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來源：半導體行業觀察 日本半導體還行不行？ 這樣的發問注定得不到一個明確答案，說行的話，把日本碩果僅存的鎧俠、瑞薩和索尼綁一塊，都很難和全球半導體TOP 5相提并論；說不行吧，2022年，日本政府又找了幾個本土大公司搞出了Rapidus，立志要在2025年前搞定2nm，拳打臺積電，腳踢英特爾。 不過，當日本人談起半導體時，他們一邊惋惜于如今本國半導體的失意，一邊卻又會緬懷上世紀80年代那段極盡輝煌的時期——日本取代美國成為半導體領頭羊，而主要的五家半導體企業更是主宰了全球市場。 但上帝仿佛和日本半導體開了一個小小的玩笑，極盡繁榮的短暫時光過去后，立刻就是快速衰敗，在90年代中后期，半導體重心又迅速轉移至韓國和中國臺灣，進入千禧年之后，日本半導體仿佛就成了一個局外人，曾經的五巨頭接連離場，留下的只有失望與迷茫的從業者。 而曾經在世紀之交誕生的爾必達(Elpida)，希臘語中的“希望”，日本人心中象征著國旗的日之丸半導體，它的轟然倒下更是成為了許多人心中無法抹去的痛。 轉瞬即逝的黃金年代 日本半導體能夠在80年代崛起的原因有很多，而其中最重要的當屬由日本通產省在1976年牽頭發起的“VLSI聯合研發計劃”，其中政府出資320億，企業界籌集400億日元，共耗資720億日元，以五家半導體巨頭為核心，聯合日本通產省的電氣技術實驗室、日本工業技術研究院電子綜合研究所和計算機綜合研究所，開始向超大規模集成電路DRAM發起進攻。 曾經競爭激烈的東芝、三菱、日立、富士通、NEC在政府的牽頭下，罷手言和，開始在各自的優勢領域中發揮力量，與研究所一同攻克技術難題，推動日本半導體產業的整體發展。 這場浩浩蕩蕩的研發計劃，最終以日本先于美國研發64k集成電路、256k動態儲存器，完成對美國技術的趕超而告終，奠定了日本在 DRAM 市場的霸主地位，而政府+企業+科研機構的這套“官產學”的模式，也被許多國家奉為圭臬，在發展產業時有所借鑒和學習。 而最需要注意的是，日本半導體此時能夠稱霸全球市場，不僅僅是靠著一個大家一起砸錢的模式，而是用高質低價的DRAM產品，敲開其他國家的大門，用產品來說服企業。 80年代初期的存儲市場和今日不同，最大的用途和需求均來自大型機，一臺大型機通常花費數億日元，一旦啟用就會持續工作數年，而存儲一旦出現故障問題，就需要花費大量時間和成本進行檢修，這就導致大型機對DRAM的可靠性要求非常高，當時大型電腦制造商以及日本電報電話公共公司（現為NTT）要求“制造不會出故障的DRAM”，其技術標準是，大型電腦要有25年質量保證，電話總機要有23年質量保證。 而日本半導體行業在80年代就形成了一套建立可靠性的技術方法，他們沒有選擇在檢查階段去剔除有缺陷的產品，而是從根源上解決問題，重新思考設計制造過程，以不生產有缺陷的產品為前提，這套方法不僅提高了產品的可靠性，而且提高了成品率，最終促進了生產效率提升，讓日本半導體企業得以源源不斷地輸出廉價的DRAM產品。 1980年，NEC的工程師在美國的技術雜志上發表了How Japanese Manufacturers Areach High IC Reliability（日本廠商如何實現IC的高可靠性）一文，同一年日本電子工業協會在美國展開研討會，來自惠普公司的負責人承認，日本所生產的DRAM產品質量遠高于美國本土廠商。 80年代，美國半導體協會曾對美國和日本的存儲芯片進行質量測試，期盼能找到對手的弱點，結果卻發現，美國最高品質的存儲芯片比日本最差質量的還要糟。 半導體市場最終還是要靠產品來說話，物美價廉的日本存儲芯片，在80年代用自身的優勢確立了霸權，而今天如雷貫耳的英特爾、AMD、德州儀器等美國硅谷公司卻一籌莫展，在市場中節節敗退乃至最終關停存儲業務。 不過，日本的官產學模式同樣啟發了美國半導體行業，既然日本通產省做得了初一，那么美國的相關機構也能做得了十五，美國公司開始尋求那雙看得見的手的幫助。 但他們并沒有像日本一樣尋求資金上的援助，而是鼓吹特洛伊木馬式的威脅論，他們認為日本公司最初的目標是接管計算機內存，然后會吞并微處理器業務，再之后是低端計算機（即臺式機），最后是高端計算機即大型機的業務。 當然，這種辦法非常有效，1986年初，美國裁定日本DRAM存儲芯片存在傾銷，要征收100％的反傾銷稅，隨后日本通產省和美國商務部簽訂了第一次《美日半導體協議》，有效期五年。 協議中最重要的一部分是引入了價格監控系統（Fair Market Value），根據批量生產的規模，在制造成本上加上適當的利潤，而產品不得以低于以這種方式確定的價格銷售，這對于當時的日本DRAM廠商來說，并不算徹底的壞消息，前面已經提過，由于精益求精的生產方式，讓生產良率大幅提升，反過來又讓生產成本大幅下降，而已經確定的高可靠性又不會受到價格影響，所謂價格監控系統，拉高DRAM價格，其實反而會讓日本廠商賺得更多的錢。 倘若市場中只有美國和日本，且DRAM產品應用范圍始終局限在大型機中，這樣的推導完全可以成立，日本依舊可以繼續當半導體行業的霸主，可惜事實并非如此。 1979年，韓國三星正式進軍DRAM市場，建立了具有16K DRAM能力的VLSI晶圓廠，它曾嘗試從國外引進技術，連續遭到美國德州儀器、摩托羅拉、日本NEC、東芝、日立等公司的拒絕，最終從美光處拿到了64K DRAM的技術授權，之后幾年當中，三星從日本半導體產業中大量挖取專業人才，同時投入大量資金興建晶圓廠，攻關DRAM相關技術。 1992年，三星率先推出全球第一個64Mb DRAM，正式超越日本企業。 但在1992年之前，日本就已經有敗退的跡象。日本廠商身上還背負著《美日半導體協議》和反傾銷稅，而幾乎沒有受到美國制裁的三星反而一身輕松，寧可舉債虧本也要硬闖DRAM，憑借更低廉的價格來搶占市場，再加上廣場協議的簽訂，日元大幅升值，出口半導體大受影響，最終讓日本DRAM價格優勢不再。 而在日本引以為傲的良品率和可靠性上，由于80年代中后期個人電腦的崛起，早已沒有之前那么重要了，大型機可能需要能用25年的DRAM，而個人電腦往往5年就會更新換代，因而相較于日本的高質產品，韓國和美國所生產的更廉價的DRAM迅速占領了個人電腦市場，在市場競爭中先日本一步。 可能會有人覺得，既然美國與韓國能夠生產廉價而質量不夠可靠的產品，那么日本同樣也可以這么做，為什么反而受到了制約呢，吃慣了山珍海味難道還不能吃糠咽菜了嗎？ 答案也很簡單，因為日本半導體廠商原來的客戶仍然要求著高品質，以汽車為例，只要皇冠汽車還在運轉，豐田會向半導體廠商提出需求，而車規級的品質又絕非個人電腦那么簡單，一方面是龐大的新興市場，另一方面是熟悉的固有市場，同一條生產線，不可能生產出兩種不同規格品質的產品。 而日本半導體企業所采用的終身雇傭制，導致針對市場變化的反應遲鈍，思路轉換也非常緩慢，大量工程師空有一身本領而無用武之地，既無改變的勇氣，也無再次創新的實力的日本半導體，只能在這種拉扯中跌跌撞撞地走著， 此時，日本的工匠精神反倒成為了絆腳石，昔日的成功反過來導致了未來的失敗，這對于看重技術的日本企業來說，何嘗不是一種諷刺呢？ 扶大廈于將傾 當時間來到90年代中后期時，日本半導體已經從市場中全面敗退，它們既無英特爾和AMD那樣制造CPU的能力，也沒有像三星和海力士那樣迅速迭代技術建立新產線的能力，許多廠商迎來一年又一年的虧損，而日本通產省呢，也不太可能像70年代一樣，為重資產的DRAM產業提供大量資金，只是過了不到十年而已，半導體就從香餑餑變成了夕陽產業。 在經過深思熟慮之后，1999年，日本通產省牽頭主導，讓NEC和日立分別剝離旗下DRAM業務，成立了新公司爾必達，2004年三菱電機的DRAM業務部門也被并入，自此，曾在IC Insights 1993年的全球十大半導體廠商排名中分別位列第二、第五和第八的三家日本半導體廠商的DRAM業務匯集在了一起。 爾必達的誕生，實際上是日本半導體的背水一戰，當時的日本業界認為，DRAM作為半導體行業的支柱性產品，此時在整個半導體市場中依舊具有舉足輕重的地位，如果能在該領域中再度拿到市場優勢地位，日本半導體就有望回到過去的黃金年代，再現當年的輝煌。 此時的爾必達被稱為日之丸，代表著日本在千禧年后重振半導體行業的愿景，背負的擔子也不可謂不重。彼時的日本媒體還報道稱，“擁有強大新技術研發能力的日立”，與“擁有強大生產技術能力的NEC”合二為一，誕生了世界上最強大的DRAM內存制造商，會產生1+1>2的效應，通產省的“理想藍圖”中，日立負責進行技術的研究開發，NEC則專注于批量生產工廠的生產技術，重回DRAM霸主豈不是手到擒來？ 現實給了通產省、爾必達以及所有日本半導體從業者一記響亮的耳光，在合并完成的兩年后，爾必達在DRAM市場中的份額就從17%跌到4%。 原因很簡單，NEC和日立使用的制造設備不同，不能直接轉交工藝流程，需要對60%的工序通過基本復制進行重新制作，然后再將此工藝流程交給批量生產工廠進行生產，還有約30%的清洗工序無法轉移，說白了兩家公司合并完成后，最大的氣力不是去研發什么新技術，而是在琢磨怎么磨合不同的產線，空耗財力人力物力做一個無用功，市占率只會一跌再跌。 而NEC和日立兩家企業文化差異呢？NEC認為要實現高成品率“首先必須重視統一性”。而日立則是要“用新技術帶來一點突破”，之后再考慮統一性。由于生產工序的繁雜，NEC的技術人員數量約為日立的3-5倍左右，這導致的結果就是NEC的做法占據上風，爾必達開始強調在生產工序的不斷研發改進，那些喜歡探討新材料或者新結構、研制新設備的日立員工最終只能被排擠出局。 因而，強強聯合只是日本通產省的一廂情愿，實際情況反而變成了1+1＜1。 當然DRAM畢竟不是處理器，沒有太高的技術門檻，憑借此前的積累，爾必達的產品總是能有一些競爭力的，但更大的問題是，爾必達沒錢沒糧沒資本，憑什么和已經打了十年勝仗的韓美DRAM企業競爭？ 彼時電子業遭遇空前蕭條，母公司NEC和日立都泥菩薩過江了，壓根勻不出錢給爾必達來增加產線和設備，通產省就是個甩手掌柜，把兩家撮合一下就拍屁股走人了，爾必達在2002年這會，實際上已經陷入叫天天不應，叫地地不靈的絕境里了。 幸好日本半導體業界還是有些神通廣大的人物在的：2002年11月，坂本幸雄上任爾必達的社長，憑借自己高超的手腕，愣是從世界各地籌集了1700億日元的資金，短暫解決了爾必達沒錢的大難題，讓虛有其表的工廠換上了全新的制造設備，而DRAM生產也逐漸走上正軌，在好不容易解決了經營層面的問題后，爾必達的DRAM市占率終于出現了回升。 雖說坂本幸雄預見到了智能手機移動市場中所蘊含的機遇，開始大力發展手機的DRAM，也曾讓爾必達實現過快速增長，但他始終沒有解決一個問題，那就是爾必達的盈利，在他上臺前和上臺后，爾必達最高不過3%的利潤率，與行業龍頭三星動輒30%利潤率相比，差距大得可怕。 針對這一點，不少文章指出和強調，爾必達利潤低是因為重視良品率，學者湯之上隆在2005年時調研爾必達，他表示當時主流的512M DRAM顆粒，爾必達可以把良率做到驚人的98%，而三星只有83%，由此一種觀點逐漸形成：爾必達輸了市場沒輸技術，日本的半導體在技術上依舊世界第一。 但這樣的觀點有失偏頗，舉個例子，同樣生產100條內存，爾必達交貨98條，三星交貨83條，但三星僅用時1天，總成本500塊，爾必達要用一天半，總成本750塊，此時兩種生產方法孰優孰劣呢？對于DRAM這樣的標準化半導體組件，反復強調良率又有何益處呢？ 爾必達實際上陷入了一個怪圈，固執認為只有精耕細作才是半導體技術實力的體現，開著插秧機和收割機的韓國半導體是在浪費“糧食”，殊不知自動化也是技術實力體現的一種。 這并不是坂本幸雄的問題，而是以NEC為主體的爾必達在根子上的問題，擅長量產的NEC系，分工極其細化，即便再小的領域，他們都會做的十分徹底，導致工作量不減反增。為了達到DRAM的高良率，爾必達延續了日本半導體企業昂貴的設備使用習慣，每道工序都設置了專用設備，用著同一臺設備，爾必達的晶圓吞吐量只有三星的一半…… 諸如這些問題，讓爾必達自以為擁有了最先進技術，卻始終在虧損的紅線上掙扎。 爾必達其實也有過改變自己命運的機會，后期加入的三菱DRAM部門的員工擅長于集成統籌，傾向于用最少的人力、最低的成本、最經濟地生產DRAM。這部分員工認為，NEC系所用的DRAM生產方法工序過多、檢測過度，用最高的技術來生產PC用的DRAM，但實際上一臺機子根本用不到這么好的DRAM。 但在2004年之際，規模更大的日立系員工都已經邊緣化，規模較小的三菱系又能有什么作為，整個爾必達就在NEC系的帶領下，在高良率低利潤率的這條路上狂奔。 2008年雷曼危機來臨，而Windows Vista又引發DRAM過剩，高良率低利潤率的爾必達被一拳直轟面門，來了次不折不扣的硬著陸，原本的小賺迅速變成大虧，社長坂本幸雄看著滿紙的赤字，開始懷疑起了人生。 2009年，在日本經產省（原通產省）主導下，日本通過《產業再生法》修正案，授權日本政府可對擁有國際領先技術、但面臨經營困難的民營企業施以援手。2009年6月，爾必達成為新法的首位受益者，獲得300億日元（約合3.7億美元）公共資金和得到政府擔保的1000億日元（約合12.4億美元）日本政策投資銀行融資。 1300億日元看著很多，但對于爾必達來說只不過是杯水車薪，因為此時三星已經開始反周期投資，繼續大規模增產擴產，DRAM顆粒從1美元的紅線一路跌停，來到了0.31美元，家底本就不夠殷實的爾必達在外部援助尋求無果的情況下，最終選擇了破產保護。 癡人說夢 爾必達倒下了，日本對于日之丸半導體的幻想卻從未停止。 2022年，又是日本經產省帶頭，找來了豐田、NTT、Sony、鎧俠、軟銀、NEC、電裝、三菱日聯銀行等8家日企，共同設立了新晶圓企業Rapidus，目標在2027年左右實現2nm及以下芯片量產，還要為其他公司代工生產芯片。 據悉，八家企業共計出資73億日元，日本政府提供700億日元的補貼，Rapidus會長由東京電子公司前社長東哲郎擔任，社長小池淳義曾任西部數據日本子公司社長、日立與聯電合資的12英寸晶圓廠Trecenti社長等職。 經產省還在同日宣布，年內聯合美國建立先進半導體研發中心LSTC，提供約3500億日元的財政預算，其表示，會在IBM所提供的技術基礎上，讓LSTC統合日本東京大學等頂尖學術機構進行半導體研究，最后再交由Rapidus進行量產測試。 整體來說，經產省的這套打法就是上世紀70年代“官產學”的變種，只不過這次無論是資金還是技術，產業的存在感都是最弱的，變成了“官學產”模式，同時也不再繼續死磕存儲了，瞄準了先進制程的晶圓代工，最大的對手變成了臺積電和三星。 日本的業界仿佛又看到了曙光，直呼日本半導體即將雄起，日之丸半導體永不墜落云云。Rapidus社長小池淳義也拍著胸脯表示，Rapidus是日本挽回空白10年的“最后機會”。 那么，第三次組成國家隊的日本半導體這次真的可以實現歷史性的跨越，再度立于時代之巔嗎？ 首先需要明確的是，日本本土的晶圓代工還停留在45nm制程，距離所謂的2nm節點，需要9代工藝升級，臺積電是在2007年量產的45nm，用了16年時間，才在今年完成了3nm的量產，離2nm還有一定的距離，也就是說，Rapidus和LSTC要用四年時間完成臺積電16年都沒完成的事。 另外，Rapidus的晶圓廠并不是現成的，而是在北海道千歲市重新選址，現在這會要生產2nm芯片的地方還是長著野草的荒地，要到9月才能正式開工建設，完工怎么也得到2024年了，鋪設生產線更是直接奔著2025年去了。 這也就是說，Rapidus想的是建完廠房和產線，坐等著LSTC和IBM研發完畢，然后照著圖紙開干完事，另外值得一提的是，Rapidus甚至連員工都是個草臺班子——截至目前一共就100來號人，其中還不全是工程師。 社長小池淳義倒是自信滿滿，面對2nm半導體分為1000～2000個工序，需要包括設備操作員在內的約1000名技術人員的現實情況，他在接受采訪時強調稱，通過AI和自動化等方式，只需一半人員即500人就可應對。 他所說的這500人還不是這兩年就招聘完畢，因為日本本土早就出現了技術斷層，壓根沒有這么多合適的人才，只是考慮到和歐洲最大芯片研發機構IMEC合作后，能夠獲得培養人才的支持，大概要到2027年才能招夠這所謂的500名技術人員。 要技術沒技術，要人沒人，那么在最關鍵的錢上總該沒問題了吧？ 很抱歉，Rapidus也沒錢，除了前面提到的773億日元，日本經產省又在后續追加了一部分資金，總計援助約3300億日元，但2nm的一條試產線就要2萬日元，量產線更是要追加到3萬億日元，這3300億日元也就夠建兩棟樓和招聘技術人員罷了。 剩下的缺口呢？還是這位小池淳義，說現在就暫且這點錢了，為了在啟動量產化的2027年前把錢籌夠，會討論增加出資企業和首次公開募股（IPO），未來會把目光放到海外，在全球尋找值得信賴的投資伙伴。 講了一堆，實際上Rapidus現在什么都沒有，靠一個量產2nm的炒作概念引來了日本經產省，關鍵是經產省就吃這一套，還真被上鉤了，很爽快地就把幾千億日元批了下來。 一家名不見經傳的100人小公司說用四五年就能搞出2nm，把英特爾、臺積電和三星通通踩在腳下，拿了政府的投資后吃香喝辣，還能大搖大擺地去參加各種會議，接受各路媒體的采訪，其他半導體公司做夢都不敢做得這么離譜。 前面提到的技術、人才、資金也不過是晶圓代工的三個前置條件而已，假設Rapidus在幾年后真的發生了神跡，搞定了2nm的量產，解決了良品率后，又要給誰代工呢？晶圓代工最重要的就是規模效應，沒有蘋果這樣大規模采購先進制程芯片的終端客戶，如果去依靠服務器和超級計算機的客戶，所產生的收益是否能盈利都不太好說，之后的制程迭代更是無從保證。 2nm的故事說得好聽，但仔細推敲一番，不過是沒什么憑據的空中樓閣。 拉丁語中Rapidus的含義是迅速，社長小池淳義一再強調速度，說公司要革現在的「可制造性設計」的命，Rapidus要做「可設計性制造」（MFD），在快速發展的AI與自動化的幫助下，快速開發量產出市場想要的芯片。 Rapidus也可翻譯成銳必達，《論語·子路》早就為它準備好了一句話：欲速則不達。光是去強調速度，忽視現實情況，忽視技術差距，最后怎么能抵達曾設想的未來愿景呢？ 當80年代日本國家隊已經被掃入歷史，爾必達（Elpida）代表的希望也早已破滅，只剩一個Rapidus在喋喋不休著2nm、AI、MFD之類的技術名詞，這不得不說是一種悲哀。 現在來看，日本半導體因通產省/經產省而興，用政府的大力干預手段把企業擰在了一塊，就像是幼兒園里的老師帶著孩子在玩老鷹捉小雞的游戲，趕走了老鷹后，小雞雖逐漸成長卻未真正獨立，一直活在羽翼下的企業又能有多大的競爭力呢？ 而經產省和企業卻似乎從未反思過這件事，一旦又有半導體的雛鳥嗷嗷待哺，經產省就忙不迭地銜來蟲兒喂食，但可惜的是，巢中待哺的鳥兒遠不止這一只，總會遇到心有余而力不足的時刻，初長成的雛鳥最終餓斃于風雪。 從昔時的東芝、三菱、日立、富士通、NEC五巨頭，到爾必達、東芝、瑞薩三顆青苗，再到如今的視若珍寶的Rapidus，歷史總是驚人的相似，倘若日本的半導體企業不能自給自足，自立自強，自己實現大幅盈利的話，那么悲劇只會不斷重演。 也正如杜牧在《阿房宮賦》中最后點題的名句一般：后人哀之而不鑒之，亦使后人而復哀后人也。 |
