微软和英特尔的联盟,为正在崛起的PC市场打造了“技术封闭+标准开放”的框架。鼎盛时期,两家公司一度占据PC市场90%以上的份额。


虽然Wintel自己不生产PC,但他们却掌握了一台PC最核心的环节,继而可以依靠份额优势,在事实上把控了PC的发展方向与技术迭代节奏,这意味着包括DRAM在内的其他零部件生产商,必须要适应根据Wintel的节奏规划自己的技术发展路径。


相比大型机DRAM看重的持续性与稳定性,PC更强调快速更新和成本可控,早已不需要拥有25年使用寿命的DRAM。于是,日本人眼中属于山寨货的三星DRAM,依靠性价比快速扩张,伴随PC市场的繁荣跑马圈地。


换句话说,终端产品可以通过市场份额的优势主导整个产业链的发展方向,这一点在多年后iPhone的横空出世中体现的淋漓尽致——苹果对零部件的苛刻要求倒逼了供应商的技术升级,同时创造了苹果产业链蔚为壮观的造富运动。


同时,终端的份额也意味着权力:2009年8月,因为在一个小零件的成本控制上没能达到苹果的要求,苹果直接拨通了郭台铭的电话,让直接负责此事蒋浩良一夜之间被贬成了数码相框等新产品的董事长室特助。要知道,蒋浩良曾经是郭台铭钦定的接班人。


比起DRAM的惨败,更让日本人难受的是终端市场的全面崩溃。智能机出现后,曾经风靡世界的日本品牌全方位的坠落,除了索尼以外,消费电子的八大金刚都慢慢从销声匿迹了,随之失去的还有对整个产业链的话语权。


《日本电子产业兴衰录》的作者西村吉雄,曾在书中描述过日本工程师对“成品率”的苛刻追求:


同样是生产64M的存储芯片,日企用1.5倍于韩企的工序,换来了98%的良率。但问题是,三星虽然只有83%的良率,但其芯片吞吐量是日企的2倍,反而能在单位时间里生产更多的合格芯片。


换句话说,美国人并没有在老市场打败日本人,而是创造了一个新市场,打败了老市场。


1999年,日本最大的三家半导体公司日立、NEC、三菱将各自的DRAM业务抽离出来,组成了雄心勃勃的“DRAM国家队”尔必达,颇有和三星决一死战的感觉。只不过,等待这支临时拼凑的庞大军团的结局似乎从开始就已经注定,正如多年以后日本产业界人士对半导体产业溃败的辩解:


“我们败在了经营策略和成本竞争力上,总之没有败在技术上[4]。”


03. 链条重塑:摩尔定律的蜜糖与砒霜

日本半导体的第二个敌人,是摩尔定律。


在90年代初,半导体产业已经有了设计和制造的分家,出现了纯做设计的Fabless模式和纯做代工的Foundry模式,轰轰烈烈的资本全球化为这种分离创造了可能。如今,前者的代表是高通和华为海思,后者的代表是卡全世界脖子的台积电。


从二战到90年代,银行在日本的各行各业扮演着重要角色。尤其在半导体行业,企业购买设备的资金几乎全部来自银行贷款[4],土地则是重要的抵押物。尤其是彼时日本半导体的龙头都是综合性电器公司,对他们来说,一旦将工厂剥离出去做代工,就失去了从银行融资的担保。


2000年后,电器公司开始拆分旗下半导体业务,除了前文的“DRAM国家队”尔必达,日立和三菱也将半导体部门合并组成新公司瑞萨电子。双方曾打算把合资企业将变为Fabless设计公司,独立出来的工厂则整合为代工企业,但新公司合并完成后,管理层认为如果没有生产线,将无法维持“制造”的优势,计划最终流产。


2006年,东芝、日立和瑞萨再度提出了一个雄心勃勃的计划:合资成立一个65nm制程和45nm制程的代工厂以抗衡英特尔和三星,但也因为各方意见不一无疾而终[7]。这个胎死腹中的代工厂,是“日本台积电”诞生的最后机会。


IDM模式本身没有什么问题,甚至非常适合企业依靠份额优势进一步压低成本。但在2000年后,IDM遇到了一个越来越强大的敌人——摩尔定律。


在价格不变的情况下,集成电路上的晶体管数量以3年翻4倍的速度不断增加——摩尔定律给了东亚后发国家赶英超美的窗口。但它的残酷性在于,领先者为了保持优势,必须不断将利润投入新技术的开发,才能保证新产品加量不加价,以维持领先优势


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半导体企业必须不断把收入投向新设备与新技术的研发,图片来源:日本电子产业兴衰录


类似的定律在其他行业也时常存在:比如面板行业的京东方“王氏定律”,每三年价格降50%;LED的“海兹定律”,价格每10年将为1/10、输出流明增加20倍。但相比面板和LED在制造端的技术迭代,半导体产业的特殊性在于,制造和设计两端,都需要大量的研发投入。


在设计端,以AI芯片设计公司寒武纪的招股书披露为例,2019年,寒武纪营收4.4亿,但年度资本支出却有5.45亿;其中仅仅给ARM、新思的IP交授权费就有1.5亿。


在制造端,台积电最新的12英寸晶圆厂的投入资本高达千亿元,差不多是半个三峡水电站。


随着摩尔定律稳步推进,只有三星和英特尔这样的公司,能够依靠下游终端产品的份额支撑制造端的投入。而失去了终端地位的日本IDM企业,越来越难以承受制造与设计两端大规模的投资,最终在设计和制造两端双双落后。


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而导致日本半导体在2000年后雪崩式滑坡的,是它的最后一个敌人:全球分工。


1988年,英特尔研发80486 CPU的关键节点,几十位来自英特尔的洋顾问进驻台积电,在两百多个制造工艺环节上,一口气指出了至少两百个工艺改进流程。1995年,台积电又与刚成立两年的英伟达一拍即合,拿下了PC时代的另一张重要船票。


此后十年间,台积电一边确立了与高通、美满电子等芯片设计企业的合作;另一边,还通过铜制程技术以及湿法光刻工艺技术的研发,在技术上独步全球。iPhone 7时代开始,台积电进一步垄断了所有苹果A系列芯片的生产,跻身全球霸主。


随着制造工艺被超越,更上游光刻机的沦陷,也就成了时间问题:


上世纪90年代,光刻机的光源波长被卡死在193nm,彼时的霸主尼康主张用在前代技术的基础上,采用157nm的F2激光走稳健道路。由英特尔和美国能源部牵头的EUV LLC联盟则押注更激进的极紫外技术,用仅有十几纳米的极紫外光,刻十纳米以下的芯片制程。


凭借台积电工程师林本坚的“沉浸式光刻”方案,当时还是小角色的ASML在2004年就全力赶出了第一台样机,继而拿下了台积电和IBM的订单。


同一时期,EUV LLC联盟用“国家安全”的理由将尼康排除在外,虽然尼康很快亮出了干式微影157nm技术的成品,但毕竟势单力薄,导致产品水平不尽人意。2012年,英特尔、三星、台积电共同注资ASML,尼康被彻底踢出高端产业链。


最后一个死掉的是日本的半导体王牌DRAM:金融危机期间,三星再度开启“反周期投资”大法,把前一年三星电子总利润的118%投入DRAM业务,故意加剧行业亏损,在彻底压垮日本DRAM的同时,顺便按死了德国内存厂商奇梦达。


自2008年金融危机后,全球已关闭或改建的100座晶圆厂里,有36座来自日本:2001年,东芝关闭了其位于四日市工厂的1号生产线;2011年,飞思卡尔关闭了日本仙台工厂;2012年6月,安森美半导体关闭了会津的晶圆制造厂;2014年,松下半导体关闭了生产光电器件的75mm晶圆厂;2018年,瑞萨关闭了位于日本高知市的工厂。


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今年3月,瑞萨电子在茨城的工厂发生火灾


同一时期,一个由美国企业主导的半导体分工链条就此落成,英特尔、微软和苹果分别掌握着x86、Windows和iOS生态,也是整个分工链条上的发号施令的角色。


相比上个世纪你死我活的贸易决战,美国人用摩尔定律的残酷性和全球大分工,完成了对日本半导体的肢解。


2013年,破产后的尔必达被镁光收购,瑞萨电子接受日本政府援助。它们既没有成为高通,也没有成为台积电。