日本半導體工業的輝煌與沒落歷史

8月7號，華為消費業務CEO餘承東表示，由於美國的制裁，今年秋天上市的Mate40， 其搭載的麒麟9000高端晶片可能將會絕版。

其實美國的這種制裁操作已經不是一回兩回了，我們的隔壁鄰居日本，曾經可以說半導體工業的老大。

1987年日本半導體企業在全球市場所佔份額甚至超過50%

1990年，日本在半導體銷售產業中名列前茅，有6家日本公司進入前10名。到目前為止，這個比分還沒有被任何國家擊敗過。美國緊隨其後，有五家公司進入前十名銷售榜。

不過後來日本被美國一通制裁給拉了下來，跌落了神壇。今天來講講日本半導體工業的歷史。

開始講之前先來學習一點知識。

像金、銀、銅、鐵等金屬材料，他們的導電性能非常好，叫做導體。

像塑料、木材、陶瓷等不易導電的材料，叫做絕緣體。

重點來了，半導體就是導電性能介於導體和絕緣體中間的物質，如矽（guī）、鍺（zhě）等材料。

第二次世界大戰後，日本的製造業遭到嚴重破壞，同時項目資金嚴重短缺，經濟處在崩潰的邊緣。

1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利博士、巴丁博士和布拉頓博士組成的研究小組，研製出一種點接觸型的鍺電晶體

電晶體的問世，是20世紀的一項重大發明，是微電子革命的先聲。電晶體出現後，人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件，來代替體積大、功率消耗大的電子管了。電晶體的發明又為後來集成電路的誕生吹響了號角。

聰明的日本人瞬間意識到這是一項偉大的發明，他們對這項技術極度渴望。

然而，獲得技術數據是困難的。因此，日本科學家和工程師們帶著鋼筆和筆記本前往美國，想盡一切辦法尋找答案。他們畫了機器的草圖，草草記錄了建造過程，並記錄了他們與西方科學家的每一次互動。

關於這一點，最著名的一位是巖間和雄（Kazuo Iwama） ，他代表東京電信工程公司參觀了美國的電晶體公司。巖間和雄的筆記和意見現在統稱為『巖間和雄報告』。

這個人的履歷大概如下:

巖間和雄是日本工程師，後來成為Sony的總裁。 巖間生於名古屋，學習地球物理學。 他一直在東京大學的地震實驗室工作，直到1946年，森田昭夫僱用他在索尼的前身工作。 到1950年，他擔任公司董事。 在索尼，他於1954年幫助推出了第一臺日本電晶體收音機，並於1960年推出了第一臺電晶體電視機。他於1971年至1973年擔任索尼美國公司的負責人，並於1976年成為索尼公司總裁，直到1982年8月24死於結腸癌。

日本研究人員的首要任務是對鍺晶體進行實驗，以嘗試再現放大現象。 但是，由於技術的年輕化及其資源的有限性，研究人員甚至不確定這些設備如何或為什麼會表現出這種現象。

日本半導體的創始人之一菊池誠(makotokikuchi)開發了一種複製這种放大效應的方法。

他用一對像針一樣的小導線觸碰了一塊鍺。

然而，無論他怎麼努力，這個裝置都無法放大。這是因為鍺晶體不純，這意味著研究人員必須找到一種方法來製造高純度的鍺晶體。

這個問題的答案在於一個被稱為「區域精煉」的過程，這個過程包括加熱一片晶體，然後移動它，使雜質流向熱，同時在冷卻區域留下純晶體。

當時的日本想要實現區域精煉是不可能實現的，因為這種技術在日本根本就不存在。製造設備的資金是巨大的，但這並沒有阻止日本科學家。

他們集思廣益，不分晝夜，擴充知識儲備，一定要造出自己的機器並且要開發出更好的晶體。

美國的實驗室使用高精度的設備以非常慢的速度繪製鍺晶體，這是手工繪製不可能的。取而代之的是，日本人使用了一個竹槓桿和一個浮子在一個漏桶，隨著時間的推移，槓桿上升，並拉出晶體以恰到好處的速度。一個漏桶的結果和一些創造性導致了日本第一個點接觸電晶體。

1951年，貝爾實驗室發明了結接觸電晶體，並成功實現了商業使用。

1953年，東京通信工程株式會社從美國引進電晶體技術。

引進電晶體技術後，日本想要更加高效的生產晶體，而另一種生產高質量晶體的方法是柴氏法晶體。然而，所需的設備也沒有提供給日本在當時的溫度控制問題。為了使晶體正常生長，溫度必須小心地控制在0.1攝氏度以內。對於美國人來說，這相對容易，因為他們有適當的資金和設備ーー但是日本人有只能測量1度單位的模擬儀表。

為了解決這個問題，光被針反射到牆上。指針的任何微小變化都會導致投影光線位置發生更加戲劇性的變化。這樣就更容易確定溫度是如何變化的。

後來日本又發明了成長結電晶體，美國人認為，這種成熟的電晶體永遠不可能用於諸如電晶體收音機之類的設備，但是日本人決心讓它工作起來。

經過一番波折最終成功的製造了出來，並開始了大規模生產。電晶體雖然製造成功了，但是他們確實如美國人而言不能適用於無線電設備中，導致日本的整個半導體生產線停止，也停止了無線電生產。

不過幸運的是，日本研究人員發現問題出在錫磷合金上。銦沒有使用錫，而是用磷合金化，結果形成了一系列生長結電晶體，這些電晶體在無線電應用中工作得非常好，產量超過90%。

1960年，索尼全電晶體電視日本人以美國的發明為基礎生產了數百種流行產品。在20世紀50年代，美國公司沒能充分利用電晶體，因為他們想保護他們在真空管的投資。這為索尼等公司製造電晶體收音機鋪平了道路。在20世紀50年代和60年代，許多日本公司幾乎直接剽竊外國產品的設計。佳能和尼康的相機是仿照德國萊卡相機製造的。

當年許多日本家庭的目標是獲得三件套: 電視、冰箱和洗衣機。不過沒過多久，就被下面三個所取代了: 彩色電視機、汽車和空調（因為電晶體技術的發展）。

由於之前一直接受美國的技術轉移，日本主要負責生產民用的商品輸出到美國，而美國則把精力投入到了軍用領域。

此時日本和美國的技術上差距巨大，根本沒有一戰之力，於是日本經濟產業省採取嚴格的關稅壁壘和貿易保護政策，由政府負責半導體製造設備的開發，大量投資於研發，出臺「官產學」政策，與私營企業的商業計劃一起實施，在此期間，該行業迅速起飛。

當時美國對日本的態度極度輕視，認為日本只能生產一些低附加值的商品，比如廉價收音機之類，也就打打價格戰，成本優勢。日本就這樣猥瑣發育著。

1962年，日本通過仙童半導體公司掌握了核心的平面光刻技術。

1964年，日本通過貿易保護政策，限制美國德州儀器進入日本市場，最後從德州儀器又敲詐到了IC集成電路製造技術。

1971年，IBM宣布在大型計算機中使用半導體存儲器取代磁芯，大家都看到了，半導體中重要的DRAM（動態隨機存取存儲器）晶片將會成為潛力巨大的市場。

1971年之前，日本卡西歐等生產計算器風靡全美，一度佔領美國80%的市場。

1972年，美國拒絕提供給日本提供核心的IC集成電路，逼迫日本退出市場。

1976年，日本經濟產業省再次牽頭，由富士通、東芝、日立、三菱電機和日本電氣股份有限公司成立了LSVI技術研究所，開始舉國之力研究DRAM。當時日本經濟產業省給了50%的補貼，同時日本開發銀行還為日本所有的半導體企業提供低息貸款。

1980年，日本在動態隨機存取存儲器（DRAM）技術上取得突破，之後就一直佔領了該領域。

之後生產的商品賣到美國後，美國人發現質量賊高，日本的產品不良率基本等同於零。隨著日本商品的瘋狂湧入，美國人這才反應過來，這群小日本人偷摸的拼命研發，存儲晶片質量已經高過矽谷了。

在日貨強大衝擊下，美國半導體公司的市場份額直線下降，英特爾都曾一度放棄抵抗，差點被逼破產。照這麼下去，整個矽谷都得被日本搞殘、搞死。

1983年，東芝事件爆發。當時蘇美處於冷戰時期，蘇聯在國際上根本買不到工具機（老美制裁），後來蘇聯用35億日元的高價從東芝買走了4臺高精度的數控工具機。當時東芝公司高興的都要跳起來，4臺小小的破工具機居然這麼值錢。而蘇聯買工具機是去改裝核潛艇的，當年蘇聯由於技術落後造出來的核潛艇噪聲巨大，這一直都是蘇聯海軍的一個心病，這個劣勢如果不改變，這不等於告訴敵人我在這，快來打我啊。

而蘇聯買回來工具機後果然不負眾望，核潛艇噪音大幅下降，美軍那邊直接就聾了根本監聽不到。

這個事情後來被曝了出來，老美大怒，新仇舊恨加一起，弄死你個小日本。於是熟悉的下圖出現了，議員帶頭打砸日貨。

1985年，美國半導體產業協會開始向美國商務部投訴日本半導體產業不正當競爭，要求總統根據301貿易條款解決市場準入和不正當競爭的問題。

並要求日本開放半導體市場，允許美國進入，並且要佔有20%以上的市場，而且還要建立價格監督機制。

於是美國從智慧財產權、貿易規則、國家安全上打壓日本半導體企業，同時在國內大肆宣傳日本威脅論，製造對立情緒和民意恐慌。（這套路是不是很熟悉，近期的華為事件、TikTok事件都是這個套路）。

最後迫於美國的政治和軍事壓力（畢竟二戰結束後一直被美國扶持，還面臨美國的軍事威脅），日本最終籤訂了《日美半導體保障協定》開放了日本半導體產業的智慧財產權、專利。

此後幾年日本傲視全球的半導體行業如跳傘般飛速墜落，跌幅最大的存儲晶片，從佔據市場80%的高度，到跌穿10%。

不過現在日本退到半導體上遊的原材料領域，而且把半導體材料給研究了個透。

數據顯示，2019年日本在全球半導體材料市場份額達66%。19種主要材料中，日本有14種市佔率超過50%。

這就是之前日本捅刀韓國的底氣。

從日本半導體的發展史我們可以看到不少東西：

第一：對教育與知識的推崇。

第二：拼搏的工匠精神。

第三：舉國之力的科技重視。

其實這些我們都不缺，想想看我們的兩彈一星工程，北鬥工程。只希望我輩能有更多腳踏實地搞科研，搞實業的人，我相信徵服半導體工業那天不會太遠。