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曾經領先世界的日本半導體產業,到底是怎樣衰落的?

窮奢極欲 | 歷史類 | Jun 27, 2021

此影片謄本由阿Yea製作

大家好!這裏是窮奢極欲,一個離不開錢的頻道。2021年5月中旬,日本「電子資訊科技產業協會」(JEITA) 向日本經濟產業省提出警示,表示若按照目前局勢發展,大約10年左右,日本的半導體產業恐將徹底消失。然而事實上,上世紀70到90年代期間,日本半導體產業曾經風光一時。1990年全球前十大半導體企業,日企就佔據6名,但到2020年,前10名中已找不到日本企業的名字。這中間到底發生了甚麽事,讓日本半導體面臨消失的局面?今天就讓我們來看看吧!

首先,以電子業發展歷史來看,美國無疑是二戰後的領先者。一方面有德國科學家的加入,另一方面而言,美國在戰爭中並未受到重創。這兩項條件讓美國電子業得以快速發展。而在二戰結束後,其實全球對智慧財產這個概念並沒有如同當年般重視。因此美國市場上已經太舊的科技基本上都會轉移給自己的同盟國家。除了能夠扶持盟國經濟外,也能加速自己的新創研發動能。而1940年代開始,真空管大量被使用於電話交換機系統,但市場對系統性能要求日益漸增,真空管不論在體積或是技術上都已經到了極限,所以戰後非常多研究機構投入研發。因此,電子業從真空管發展到積體電路不過也才花了20年。

隨1952年美國德州儀器(Texas Instruments) 進入半導體產業,1954年開發出第一顆商用矽晶電晶,而美國貝爾實驗室也開發出氧化,光罩,蝕刻與散佈製程技術後,半導體產業開始進入商業化發展。在1961年美國快捷半導體(Fairchild) 和德州儀器公司雙雙推出第一顆商用積體電路後,隔年半導體產業營收就已經超越10億美元(約新台幣277.1億)了。另外,在上世紀60年代以前,基本上企業都偏向全能做法,大部份到是採用IDM(Integrated Device Manufacturing 垂直整合製造)模式。到了60年代後期,半導體材料以及設備才開始從半導體廠家分出來,形成了材料,設備和產品等三大電子產業體系。70年代開始,封裝和測試等後工程基本物化到了設備,儀器技術和原材料技術之中。如此一來,後工程系就從生產中分離了出來,開始向勞動力密集的東亞,東南亞新興國家轉移。

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那日本則是在50年代得知美國正在研發積體電路時投入發展行列。1957年,日本政府頒布了《電子工業振興臨時措施法》支持日本企業學習美國先進技術發展半導體產業。而最早成功的團隊,就是由日本電器試驗所垂井康夫,傅田精一等人所領導的團隊。因此,垂井康夫也被稱爲是「日本半導體之父」。除此之外,1961年日本三菱亦在美國西屋電氣的協助下,開發出11種名為「分子電子」的半導體產品。另外,還有包括NEC(日本電器)等日本業者也積極開發。進入60年代後,雖然日本透過保護政策協助產業發展,但實際上日本仍然落後美國一段差距。直到1968年美國德州儀器以合資的模式打入日本市場,才提供了有限的技術轉移。

另外,IBM 在1970年宣佈將在新的產品中使用半導體記憶體,致使行業趨勢出現變動。於是,日本抓住機會在1974年批准「超大規模積體電路」計畫,傾全國之力扭轉頹勢。而這段時間可謂日本半導體崛起的關鍵時期,日本政府透過該計劃整合五大企業,包含日本富士通,三菱,日立,東芝以及NEC等,組成半導體國家隊,結合日本東洋省電氣技術實驗室,電子綜合研究所,日本產業技術研究所等機構,聚合產學研三方頂尖人才,共同研發,以提升日本半導體晶片技術水準,超越美國。不過,這個計劃一開始其實差點胎死腹中,因爲各大企業對彼此保持戒心,直到垂井康夫登高一呼,各企業才敞開心胸。

他的想法其實非常簡單,他認爲大家只有透過合作才能改變日本落後的處境。等到研究成果出來後,企業再回頭專注自己的產品研發。只有這個方式才能改變日本在國際中孤立無援的局面。於是,日本半導體生產研發在1970年代出現明顯增長。1976年至1979年,才花了約4年的時間,日本已經取得了上千件專利,霎時間縮小與美國的差距。與此同時,除了大量日本積體電路下游廠商開始進行一系列技術創新外,政府亦推出貸款和稅費優惠等等有利於發展的措施,而一座座現代化半導體製造廠也就這樣在日本豎立起來。

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80年代則進入日本半導體的巔峰時期,日本從記憶體切入全球市場,帶動整個產業的榮景。其中又以DRAM(Dynamic Random Access Memory) 最為重要。1980年時,日本已經拿下全球30%半導體記憶體市場。隨日本汽車工業快速發展和全球大型電腦市場需求增加,5年後,日本市佔率已經超過50%,日本企業更透過規模生產技術獲得成本和品質上的優勢。因此,日本的記憶體晶片不只量大,品質也好。當時美方不斷派人去日本視察,去一次絕望一次。

時任英特爾(Intel)生產主管葛洛夫(Andrew Stephan Grove) 曾表示從日本參觀回來的人,認為這個發展對英特爾而言非常不樂觀,而日本亦在這10年間迅速取代美國,成為全球主要DRAM供應商。至1989年時,日本記憶體晶片在全球市佔率已達到53%,美國只有31%。在日本急速發展的狀態下,美國兵敗如山倒。當時日本富士通甚至還打算收購美國快捷半導體,直接踩進矽谷。而美國大廠AMD,淨利潤1981年,較前一年大幅下降2/3。美國國家半導體公司(National Semiconductor) 1981年營收則大跌6300萬美元(約新台幣17.46億)。隔年英特爾也因爲日本的擴張,被迫裁員2000人。到1985年時,英特爾直接舉白旗投降,宣佈退出DRAM業務。而這場記憶體之戰,也讓英特爾創下上市以來首次虧損的紀錄,虧損達1.73美元(約新台幣48.23億)。當時,若不是IBM即時伸出援手購買英特爾12%債券,恐怕英特爾難逃倒閉或是被收購的命運。英特爾前後花了整整3年時間,才完成轉型,而日本NEC也就這樣順利在1985年擠下美國企業,登上全球半導體銷售總額之冠。

但是,在這期間,美國矽谷為了因應日本的攻城掠地,早就成立了半導體行業協會(簡稱SIA),並於80年代初期向美國貿易代表辦公室(USTR)投訴日本企業,向政府遊說,希望美國政府能夠祭出措施。而1985年6月半導體行業協會終於找到了一個讓美國政府無法輕忽的觀點。那就是如果美國的半導體持續疲弱,將爲美國國家安全帶來重大風險。因為若武器技術要不斷創新,那勢必離不開半導體技術的創新。如果美國技術落後,那軍方在關鍵組件上將依賴外國組件,進而牽動到國家安全,這個理由讓美國政府無法坐視不管。

同年美國就對日本半導體產業發動「301調查」。而除了產業面的政策外,美方亦從貨幣上衝擊日本,指控日圓匯率遭到嚴重低估。於1985年同日本,英國,法國及西德簽署《廣場協議》促使日圓兑美元匯率從1美元兑240日圓升至100日圓左右。在種種因素夾擊下,日本終於讓步,雙方在1986年簽署《日美半導體協定》,達成兩項共識,分別爲日本半導體售價不得低於美國商務部規定價格,再來則是日本要確保美國半導體在日本市佔率從8.5%提高到20%。而美國也針對日本半導體企業祭出強硬手段,包括以國安理由禁止富士通收購快捷半導體,以竊取IBM技術之名逮捕日立6名高階主管。甚至指控東芝非法銷售高技術國防產品給蘇聯等等,從各方面打壓日本。從此之後,日本的半導體開此從巔峰逐步轉向衰退,整個晶片市佔率由1986年的最高40%,一路下滑到2011年的15%。而DRAM的打擊尤其嚴重,隨個人電腦(PC)越來越普及之後,市場對DRAM的要求已不再像從前這麼高品質。因此,日本的技術和成本優勢喪失,從最高點近80%的全球市佔率,一路跌到2010年只剩下10%,而日本吐出的市場佔有率由誰吃下了呢?畢竟美國在80年代可是一堆大廠放棄DRAM業務,答案就是南韓!

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有一個說法認為壓垮日本半導體最後一根稻草的其實就是南韓。1986年美日簽署《日美半導體協定》之時,南韓趁隙出頭。但一開始的三星電子在半導體晶片業幾乎沒有存在感,直到90年代美國對日韓發起反傾銷訴訟之時,時任三星電子會長李健熙利用美國打壓日本半導體產業的機會,派出公關團隊遊說美國政府稱,若三星電子無法正常製造晶片,那日本企業占據市場的趨勢將更明顯。 而競爭者的減少也進一步拉高美國企業購入晶片的價格,對美國企業不利。致使美國拍板僅向三星電子徵收0.74%的反傾銷稅,對日本最高則收到100%。隨三星電子加入美國陣營,日本的重要性逐步降低。接下來,三星電子的DRAM「 雙向型數據通選方案」 也獲得了國際固態技術協會(JEDEC)認可,定為個人電腦的標準配備之一。日本則被排除在外,造成日本DRAM 市佔率急劇下降,而南韓的DRAM 市佔率則從1990年低於20%開始急起直追。

至2010年時,全球市佔率已超過60%。儘管日本的日立,NEC與三菱在1999年合組記憶體公司爾必達, 但仍然無法抵抗南韓與台灣競爭的速度, 最終於2012年破產,並於隔年由美國美光科技收購。那至於後來的DRAM市場呢?根據市場調研機構集邦諮詢(TrendForce)今年數據, 截至2020年第四季時,南韓半導體雙巨頭,三星電子和SK海力士全球市佔率合計達到72%, 分列全球冠亞軍,第三,第四名則是美光科技23%與台灣南亞科2.9%,而全球前十大半導體企業在1990年有6間為日企,NEC 和東芝更是名列第1,第2名, 但到2020年時,全球前十大半導體企業已看不見日企的名字了。 若以前15名來看, 日本也僅剩東芝獨立出去的鎧俠控股還能排在第12名的位置,而 榜單上的第1名,便是當初果斷放棄DRAM業務的英特爾。

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