DRAM存儲芯片的計算機,IBM卻對外宣布,已開始研發(fā)以1M DRAM超大規(guī)模集成電路芯片為基礎的第四代未來系統(tǒng)(Future System)計算機。
“超LSI項目”的幕后推動者、日本電子產業(yè)振興協(xié)會負責人、東京大學教授田中昭二后來回憶說,“除了通過國家項目,我們沒有任何辦法掌握這項技術?!?/p>
不僅如此,半導體市場開放后,日本的消費級民用電子產業(yè)也正面臨被美國蠶食的危機。
存亡時刻,日本再次啟動“舉國模式”,組成“半導體聯(lián)合艦隊”攻向太平洋,繼而也有了根橋和垂井要把社長們喝到位的局。
半導體“聯(lián)合艦隊”
“超LSI項目”聯(lián)合艦隊的核心是,由日立、富士通、東芝、日本電氣和三菱電機各自抽調20名技術骨干組成的“聯(lián)合研究所”,成員100人。
“艦隊司令”由通產省的人擔任,負責行政的,正是退休官員、具有豐富國家級項目管理經驗的產業(yè)老將根橋正人;負責技術統(tǒng)籌的就是垂井康夫,畢業(yè)于早稻田大學第一理工學院電氣工學專業(yè)的垂井,1958年就申請了晶體管相關的專利,是日本最早參加半導體開發(fā)工作的專家之一。
“超LSI項目”開工當天,項目全體技術人員站在設立于日本電氣公司中央研究室的聯(lián)合研究所門前,隆重其事地合影紀念這一時刻。當這些來自日本頂尖企業(yè)的工程師們意識到自己進入了“國家隊”,內心都泛起了波瀾,后來有人回憶說,很多人都生出一種感覺:
“全世界都在看著我們”。
要完成“超LSI”項目,技術攻關之外,各方利益平衡、保持科研人員的積極性至關重要。而兩位項目負責人則做到了堪稱完美的配合。
一位訪談過根橋正人的學者就曾如此評價:“根橋與垂井的個性、性格和能力類型很不相同,一個是老練的行政官員,擅交往、會做人的工作,一個是典型的工程技術專家,井井有條、一絲不茍,一心撲在技術上,對于超LSI項目來說,他們正好互為補充?!?/p>
“超LSI”項目的研究方向是聚焦“微細加工裝置開發(fā)”和“硅晶圓片”兩大主題,五大公司內部的研究重點,則放在64K以及256K DRAM的實用化研發(fā)。方向和重點之下,關鍵的難題是微細電子加工技術,即大幅提升芯片的集成度。
1976年3月,“超LSI”項目兵分三路,開始了對超大規(guī)模集成電路、計算機和信息系統(tǒng)研發(fā)等“卡脖子”難題的挑戰(zhàn),具體分工是:垂井領導的聯(lián)合研究所,負責基礎及通用技術的研發(fā);日立、三菱、富士通聯(lián)合建立的計算機綜合研究所,以及日本電氣和東芝聯(lián)合成立的日電東芝信息系統(tǒng)研究所,則主攻實用化技術的開發(fā)。
垂井負責的聯(lián)合研究所下轄六個研究室,前三個研究室的研究方向是微細電子加工技術,第四研究室攻關結晶技術,由工業(yè)技術研究院電子綜合研究所負責;第五研究室開發(fā)工藝技術,由三菱負責;第六研究室攻關測試、評價及產品技術,由日本電氣負責。
就在這一過程中,圍繞研究室的爭議出現(xiàn)了。
大家對后三個研究室的負責人選沒有爭議,但在前三個研究室的負責人選上卻爭執(zhí)不下,因為微電子加工技術屬于半導體的關鍵基礎性技術,五家公司都因此爭著要當負責人,進而讓自己更掌握核心。日立、富士通和東芝甚至“威脅”,不能如愿就退出聯(lián)合研究。
這背后,是五家公司在微細制造領域的研發(fā)進展各不相同,且都是身處同一行業(yè)的競爭對手。因此,處在領先地位的公司擔憂聯(lián)合攻關之后,會失去自身的技術優(yōu)勢,處在相對落后地位的公司遇到如此天賜良機,自然也不肯放過機會。
最終,根橋和垂井下場解決了危機,核心辦法是,讓已經取得領先地位的更占據(jù)主動,最終由日立、富士通和東芝各出一人分別負責前三個研究室。
多線并舉的項目,定期互通有無很重要。
為此,每隔一到兩周,垂井就會組織各研究室的研究員介紹各自的進展,而且,他還從辦公環(huán)境上都做了促進交流,增加協(xié)同和透明度的安排:
各研究室雖然相互隔開,但卻“故意”沒有裝門。
除了人力、智力上的聯(lián)合與技術上的開放共享,“超LSI”項目的研發(fā)投入也是政府與企業(yè)共擔。在項目實施的四年間,“超LSI”共計投入737億日元的研發(fā)經費,其中政府補貼291億,其余則有5家企業(yè)補齊。
這里面也有一個大的插曲,再次體現(xiàn)出這種聯(lián)合的不易:五家公司曾經希望政府能追加投入到1500億日元,覆蓋整個研發(fā)過程及后續(xù)計劃。
政府拒絕了這一要求后,五家公司一度對研究所態(tài)度冷淡,包括派出的人也都感受到這種變化進而士氣低落。尤其聯(lián)合研究所的100位工程師,也有人感慨:
“我們被公司遺棄了。”
關鍵時刻,與技術人員更有共鳴的垂井下場扭轉了局面,這次,他主打一個愛國牌:
“我們每天在一起工作,一起生活,為的是什么?我們的對手不是彼此,而是世界第一的IBM。所以,請大家不要再互相提防,互不溝通。歸根到底,我們是在同一個鍋里吃飯的?!?/p>
在垂井的感染下,來自不同公司的工程師再次擰成了一股繩,結成一條心,大家放棄自己的公司身份,以國家隊的責任和使命,一起向最終的目標邁進。
“和IBM并駕齊驅”
“超LSI”項目研發(fā)的另一挑戰(zhàn)是,如何讓項目順利的秘密進行,以免遭受美國的圍追堵截和反攻。
過程中還真出現(xiàn)了驚魂時刻。
期間,日本國內一家報紙刊登了第二研究室的新聞,有關可變矩陣光束的研究成果。高度關注著日本動向的美國人注意到了這篇新聞,并懷疑日本啟動了半導體產業(yè)的國家級項目,而且,這種懷疑還在美國被持續(xù)擴大。
這可嚇壞了垂井。
多番思量后,他決定“主動出擊”,辦法是主動交代,但不說實情。
垂井向根橋建議,在美國舉辦的國際電子器件大會(IEEE International Electron Devices Meeting)上發(fā)表一篇論文,介紹超LSI項目,但不提項目核心內容,只講基礎研究的部分,以此打消美國人的疑慮。
根橋轉而與五大公司商量對策。
五大公司一致認為:“最好連基礎研究也不要提,更不要提聯(lián)合研究所的事?!?/p>
1977年12月,美國華盛頓喜來登酒店,垂井康夫單刀赴會地出現(xiàn)在IEEE會議現(xiàn)場,并做了題目為“日本的LSI以及VLSI研究”主題演講。
特殊的背景,讓垂井的演講會場涌進了600多人,走廊里都站滿了擠不進來的參會者。在一眾美國同行的注視下,垂井看似精心準備得煞有其事,但所講內容卻都是過往研究的匯編,幾乎沒有什么干貨,忐忑中完成演講的結尾,他還一本正經地強調道:
“我們會分享更多的研究成果,讓日美一道探索微電子的未來吧!”
但美國方面還是沒有因此放松警惕。
會議一結束,垂井一位在貝爾實驗室工作的美國朋友就跑過來試探:
“聽說你們的政府在補貼企業(yè),美國的法律可不允許,在這里,政府和企業(yè)是競爭關系。知道為什么美國的律師數(shù)量是日本的25倍嗎,競爭改變社會?!?/p>
項目成功之后,垂井更在項目回憶錄里寫道:“經過事后確認,我在美國的所到之處全程都有CIA人員‘陪同’,美國政府似乎在等我露出什么破綻?!?/p>
而這也是美國的慣用伎倆。幾十年后,法國阿爾斯通高管皮耶魯齊的《美國陷阱》和華為孟晚舟事件中,美國也都是類似的操作。
不過,垂井算是幸運者。他不但有驚無險地回到了日本,而且的確通過這一次主動出擊,轉移了美國人的視線,讓項目得以避開美國人的火力。
贏得時間和空間的日本人因此披星戴月地集中研發(fā),持續(xù)突破。
三種電子束描繪裝置、電子束描繪軟件、高解析度掩膜及檢查裝置、硅晶圓含氧量及碳量分析技術等微細加工技術與設備、大口徑單晶硅培育技術、CAD設計技術等關鍵技術相繼取得突破,適用這些技術的邏輯、存儲元件制造技術也都應運而生之下,日本最終提前美國一年時間,研發(fā)出了256K DRAM,成為了這一關鍵領域的引領者。
在超LSI項目基礎性研究成果的共享機制下,參與項目的五大公司,也都實現(xiàn)了在半導體技術上的跨越式發(fā)展,進而掌握下一代計算機的核心技術,粉碎了美國的技術圍獵。
手握金剛鉆之后,日本公司開始在半導體產業(yè)發(fā)起反攻,并快速追趕,改寫了與美國之間的攻守關系。
到1986年,日本企業(yè)在全球半導體市場份額由26%上升到45%,美國半導體市場份額則從61%下降到43%。當年,全球排名前十的芯片制造商中有六家是日企。
日本電氣、東芝和日立更包攬了前三名。
遺憾的是,日本的技術突破最終沒能擺脫國家實力的較量與制約。
堪稱“珍珠港偷襲”式的日本半導體突圍,很快讓美國如夢方醒。技術打不贏,就立法來打,立法還打不贏,就想其他辦法來打。
1984年,美國推出《半導體芯片保護法》,明確提出政府對芯片產業(yè)的更大力度支持;1987年,修改《反托拉斯法》,明確美國政府也可以合法地補貼企業(yè),然后效仿日本,聯(lián)合14家企業(yè)建立了半導體制造技術聯(lián)盟(即SEMATECH),主攻芯片制造工藝及其設備,從技術上對抗日本先進技術。
強大自身的同時,美國還舉起所謂法律武器。依據(jù)其《貿易法》301條款,美國半導體行業(yè)協(xié)會發(fā)起了對日本的起訴,逼迫日本于1986年簽署《日美半導體協(xié)定》,《協(xié)定》明確要求,提高美國半導體產品在日本市場上所占的比重至20%。
曾經領導日本成功反擊的垂井康夫因此倍感失望與憤怒,評價該《協(xié)定》是:
“載入史冊的不平等協(xié)議”。
正面狙擊日本的同時,美國還通過扶植諸如韓國半導體等辦法,繼續(xù)對日本半導體趕盡殺絕。到1990年代中期,日本半導體徹底陷入頹勢,至今未能東山再起。
多年后回首往事,垂井康夫仍對當時痛失好局耿耿于懷,但他的教訓總結卻頗引人深思:
“成為世界第一有時并不是好事,當年日本費盡力氣沖到第一的位置,結果成了靶子,被美國打壓后再也沒能翻身?!?/p>
值得關注的是,走過“失去的三十年”,近年來經濟增速復蘇、股市連創(chuàng)紀錄的日本又對半導體發(fā)起了沖鋒。
因為他們輸?shù)脤嵲诓桓市?,現(xiàn)任經濟產業(yè)省大臣齋藤健在日美簽下半導體協(xié)議時,還是通產省的一位年輕官員。
上個月,出席臺積電熊本工廠落成典禮的齋藤健對記者說:
“美國當年是如何瘋狂地削弱日本半導體產業(yè)競爭力的,我至今歷歷在目。”
2022年8月,八大日本公司成立半導體制造公司Rapidus,目標在2027年,實現(xiàn)2納米制程半導體的量產。2023年9月,Rapidus北海道第一工廠舉行開工儀式。
對于目前只能生產40納米制程半導體的日本來說,2納米的難度比當年“超LSI”項目大了不止一個量級,需要跨越數(shù)個障礙,包括:
能制造尖端產品的工廠;數(shù)千名熟練技術工人;最新一代的極紫外光刻機;從三星、臺積電嘴里爭奪客戶;5萬億日元的投入。
為此,Rapidus正在“團結”一切能拉攏的力量,連當年的“敵人”IBM都成了合作研發(fā)的伙伴。72歲的社長小池淳義曾在日立和西部數(shù)據(jù)從事芯片制造工作,他對上世紀八九十年代日本的印象是:
“我們認為自己能搞定一切?!?/p>
目前,日本政府承諾為Rapidus的2納米計劃補貼20億美元,如果想要更多的政府投入,他們必須拿出能推向市場的產品。作為新一任日本半導體國家隊的隊長,小池淳義只能想著如何贏:
“別人需要三個月的事情,我們花一個月來完成。因為這是日本最后的機會?!?
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2024-10-20 18:58:07回復