
1954年,位于美國賓夕法尼亞的西部電氣公司總部迎來了一位日本客人:東京通信工業(東通工)的錄音機制造部部長巖間和夫。
西部電氣是一個有點陌生的名字,名氣遠不如它的母公司AT&T、以及旗下的“西部電氣工程部”——也就是大名鼎鼎的貝爾實驗室。
全球芯片產業的基石“晶體管”就誕生在貝爾實驗室。1947年,東通工的創始人井深大剛好在美國旅游,覺得晶體管可以用來開發收音機,花了2.5萬美元購買了生產專利。
結果,井深大買專利的事遭到公司上下一致反對。他們認為,發明晶體管的美國人都做不出來,更別說日本人自己。通產省也提出反對, 2.5萬美元買一個沒用的專利,浪費了寶貴的外匯儲備。
反對并非沒有道理,畢竟井深大只買了專利,既沒有詳細的技術說明,也沒有完整的制作方法,相當于買了個不知道怎么生產的圖紙。當時東通工唯一能參考的資料,只有另一位創始人盛田昭夫從美國帶回來的三本《晶體管技術》。
一籌莫展之際,文章開頭提到的巖間和夫主動請纓,赴美研究晶體管。在美國,西部電氣的工作人員熱情地招待了他,表示把西部電氣當成自己家,但有兩個要求:
這種情況下,巖間和夫只能白天在實驗室里,逮住一個美國工程師就問個不停。晚上回酒店后,他會憑記憶把交流內容記錄下來,再把腦子里的畫面畫成素描,整理起來寄回日本。
通過這種方式,巖間和夫在4年里積攢了整整256頁手稿,每一頁都有詳細的生產流程說明和解釋標注,即著名的《巖間報告》。靠這些手稿,東通工在巖間和夫回國的前一周,成功制造出了晶體管。

《巖間報告》手稿
1955年8月,東通工發布了幾經改良的晶體管收音機TR-55,并以“SONY(Sonus和Sonny boy組合而來)”的品牌名進軍美國市場。雖然價格不菲,但由于體積小,非常便攜,TR-55在日本和美國大獲成功。
1959年,索尼的收音機銷售額達到250萬美元。一個屬于日本的半導體時代開始了。
巖間和夫赴美偷師的手稿,如今被珍藏在索尼的歷史紀念館,和第一臺特麗瓏電視、第一臺Walkman、第一臺OLED電視放在一起。和它同時被記錄下來的,還有購買專利的井深大的一番豪言壯語:
“既然要造晶體管,如果不瞄準人人都能買得起的大眾產品,還有什么意義?”
上世紀50年代,雖然晶體管和集成電路相繼被發明,但半導體技術長期缺乏下游買家,只能做做軍用品生意。當時,僅美國軍方的采購金額,就占了整個半導體銷售額的35%。晶體管收音機的出現,為半導體技術找到了一個利潤豐厚的市場。
索尼收音機的成功奠定了半導體公司成功的路徑:依靠一個大的下游消費市場創造回報,拉低技術研發成本,通過產品迭代反哺技術迭代。在這里面,“市場”是關鍵詞。
另一個例子是美國的雅達利,1977年,雅達利2600游戲機上市。當時,雅達利找到了一家名叫MOS的公司,開發了著名的“6502芯片”。通過廉價高性能的芯片與游戲這個巨大的市場,雅達利在1981年就創造了10億美元的銷售額。
索尼的成功激勵了整個日本半導體產業,他們找到了一個更大的市場,大型計算機。
1976年3月,日本通產省牽頭,集合富士通、日立、三菱、東芝、NEC五家公司,集中攻堅被美國“卡脖子”的DRAM內存芯片。
通產省為這個項目補貼了290億日元,相當于整個財政補貼預算的一半。最終換來了4000多件技術專利和一條完整的DRAM產業鏈:做材料的京瓷和住友,做光罩的TOPPAN,做封測的東京電子,和做光刻機的尼康。
DRAM主要應用于大型機,雖然技術難度不算頂尖,但市場需求非常大,需要配合大規模生產能力,這是日本人的強項。另外,由于日本公司占據了產業鏈的各個環節,可以用市場份額的優勢攤薄上游成本。
鼎盛時期,日本吃掉了DRAM市場80%的份額,繼而引發了美國人的不安。1981年,《財富》雜志刊發了一篇《日本半導體的威脅》,插圖中日本相撲運動員站在一塊硅片上,看上去拔山舉鼎孔武有力,一拳打死一個英特爾。

《財富》雜志的插畫
面對日本企業的優勢,美國開啟了聲勢浩大的反攻:80年代初,英特爾牽頭硅谷的半導體企業成立行業協會,通過堅持不懈地游說,在1985年拋出了一個讓華盛頓無法拒絕的理由:
有一種聲音認為,日本半導體的坍塌原因是美國的打壓,尤其是1986年的日美半導體協定。
但實際上,協定中最喪權辱國的條款,不過是“五年內將外國生產的芯片在日本的份額提高到20%”。相比美國對中國半導體的圍追堵截,協定的震懾力甚至不如煙盒上的“吸煙有害健康”。
事實也是如此,日本的半導體產業在90年代依然保持強勁的貿易盈余能力,2000年之后才開始式微。其原因也在于韓國和中國臺灣芯片工業的崛起,而非美國。
一個支柱產業的坍塌,必然會成為產業界反復咀嚼的對象,日本人自己的復盤和反思汗牛充棟。西村吉雄在《日本電子產業興衰錄》中,提出了一個很有代表性的觀點:
日本公司很擅長研究“怎么做”,卻疏于判斷“做什么”。
西村吉雄羅列了日本半導體在80年代后面臨的威脅,其中最重要的一個是存儲程序方式的出現,使附加值的來源從硬件轉移到了軟件,在互聯網普及后更是如此。
換句話說,軟件不再只是讓硬件運轉的工具,反而開發一個Photoshop或推特、微信這樣的軟件,就有可能變成一家百億營收千億市值的公司。
但在很長時間里,日本人并沒有意識到軟件的高附加值。
西村吉雄舉了一個有趣的例子:日本曾大力推廣基于模擬電路的Hi-Vision技術,可以使電視的畫面更清晰,色彩更準確。同時,日本企業追求更大的屏幕和更薄的外形。但美國人的思路是,清不清晰無所謂,重要的是電視節目要好看。
《日本電子產業興衰錄》里提供了另一個解釋:日本半導體的輝煌依賴大型機,這個市場的結構是縱向聯合,從零部件到成品,從制造到銷售都由一家企業完成。
比如東芝的機器,由東芝生產零部件,在東芝的工廠組裝,運行東芝的操作系統,由東芝的銷售部門賣出去。
但PC市場不一樣,產業鏈上的每個環節都有不同的公司覆蓋,既有上游的零部件公司,也有下游的組裝工廠和軟件公司。
惠普的電腦可以由英特爾和西部數據供應零部件,在富士康進行組裝,搭載微軟的操作系統,運行Adobe的Photoshop。
這種新的體系下,附加值的來源從制造能力和成本控制,變成了由軟件能力構成的架構生態和下游應用。這是日本人所不適應的。
1984年,英特爾的8086和8088處理器的出貨量達到了驚人的7500萬顆,x86架構的生態系統迅速建立。
英特爾的核心思路是兼容,任何開發者都可以基于x86架構開發軟件。僅僅8086處理器,全球軟件公司在開發商的投資就超過數十億美元。
同一時期,東京大學教授坂村健以日本政府IT顧問的身份,提出了一個雄心勃勃的TRON計劃,意在建立一個日本版的CPU+操作系統生態。
但不同于英特爾的兼容路線,坂村健認為英特爾為了兼容性犧牲了CPU的性能,應該從零開始開發架構、搭建生態。顯然,英特爾的路線笑到了最后。
和TRON一樣,IBM的Power架構也選擇了犧牲兼容追求性能的思路,同樣敗給了英特爾。
90年代初,以Windows1.0為代表的圖形操作系統出現,大大加速了PC的普及。微軟和英特爾組成的Wintel聯盟,打造了“技術封閉+標準開放”的生態,任何開發者都可以基于x86架構與Windows系統開發軟件。
伴隨互聯網開始普及,個人消費者成為IT市場的主力,一大批軟件公司拔地而起,比如Adobe、谷歌、亞馬遜,以及中國的BAT和門戶網站。半導體產業構筑起了一套新的商業生態:
用戶購買軟件-軟件公司迭代產品-產品需要更強的芯片性能-芯片公司提高芯片性能-用戶購買最新的硬件運行軟件。
這個規律被總結為“安迪-比爾定律”,即芯片性能提升的落腳點始終都是在軟件的應用場景中。
遺憾的是,由于經濟衰退,大型軟件公司同樣在日本缺席。
按照經濟學家的測算,90年代美國在 ICT(信息與通信技術)上的投資占GDP 比例是日本的4倍。日本不僅低于美國,還低于英國、德國、意大利,在G7國家中基本墊底。
90年代到新世紀初,各種各樣的軟件公司如過江之鯽,和上游的芯片公司一起追趕著摩爾定律的前進步伐,日本卻成為了一個旁觀者。
正如西村吉雄感慨的那樣,日本公司始終保持著精益求 精的工匠精神,但它們既沒有成為高通和英偉達,也沒有成為谷歌和亞馬遜。
2007年,歐洲游戲公司Crytek推出了《孤島危機》,包含了100萬行代碼、1GB的紋理數據和85000個著色器。游戲中,森林里每一絲風吹草動都栩栩如生,唯一美中不足的是,當時沒有顯卡能流暢運行。
最終,用著頂級顯卡的玩家們捏著鼻子一邊看ppt一邊把游戲通關了。
游戲、視頻剪輯、AI算法這類依賴高性能運算的軟件場景,毫無死角地體現著“安迪-比爾定律”的殘酷性,而這又實實在在倒逼著芯片公司推出性能更強的產品。
同時,由于這些消費場景有足夠大的市場空間,游戲玩家、視頻創作者和算法工程師們強大的購買力,又反過來支撐起芯片研發的高額成本。
這是芯片產業最為人所知的一種商業循環。而另一個常常被忽略的事實是:芯片是一個硬件,但它實際上也考驗這個行業的軟件能力。
英特爾的成功一方面在技術,另一方面在于它提供了更好的兼容性,降低了軟件的開發和適配難度,繼而做大生態,這就是軟件能力的一種體現。
有意思的是,CPU進入64位時代時,英特爾放棄了兼容性,推出了IA64希望來一次“徹底的革命”,而競爭對手AMD推出了兼容性更好的amd64指令集。如今我們使用的64位CPU上,都有amd64的標識。
只有在英特爾的官方網站上,它被稱作Intel64。
一個很容易理解的事情是:生產芯片的目的不是為了在驗收匯報大會上展示,而是為了讓它服務于具體的應用和場景。
每一家芯片公司也往往都有一個大規模的軟件工程師團隊,為芯片設計專門的開發軟件。畢竟開發者不可能對著一塊芯片編寫程序。
典型的案例來自英偉達,游戲玩家和英偉達的芯片設計能力創造了這家公司的崛起,但CUDA-X生態才是英偉達最深的一條護城河。英特爾能夠維持x86生態的地位至今,也是因為大量的軟件工程師不斷的拓展x86的兼容性,容納更多的軟件開發者。
設計一塊頂級算力的芯片并不難,難的是擁有一大批基于芯片進行應用軟件開發的公司,以及為這些軟硬件付費的消費者。
英特爾曾被日本公司擊敗,但最終依靠CPU和x86生態卷土重來。這段歷史也成為日本學界反復咀嚼的樣本,《日本電子產業興衰錄》中總結說,英特爾的成功源于思考怎么解決問題,而日本公司為了“真正理解問題”,在研究上花費了太多精力。
簡單而言,當英特爾開始思考1+1=2可以做什么的時候,日本公司把精力放在了回答“為什么1+1=2”上面。
日本的方向也許并沒有錯,畢竟在90年代后的產學研攻關里,日本誕生了多個諾貝爾獎得主,在化學材料領域建樹頗高,牢牢卡住了半導體材料的脖子。
但無論是市場地位、公司營收,還是創造的利稅、崗位與附加值,它們都無法和英特爾相比。
今年11月,豐田和NTT等8家企業共同出資,成立了日本新一代半導體國家隊Rapidus。日本政府慷慨解囊,提供700億日元補貼,目標是和臺積電并駕齊驅,在2027年實現2納米產品的國產化。
日本半導體的輝煌很大程度得益于這種政府出錢企業出人的集中力量辦大事,但也不乏失敗案例。
比如連政府掏錢都沒救活的DRAM國家隊爾必達,以及由東芝、日立、瑞薩電子合作,還沒成立就流產的日本版臺積電。
東京大學教授丸山知雄在論文中這樣概括日本半導體的輝煌年代:“從集成電路的分類來看,日本取得的成就基本局限在DRAM領域。在電腦CPU、手機基帶等領域,日本的技術從未超越美國。”
硅谷的發展模式是依靠風投資金進行技術突破,純粹以市場為導向,效率高但難以整合資源。在日本“政府掏錢,研究所技術攻關,企業商業化落地”的模式面前,硅谷處于“體制劣勢”。
這也是為什么雖然技術誕生在美國,卻往往被日本人做大的原因。
但當90年代個人消費電子市場迅速膨脹,摩爾定律開始大踏步前進時,芯片產業變成了一個高度分工且高度市場化的行業,以大公司研究院和風投資金為代表的市場化力量,主導了新一輪的技術創新。
最終,無數芯片制造商和軟件公司在激烈的競爭中,塑造著產業鏈的格局。
在日本人自己的反思里,最常見的辯解也是“我們并不是技術落后,而是輸在了市場”。
我們時常認為,半導體產業的發展依賴艱苦卓絕篳路藍縷的技術攻關。但事實上,它依靠的是拔地而起的生產車間、實驗室里千百次對比試驗、在辦公室敲代碼的程序員,和一個又一個普通的消費者。

[1] 睹物思人 索尼歷史資料館的另類發現,evolife