日本人是如何對抗美國獨自造“芯”的

徐靜波

中日兩國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有著一個共同的經(jīng)歷，都是從模仿開始的。電腦、電視機、冰箱，都是美國人發(fā)明的，日本人把它們從美國扛回來，全部拆開之后，研究一個問題：美國人生產(chǎn)的玩意兒有什么缺陷？結(jié)果，日本人仿造的同類產(chǎn)品，比美國人制造的正宗產(chǎn)品還要先進，而且日本人會堂而皇之地打上一個標簽“MADE IN JAPAN”。而我們中國企業(yè)最初也從美國和日本扛回一些產(chǎn)品模仿，模仿出來的東西比原裝產(chǎn)品糟糕得多，有的企業(yè)還敢打上“美國制造”、“日本原裝”的標簽，因為這樣來錢。

我說這一個例子，是想說明，拿來主義在世界工業(yè)發(fā)展史上是屬于普通的行為，但是，關(guān)鍵是拿來之后怎么辦？我可以很不客氣地說，日本人是學了人家的技術(shù)提升了自己的產(chǎn)業(yè)競爭力，而我們中國人是學了人家的皮毛，但是掙了不少的錢。

有些讀者很反感我拿日本與中國做比較，認為我是故意抬高日本，貶損中國。我很理解這一種反感，因為我們中國人的血液中，缺乏一種自我反省的DNA，我們總認為自己是對的，錯的都是別人。即使自己錯了，打死也不肯承認。正因為有這一種劣根性，導致我們很難以一種謙恭的心態(tài)去對待別人、看待自己，也導致了我們?nèi)狈σ环N精益求精的精神，往往很難做出精品，芯片和發(fā)動機便是如此，這也是我最為擔憂的問題。

30多年前，美國也曾經(jīng)發(fā)動過一場對日本的貿(mào)易戰(zhàn)，也在核心技術(shù)領(lǐng)域掐過日本人的脖子。那么，日本人是如何打響保衛(wèi)戰(zhàn)，又是如何在核心技術(shù)領(lǐng)域尤其是半導體芯片領(lǐng)域趕超美國的呢？這是我今天想跟大家聊的話題。

1942年，在美國誕生的世界上第一臺電腦“ENIAC”，它是一個占地150平方米、重達30噸的龐然大物，里面的電路使用了1 .7468萬只電子管、7200只電阻、10000只電容、50萬條線，耗電量150千瓦（下圖）。顯然，占用面積大、無法移動是這一臺電腦最直觀和突出的問題；如果能把這些電子元件和連線集成在一小塊載體上該有多好！我們相信，當時有很多人思考過這個問題，也提出過各種想法。典型的如英國雷達研究所的科學家達默，他在1952年的一次會議上提出：可以把電子線路中的分立元器件，集中制作在一塊半導體晶片上，一小塊晶片就是一個完整電路，這樣一來，電子線路的體積就可大大縮小，可靠性大幅提高。這就是最早的有關(guān)集成電路的構(gòu)想。晶體管的發(fā)明使這種想法成為了可能，1947年在美國貝爾實驗室制造出來了第一個晶體管，在晶體管發(fā)明后，1958年至1959年之間，基爾比和諾伊斯分別發(fā)明了集成電路，也就是我們通常說的“芯片”的雛形。

實際上，早在基爾比和諾伊斯發(fā)明集成電路的第二年，也就是1960年，日本就開始了芯片的研究。1960年，日本晶體管的年產(chǎn)量突破1億個，連續(xù)第二年超過美國。此時，日本半導體企業(yè)沒有料到美國在1962年就跨入了芯片的實用化時代。

1964年，基爾比所在的德州儀器公司向日本政府提出，要在日本設(shè)立全資公司生產(chǎn)芯片。由于日本企業(yè)此時尚未啟動芯片的生產(chǎn)，出于培育國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的考慮，通產(chǎn)省對德州儀器公司在日本設(shè)廠的申請極力拖延。與此同時，日本政府利用融資優(yōu)惠、稅收優(yōu)惠等手段開始積極引導本國企業(yè)從事芯片的研發(fā)和批量生產(chǎn)。德州儀器公司在獨資設(shè)廠受阻的情況下，決定拒絕將芯片基本專利轉(zhuǎn)讓給日本企業(yè)。而日本政府則尋找借口遲遲不批準其在日本提出的芯片專利申請，以致日本企業(yè)在國內(nèi)從事芯片的生產(chǎn)無需太多顧忌專利侵權(quán)問題。

遏制美國公司在日本生產(chǎn)芯片，是日本政府當時保護本國半導體產(chǎn)業(yè)的一個手段。而如何提升日本自身的半導體研發(fā)技術(shù)、與美國形成產(chǎn)業(yè)競爭態(tài)勢，是日本政府一直在思考的問題。

北京大學科學技術(shù)史教授周程先生最近寫文介紹說，1964年，美國IBM公司宣布使用了集成電路的第三代計算機360系統(tǒng)問世。同一年，法國最大的計算機生產(chǎn)商被美國通用電氣公司收購。這使日本政府深刻地意識到本國企業(yè)在計算機領(lǐng)域所存在的巨大差距，從而堅定了無論如何也要保護和培育國內(nèi)計算機產(chǎn)業(yè)的決心。

經(jīng)過一段時間的醞釀，日本通產(chǎn)省于1966年啟動了“超高性能電子計算機的開發(fā)”大型項目研究。該項目的目標非常明確，就是開發(fā)出可同IBM360系列競爭的高性能第三代計算機。此項目通產(chǎn)省直接支付給參與企業(yè)的補助金總額高達100億日元。在通產(chǎn)省所屬工業(yè)技術(shù)院電子技術(shù)綜合研究所以及民間企業(yè)、高等院校的共同努力下，1972年預期目標總算得以實現(xiàn)。

但在1970年，IBM又開發(fā)出了使用大規(guī)模集成電路的370系列計算機。于是，日本通產(chǎn)省又被迫啟動了數(shù)個與計算機相關(guān)的大型項目研究，如1971年的“圖像信息處理系統(tǒng)的開發(fā)”。該項目跨度為十年，總補助金額為220億日元。

但是，就在日本幾乎要趕上IBM370的水準之時，又傳來了IBM將著手開發(fā)第四代計算機“未來系統(tǒng)”的消息。該型計算機計劃使用M比特的超大規(guī)模集成電路，而日本企業(yè)當時在IBM370對抗機種中使用的只不過是16K的LSI。這意味著日本的集成電路技術(shù)與美國存在著相當大的差距，如果不能在此關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，日本企業(yè)想超越IBM根本不可能。

為此，日本通產(chǎn)省在機械情報產(chǎn)業(yè)局下面專門設(shè)立了一個叫作“電子情報課”的機構(gòu)，負責策劃計算機及其關(guān)鍵的存儲器的開發(fā)戰(zhàn)略。通產(chǎn)省還于1975年7月成立了包含多名產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界人士在內(nèi)的“大型集成電路（VLSI）研究開發(fā)政策委員會”。經(jīng)該委員會充分醞釀，通產(chǎn)省最終決定于1976年3月10日成立由政府和民間企業(yè)共同出資的共同研究開發(fā)組織——“VLSI技術(shù)研究組合”。

參加“VLSI技術(shù)研究組合”的企業(yè)全部由通產(chǎn)省選定。它們是日本電氣、東芝、日立、富士通、三菱電機。除美國獨資公司日本IBM外，幾乎囊括了日本境內(nèi)所有的大型半導體生產(chǎn)企業(yè)。同時，通產(chǎn)省還決定在“研究組合”下面設(shè)立一個研究基地——共同研究所，由通產(chǎn)省所屬的工業(yè)技術(shù)院電綜研和各參加企業(yè)負責派遣科研人員組成。盡管日本早先已成立了很多形形色色的“研究組合”，但由存在競爭關(guān)系的企業(yè)各自派遣研究人員組成相對穩(wěn)定的共同研究所置于“研究組合”之下，這還是第一次。

“VLSI技術(shù)研究組合”的最大功績是成功開發(fā)出了半導體加工過程中的關(guān)鍵設(shè)備——縮小投影型光刻裝置。為開發(fā)這種精密裝置，“VLSI技術(shù)研究組合”以勢在必奪之勢，在共同研究所內(nèi)組建了相互獨立的三支團隊。三支團隊研發(fā)半導體加工裝置的技術(shù)路線雖然不盡相同，但都取得了重大突破。這些技術(shù)突破為日本后來在縮小投影型光刻裝置乃至整個半導體生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域確立優(yōu)勢地位奠定了基礎(chǔ)。“VLSI技術(shù)研究組合”啟動以前，日本半導體生產(chǎn)設(shè)備的80%左右依賴從美國進口，但到了上世紀80年代中期全部半導體生產(chǎn)設(shè)備都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，至80年代末日本的半導體生產(chǎn)設(shè)備的世界市場占有率超過了50%。1980年，全球半導體生產(chǎn)設(shè)備銷售額最高的十大公司中，日本只有1家；1989年迅速增長到5家。如以縮小投影型光刻裝置這項關(guān)鍵設(shè)備為例，1980年前幾乎全部從美國進口，但從1985年開始，日本的國際市場占有率便超過了美國，到2000年時，除荷蘭的AMSL外，生產(chǎn)、銷售這種關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的廠家都是清一色的日本公司。

由于在共同研發(fā)過程中逐漸掌握了集成電路的高精度加工以及晶圓大口徑化、印刷電路的快速檢測等技術(shù)，故日本在存儲器生產(chǎn)領(lǐng)域取得了驕人的成績。

日本企業(yè)又再接再厲拿下了80%的全球市場份額，迫使英特爾、摩托羅拉等多家美國半導體企業(yè)退出了存儲器領(lǐng)域的競爭。至于“研究組合”作為主要目標開發(fā)的1MDRAM，日本企業(yè)搶占到近90%的世界銷售份額，遠遠地將美國的半導體生產(chǎn)廠家甩在了后頭。

1980年，日本的集成電路對美貿(mào)易出現(xiàn)順差。到1986年，日本半導體產(chǎn)品的國際市場占有率便開始超越美國。上世紀80年代，日美貿(mào)易戰(zhàn)爭中打得最為慘烈的戰(zhàn)場就是半導體。雖然如此，日本以自己獨有的核心技術(shù)，在其后十年中，除個別年份外，日本的國際市場占有率始終高于美國。1995年，世界半導體企業(yè)前十中，日本占了5位：NEC（第一）、東芝（第二）、日立制作所（第三）、富士通（第八）、三菱電機（第九）。這種狀況直到1995年微軟推出視窗95，英特爾推出與之相配套的改進型奔騰處理器之后，才發(fā)生了根本性的逆轉(zhuǎn)。

進入21世紀，日本半導體產(chǎn)業(yè)由于固步自封，未能及時變動企業(yè)研發(fā)體制。加上后來日本電子企業(yè)紛紛拋售電腦事業(yè)和手機事業(yè)，使得日本半導體產(chǎn)業(yè)尤其是芯片的生產(chǎn)又重新落后于美國。但是我們看到，最近幾年，以NEC、索尼和富士通為代表的日本電子企業(yè)，借助于人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重新回歸芯片以及相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)，并憑借長期積累的技術(shù)，使得日本的AI產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了領(lǐng)跑世界的勢頭。全自動駕駛汽車時代的到來，將會使得日本的芯片研發(fā)與生產(chǎn)迎來新的春天。

日本產(chǎn)業(yè)發(fā)展也并不是一帆風順，也有過不少的教訓。但是，日本人兢兢業(yè)業(yè)的做事風格，使得它有著長期厚實的技術(shù)的積累。所以，我一直認為，日本走過的路，有過的教訓，都是值得我們中國學習和參考的。人類發(fā)展一定會有許多共性和不可避免的道路要走，無論日本、美國還是中國，只有擁有自己的東西，做人才有底氣。（作者系日本亞洲通訊社社長，曾是本報駐日特約記者）