日本半导体产业发展历程解读

李浩东

摘 要：本研究通过深入分析日本半导体产业的产业政策、产业方向和日美贸易摩擦对其的影响，总结日本半导体产业发展的成败得失，为中国更好地发展我国半导体产业提供五点启示：一是发展好半导体产业需要政府持续扶持。二是开放有利于半导体产业发展。三是重视技术的同时，要认真研究市场趋势。四是及时调整产业结构，以适应新的产业发展。五是警惕美国通过贸易谈判遏制中国高科技产业发展。

关键词：半导体 日本 DRAM 微处理器

半导体产业是面向未来的高科技核心产业，近期的中美贸易摩擦，特别是中兴事件给中国高科技产业敲响了警钟，抓住未来几年半导体产业发展的窗口期，发展好我国的半导体产业已经刻不容缓。在半导体产业的发展上，日本作为曾经的半导体产业第一大国，既有走向成功的经验，也有从成功滑向衰落的教训，值得仔细研究，认真学习。

学习日本的意义有四点。第一，日本是曾經的世界第一半导体大国，其技术积累丰厚，产业政策一度非常成功，值得中国学习借鉴。第二，在日本半导体产业短期内崛起之后，美国动用了“301条款”等多种措施向日本施压，逼迫日本在双边谈判中让步。这一点与现在中美贸易摩擦的情况非常相似。第三，日本国内半导体市场非常巨大，美国一方面试图限制日本的半导体产品出口，另一方面又想让日本面向外国产品放开国内市场。这也与今天中美的情况有一些相似。第四，日本在20世纪80年代中期大好的发展形势下，由于各种原因，进入90年代以后没有保持住优势，不仅失去半导体第一大国的地位，还被亚洲新兴国家和地区反超。中国半导体产业也正处于这样的十字路口，要吸取日本发展的教训，以史为鉴。

需要特别强调的是，虽然日本人也承认本国半导体产业在上世纪90年代以后衰落了，但是要清醒的认识到，日本的半导体产业无论是品牌优势、技术积累还是创新能力都还是世界领先水平，苹果手机里有几百个核心零部件产自日本。应该说，日本半导体产业之所以没有保持住行业领跑者的优势，首先是因为“日美半导体协议”的限制，其次是因为日本在应对美国限制的过程中，采取的产业政策不当，对产业方向的判断有误，同时也无法克服自身产业结构的重大缺陷。

一、 20世纪70至80年代日本的成功经验

从20世纪70年代末，日本推出256K的DRAM（动态随机存储器）开始，日本半导体产品在短时间内抢占世界市场，到1981年日美长期的半导体贸易逆差被彻底逆转，日本产的DRAM在世界市场份额占到70%，到1986年世界十大半导体公司日本占了6家（见表1）。这一切要归功于日本政府所采取的符合自身特点的产业政策。其中有两点可供学习。

（一）针对国内半导体产业，政府主导产业规划，牵头组织合作研发，对产业发展起到积极推动作用

日本通商产业省（今经济产业省）在20世纪70年代中后期组织了VLSI（超大规模集成电路）开发项目，该项目由NEC、日立、三菱、富士通和东芝五家公司以及日本通产省电气技术实验室、电子技术综合研究所、日本电信电话公社联合参与，为日后日本DRAM产业的大发展奠定了技术基础。东京大学教授坂村健20世纪80年代初发起了TRON（实时操作系统内核）开发计划，虽然在初期受到美国的制裁威胁，开发计划一度缩水，并因此没能大举进入个人电脑操作系统领域。但是在日本通产省长期坚定支持下，如今TRON系统已经在嵌入式实时操作系统领域独占鳌头。根据最新调查数据，2017年在嵌入式实时系统领域，TRON已经占全世界市场份额60%，是世界上应用最广泛的系统之一，全球有几十亿台电子设备使用TRON系统。2003年独霸个人电脑操作系统的微软公司也宣布加入TRON阵营，向几十年的竞争对手低头。

（二）针对外国竞争不盲目排外，通过逐步开放引进技术，积累实力

一开始日本政府对本国相对较弱的半导体产业也采取保护措施，如20世纪60年代美国半导体企业德州仪器想进入日本市场，也要答应日本政府三个限制条件：一是以合资形式进入，二是3年内限制生产，三是公开芯片专利。这时候的日本半导体产业，还处在向美国买行业基础专利、依赖美国半导体产品供应的初级阶段。

通过一段时期的保护性扶持之后，很快扩大开放。通过合资办厂，技术引进，日本逐渐走出一条学习借鉴西方技术基础上的独立发展之路。1969年，日立与美国罗克韦尔公司合作，建设大规模集成电路生产厂，并使用生产出的产品，开发出了世界上首款内置大规模集成电路的计算器。其他还有佳能与德州仪器、理光与AMI公司的合作都非常成功。早在1960年，日本电气试验所就成功试制了集成电路，随着日本半导体技术的不断积累，工厂化生产工序的逐渐完善，从70年代开始日本逐渐实现集成电路国产化，进口率从原来的30%降到20%，出口率则从0增长到30%。80年代开发个人电脑微处理器时，日本也经历了同样的学习借鉴然后掌握核心技术的过程。80年代IBM推出个人电脑之后，为个人电脑生产微处理器成为半导体产业新的风口。但是由于核心技术专利都在英特尔和摩托罗拉等美国公司手中，日本厂商日立、NEC等只能向两家公司取得授权生产与其兼容的微处理器芯片，不过经过一段时间的学习，日立公司在1987年搞出了H8、H16和H32三款自主知识产权的微处理器。虽然由于美国政府的打压和美国厂商的先发优势等原因，产品本身没能在商业上成功打败英特尔和摩托罗拉，但是通过授权生产，日本融入了逐渐崛起的个人电脑全球产业链，并积累了生产经验，最重要的是通过在此基础上的自主研发获取了核心技术。

日本当时主要的对美贸易谈判代表大来佐五郎就曾经表示，日本向来的产业政策大体就是，认真选择行业进行发展，在草创阶段采取一些保护措施防止毁灭性的打击，逐渐扶植相关产业直到其能够独立发展，再引进外部竞争。他还强调，一般这种保护不要超过十年，并应逐步取消，否则本国工业会失去国际竞争力。可以看到，开放的确给日本企业带来了技术、市场和竞争机会，促成了从20世纪70年代末开始日本半导体产业的大发展。

二、 20世纪90年代以后日本半导体产业发展的问题

日本半导体产业在20世纪90年代个人电脑产业大爆发之后，显现出持续性发展乏力，这虽然跟美国的贸易限制措施有很大关系，但是日本半导体产业自身的问题也加剧了这种衰落的趋势。

（一）以1986年“日美半导体协议”为代表的一系列贸易措施严重影响日本半导体产业发展

美国不仅通过两国政府正式协议（“日美半导体协议”）的方式把限价、限产（日本政府有义务防止产能过剩）、扩大市场和开放VLSI项目专利等措施规定下来，还在1991年续签协议时明确提出外国半导体产品要在日本市场占有20%以上份额这样的具体要求。这期间，美国企业英特尔和摩托罗拉还向日本开发微处理器的NEC和日立两家公司提起知识产权诉讼，迫使两家日本企业放弃了多款研发中和售卖中的微处理器产品。诸多措施的严重后果有两个，一是美国一系列的政府施压与知识产权诉讼使日本彻底失去了跟美国竞争微处理器市场主导权的机会。由于半导体行业技术迭代快、研发窗口期短，美国通过政府与民间企业共同施压，打乱了日本开发微处理器的节奏，致使日本失去了这一大好的发展机会。二是最低限价措施使日本在DRAM领域被亚洲新兴国家和地区超越。最为致命的是最低限价措施。由于日本半导体产品从一开始就是单纯依靠价廉物美抢占市场，特别是在90年代个人电脑大发展之后，市场追求价格低廉、快速应对需求的倾向更加明显，日本企业并没有多少转型高附加值产品维持利润的空间，最低限价措施使日本企业原有的客户转向了成本更低的台湾、韩国厂商。

需要强调的是，虽然美国不断要求日本开放市场，甚至在续约时还明确规定外国半导体产品在日本需要达到的市场占有率，但并不意味着日本半导体市场真的封闭、保守，日本政府也没有故意给外国半导体产品设置壁垒。实际上，在1986年“日美半导体协议”签署之后，日本基本已经把各种关税和非关税壁垒降到接近零的程度。美国半导体产品在日本销售不好的原因有三点：一是因为日本产品确实价廉物美，特别是在DRAM领域，与之相比美国产品并不具有竞争优势。二是因为日本具有独特的商业文化和商业生态。企业之间通过信任关系组织交易，建立长期合作，如果没有出现重大产品问题，不会轻易更换供货商，也不会单纯因为成本原因跟外来企业合作。三是大企业与供货商之间都是深度合作，很难轻易接受新的合作伙伴。日本的综合电机厂商都有自己独特的技术标准，标准化程度不高，这造成了为其配套的部门或零部件厂商资产专用性非常高，双方都很难再与其他厂商合作。在各种壁垒已经降到最低的情况下，美国仍然持续施压，试图扩大外国半导体产品的市场占有率，日本政府只能通过行政指导的方式直接干预企业正常的经营活动和市场运作，这才是对日本半导体产业乃至整个日本市场经济造成危害的地方，而开放市场本身无论从理论上还是实践上都是有益于日本半导体产业发展的。

耐人寻味的是，相对于同一时期对日本汽车的贸易措施，美国似乎对日本半导体产业更加认真。众所周知，同一时期日美汽车领域的贸易摩擦，以日本出口自限，日本汽车产业向精细化管理、高附加值产品转型而暂时告一段落，从结果上看，实际上形成了日美两国政府聯手成立汽车产业价格卡特尔，共同赚取高额垄断利润的双赢局面。反观半导体产业，似乎并没有形成汽车产业似的双赢局面，美国对日本半导体产业一直穷追猛打，直到90年代中后期日本在DRAM上被台湾、韩国赶超，在微处理器上被美国远远甩在身后为止。究其原因有四点。第一，半导体行业与国家安全关系更为紧密，在卫星、导弹和军机上都有应用，美国为了在军需领域不依赖日本半导体产品，必须不遗余力打压日本，让本国半导体产业一直居于领先地位。可以看到，这与今天美国打击中国芯片产业，狙击中国5G发展的“剧情”也非常相似。第二，与汽车产业不同，美国对日本半导体产业的价格限制，不仅限于美国，在第三国也同样适用，这就造成了日本半导体产业不但失去了美国市场，连亚洲市场也被韩国、台湾等新兴国家和地区厂商夺走。第三，与汽车产业不同，日本半导体产业没能通过大规模在美设厂减少逆差。这主要是因为日本半导体国内市场巨大，几乎可以跟美国半导体市场匹敌，日本厂商没有去美国设厂的动力。这一时期，日本半导体厂商多以国内市场为主，兼顾出口。20世纪80年代日本半导体出口比例大致在30%左右，而同时期的日本汽车出口比例则在50%以上，可见日本半导体产业主要依赖本国市场。这造成了日本厂商去美国设厂的积极性不高。第四，美国还限制日本对半导体产业的投资行为。为了防止由产能过剩引起的倾销，“日美半导体协议”约定“两国政府强烈希望控制会导致半导体生产能力过度增加的刺激政策和计划的推出”，这当然成了日后美国限制日本大力投资半导体产业的借口。就此，日本失去了半导体行业竞争中胜出的两个重要砝码：低价和持续的设备投资。

（二）产业方向判断错误

在应对美国打压的过程当中，日本的产业方向和产业政策也产生了一些问题。国际半导体产业的发展趋势是细化分工，架构授权、芯片设计、具体生产分离，从80年代末期这种趋势已经初见端倪，专业提供架构授权的ARM和专业提供晶圆代工的台积电等企业的成功，昭示着这种历史潮流的形成。但是，日本企业没有对这一发展趋势提起足够重视，固守原先的发展模式，造成了日本半导体产业在技术上成功却在商业上失败的尴尬命运。

1. 对生产模式的变化缺乏敏感，顽固坚持原有的一体化生产模式。1987年美国政府联合英特尔为首的13家半导体公司启动了SEMATECH计划，此计划帮助美国半导体产业在1995年重回世界第一。此计划有两个效果，一是集中研发，减少重复浪费，并在半导体行业内共享研发成果，为企业减轻负担；二是把半导体制造技术模块化，使设计与制造分离成为可能，促进了资金规模较小的芯片设计行业大发展。这个计划造成了整个半导体产业生态的变化，令习惯于自己做全产业链并且各自为战的日本各大综合电机厂商在竞争中优势不再，同时，日本厂商经营理念封闭，不能与时俱进的缺点也在此时暴露无遗了。与之相反，韩国厂商肯于把日本人秘不外传的内部技术信息跟制造商分享，大大降低了生产成本，提高了灵活应对市场的能力，在几年之内一举超过了日本。

2. 对市场潮流的变化缺乏前瞻，不能灵活应对需求。在存储器（特别是DRAM）领域，日本厂商善于精研技术，管理复杂流程，能够在同等技术条件下把产品做得精益求精。但是，随着半导体产业不断向前发展，之前日本厂商擅长的、以大型机为主的一元化市场逐渐转型，特别是90年代以后DRAM的用途变得非常广泛，加上SEMATECH引领的标准化生产方式的出现，怎么做产品变得相对不是那么重要，而做什么产品变得越来越重要。遗憾的是日本厂商没有深刻把握这样的产业发展脉络，仍然顽固坚持以往的开发模式，太执着于自己企业的设计、细节处理，产品标准化进程缓慢。

在微处理器领域也存在类似问题。在1978年英特尔的8086处理器第一次问世之时，并没有引起日本厂商足够的重视。究其原因有两点：一是因为当时市场主流是大型机，个人电脑市场非常小，没有明显迹象表明个人电脑将会有大发展。二是8086处理器技术并不顶尖，当时日本著名的综合电机厂商都有能力生产类似水平的处理器。但是，随着个人电脑市场不断壮大，英特尔凭借给IBM个人电脑和其他厂商的IBM兼容机生产处理器的机会，与微软结成Wintel联盟，一举垄断了个人电脑软硬件标准，让后来者即使技术比自己先进，也无法跨越技术标准形成的壁垒。同时，英特尔认识到自身生产存储器没有成本优势，并且半导体产业的未来在微处理器领域，因此在80年代后期逐步退出了存储器领域，专心发展微处理器。而反观日本的各大综合电机厂商，对微处理器的发展前途没有深刻认识，发展上又缺乏专注力，“样样通，样样松”，虽然技术上死抠细节，但是产品都不太符合国际市场需求。

（三）综合电机厂商为主的产业结构不适应产业发展

日本综合电机厂商的特点是，涉猎各种类型的电子产品，采取设计和制造兼顾的一体化运营方式，资金和人才规模较大。日本学者把这种经营模式形象地称为“百货商店”。综合电机厂商主导日本半导体产业的模式是有其历史贡献的。在70年代末到80年代中期，因为美国实力雄厚的一体化厂商AT&T;和IBM等做出的半导体产品基本都在公司内部消化，而美国专供外销的半导体厂商产能小、资金规模不足，受半导体产业周期的影响较大；与之相反，日本的综合电机厂商由于其特有的长期经营战略，能够超越半导体产业周期循环，持续进行技术设备投资，这使日本厂商在20世纪80年代初期的短短几年时间内一举超越了美国。

但是，如前所述，随着时代的发展，市场的主流发展模式已经转变为产品专业化、设计和生产分离。虽然日本也看到了这一趋势，由通商产业省牵头组织了几次整合，但是由于大财团囿于门户之见，加上半导体行业主导权之争等问题，内部整合一直步伐缓慢，直到1999年才出现尔必达（整合了日立、NEC和三菱的DRAM业务）这样比较成功的整合范例，遗憾的是，早已错过了行业整合的最佳时机。由于经营状况持续恶化，2009年日本政府出手救助又效果不佳，2012年尔必达申请破产，后被美国美光科技收购。

整合不利导致日本半导体产业推进设计、生产分离式开发和标准化生产进程缓慢，背负巨额设备投资，风险越来越大，发展越来越慢。另外，受90年代初日本泡沫经济崩溃的影响，综合电机廠商投资半导体设备的意愿越来越低，原本的规模优势变成了制约发展的劣势。

（四）产业政策的短视

20世纪70年代开始，日本政府通过政府主导研发（VLSI项目）、税收优惠等政策大力扶植半导体产业发展，推动日本半导体产业成为行业领导者，但是，进入20世纪90年代以后，日本政府逐渐降低了对日本半导体产业的支持。表2对比了日本、韩国和台湾对半导体产业的扶植情况，可以看到，虽然经过一定程度的改善，但是直到2008年日本对半导体产业的扶持力度仍然远远小于韩国和台湾。主要原因有三点：一是政府认为日本半导体产业已经实现了赶超美国，能够离开政府的襁褓独立发展，这也与日本一贯的产业政策思路相一致。二是日本政界左翼势力抬头，认为这些优惠措施只便宜了大企业，造成社会不公。三是由于美国的制裁压力和泡沫经济破灭的影响，无论是政府还是民间，投资热情和能力都大幅降低了。

但是，半导体行业有自己的特点。一是受产业政策影响非常深。有研究指出，台湾和韩国在企业所得税比例、设备折旧的年限和设备投资免税等方面的支持力度都比日本要大得多，其产业发展也相应地比日本要好。二是研发窗口期非常短、产品迭代非常快，设备投资的时间点非常重要。有研究测算，在DRAM新产品投产阶段，投资时间相差一年，利润率竟能够相差20%以上。三是先发优势非常明显。英特尔在20世纪80年代初的短短几年时间垄断了个人电脑微处理器市场，使后来者再也无法超越。

因为以上三个行业特点，缺乏政府的大力支持，半导体企业很难靠自身力量克服产业周期，实现连续巨额的技术和设备投资。日本政府支持不利，是日本半导体产业被新兴国家和地区超越的一个重要原因。

三、对中国半导体产业发展的启示

当前，我国同当年的日本一样面临与美国的贸易摩擦，日本前期的成功经验，后期应对美国打压不利，产业走向衰落的教训都给我国以启示，值得认真学习和总结。

第一，发展好半导体产业，需要政府持续的优惠政策支持。基于半导体产业的特点，政府的支持要具有连续性和逆周期性。即使半导体产业进入低谷时期，为了跟上技术更新换代的脚步，也需要巨额资金进行研发和生产设备更新。

第二，开放有利于半导体产业发展。开放能够带来资金、技术和市场。“闭门造车”并不能造出先进技术，只有“引进来”能够获得技术，“走出去”才能够提高竞争力。要学习日本先引进技术，代工生产，在学习中逐渐探索，进而走上自主研发道路的经验。只有不断地扩大开放，半导体产业才能迎来大发展。

第三，重视技术的同时，要认真研究市场趋势。要“低头拉车”，也要不忘“抬头看路”。自从20世纪90年代个人电脑大发展以来，特别是2007年智能手机兴起之后，灵活应对市场需求变得越来越重要，以往日本式的技术至上主义逐渐遭遇瓶颈。我国想在半导体产业上顺利发展，也要吸取日本这方面的教训，认清技术要为需求服务，以需求为导向开发技术，才能推动产业大发展。

第四，及时调整产业结构，以适应新的产业发展方向。半导体产业发展日新月异，不仅表现在产品迭代速度快，也表现在开发模式、生产方式的不断更新。日本企业本来非常擅长细化打磨原有技术和生产流程，但是随着生产标准化、开发模块化的不断推进，日本企业发现，如果不全套更新生产设备，就无法生产最先进的产品，同时，一旦拥有了最先进的生产设备，很多综合实力稍弱的企业也都可以生产最先进的产品，这致使日本拥有的一点点品质优势，在快速更新的产品线和巨大的市场需求面前显得微不足道。中国要吸取日本的教训，紧扣产业发展脉络，努力推进标准化生产、模块化开发，多与半导体产业先进国家进行技术、管理方面交流，洞悉产业发展方向，争取提前布局，抢占先机。

第五，“日美半导体协议”对日本半导体产业的影响为中国敲响警钟。目前，中美正在就贸易问题进行磋商，在此前美方开出的几项条件中，就有关于停止高科技领域政府补贴、限制出口等条款，回顾日美贸易史可以看到，这些手段跟当初美国对日本的措施如出一辙，曾经给日本半导体产业以沉重的打击，必须慎重应对。比如，“日美贸易协议”规定，日本市场对美开放之后，外国产品要占日本市场份额的20%，这一条后来成了美国的“杀手锏”。因为美日之间对市场份额的计算存在差异，美国坚持认为外国产品在日本市场份额不足20%，不断要求日本开放市场，日本为此付出了沉重的代价。中国要以日本为戒，认清相关条款的危害，妥善应对，警惕美国制约中国高科技发展的图谋。

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