DRAM晶元戰爭——輸贏千億美元的生死搏殺（上）

導讀：2017年1月，紫光集團宣布投資300億美元(約2000億人民幣)，在江蘇南京投資建設半導體存儲基地，瘋狂吧！但認真研究過去半個世紀世界DRAM產業的發展史，就會讓人看清一件事情——拿錢砸死對手，少砸一點自己就會死!不相信的往下看!

DRAM存儲晶元戰爭

這張照片展示了一堆古董內存。從上到下是：採用三星顆粒的兩根32M 72針DRAM內存，韓國生產。中間是新加坡NCP的256M PC133 SDRAM內存。最下面是採用英飛凌顆粒的64M PC133 SDRAM內存，葡萄牙生產。其中NCP是新加坡赫克松(Hexon)集團的內存品牌。赫克松成立於1989年，是德國英飛凌和日本爾必達的亞太區總代理，因此採購兩家的DRAM顆粒，到新加坡組裝成內存條，然後銷售到大陸，靠價格低廉取勝。不過時至今日，德國英飛凌(奇夢達)和日本爾必達，都已經破產倒閉。只剩下了韓國三星獨霸江湖。

對於今天的消費者來說，電腦內存只是些綠色的小條條，售價不過幾百元。然而這些小玩意，卻走過了長達120年的複雜演進歷史。從百年前的穿孔紙卡、磁鼓、磁芯到半導體晶體管DRAM內存。人們已經很難想象，一個電冰箱大小的計算機存儲器，只能存儲幾K數據，售價卻高達幾萬美元。在市場，1994年的時候，一根4M內存售價1400元，相當於兩個月工資。1999年台灣921大地震，在北京中關村，一根64M SDRAM內存條，價格可以在幾天內，從500元暴漲到1600元。

自1970年，美國英特爾的半導體晶體管DRAM內存上市以來，已經過去47年。DRAM內存晶元市場，累計創造了超過1萬億美元產值($1000,000,000,000美元)。企業間摻雜著你死我活的生死搏殺。

美國、日本、德國、韓國、台灣的選手，懷揣巨額籌碼，高高興興地走進來，卻在輸光光之後黯然離場。無數名震世界的產業巨頭轟然倒地。就連開創DRAM產業的三大元老——英特爾、德州儀器和IBM，也分別在1986年、1998年和1999年，凄慘地退出了DRAM市場。目前，只有韓國三星和海力士，佔據絕對壟斷地位，在DRAM市場呼風喚雨，賺得盆滿缽滿。

從美國到韓國，這個巨大的轉變，背後隱藏著半個世紀以來，那些不為人知的經濟戰爭，足以載入經濟學教科書。把歐美和，那些冒牌經濟學家，極力鼓吹的「自由市場經濟」論調，徹底掃進垃圾堆。

——這是一場真正的經濟戰爭，國與國之間的生死較量，慘烈程度遠超液晶戰爭。

1949年，美國哈佛大學實驗室的王安博士，發明磁芯存儲器。這種古老的存儲器一直使用到1970年代。直至被英特爾批量生產的DRAM內存淘汰。

不怕死的都衝進來

在敘述這場經濟戰爭前，我們先從總體上，了解一下DRAM內存產業的脈絡和現狀。

電腦存儲器的發明者，幾乎都來自計算機巨頭——美國IBM公司。IBM的歷史最早可追溯到1890年代。美國統計學家霍列瑞斯(Hollerith Machin)研製了穿孔製表機，採用在卡紙上打孔的方式，記錄統計數據。1890年，美國進行第12次人口普查時，便大量採用這種機器。直到1930年代，IBM每年仍要銷售上千萬張穿孔紙卡。

1932年，IBM公司的奧地利裔工程師古斯塔夫·陶斯切克(Gustav Tauschek)，發明了第一種被廣泛使用的計算機存儲器，稱為「磁鼓存儲器」。直到1950年代，磁鼓依然是大型計算機的主要存儲方式。1956年，IBM公司購買了人王安博士(上海人)，擁有的「磁芯存儲器」專利。磁芯存儲一直使用至1970年代。1966年，IBM公司的研究人員，羅伯特·登納德博士，發明了半導體晶體管DRAM內存，並在1968年獲得專利。

然後，1970年美國英特爾，依靠批量生產DRAM大獲成功，逼死了磁芯存儲器。1976年日本廠商進攻DRAM市場后，差點將英特爾逼死。1985年美國發動經濟戰爭，扶植韓國廠商進攻DRAM產業，又將日本廠商逼死。1997年美國發動亞洲金融風暴，差點將韓國廠商逼死。

美國控制韓國經濟后，韓國廠商又借著DRAM市場的暴利翻身崛起。此時不怕死的台灣人衝進DRAM市場，投入500億美元卻虧得血本無歸。2007年全球經濟危機，逼死了德國廠商，並將台灣DRAM廠商打翻在地，狠踩兩腳。2017年，不怕死的大陸廠商沖了進來，準備投資660億美元，進攻DRAM市場。

有人說，人瘋了。

我說沒瘋，因為——做為世界第一大電子產品製造國，居然90%以上的內存靠進口，剩下那部分，居然連國產的產量，都控制在韓國企業手裡。

2015年，韓國三星電子投資136億美元(15.6萬億韓元)，在韓國京畿道平澤市，建設12寸晶圓DRAM廠(Fab18)。該項目佔地2.89平方公里，總產能預計將達到每月45萬片晶圓，其中3D NAND快閃記憶體晶元將佔據一半以上。主要生產第四代64層堆疊3D NAND快閃記憶體晶元。2017年7月4日三星宣布該廠投產。

行業高度壟斷

我們來看看市場情況，就知道為什麼非要進攻DRAM市場了。半導體存儲器主要應用於台式電腦、筆記本電腦、手機、平板電腦、固態硬碟、快閃記憶體等領域，包括DRAM、NAND Flash和NOR Flash三大類。2015年全球半導體存儲器銷售總額達772億美元。在全球3352億美元的集成電路產業中，佔據23%的份額，是極為重要的產業核心部件。

其中DRAM內存主要用於台式電腦、筆記本電腦，全球市場規模約420億美元，目前被韓國三星、海力士和美國鎂光三家壟斷，佔據90%以上的份額。從1992年以來，韓國三星在DRAM市場已經連續25年蟬聯世界第一，佔據絕對壟斷地位，市佔率超過60%。似乎無人可以撼動它的地位。

NAND Flash快閃記憶體主要用於手機存儲、平板電腦、SSD固態硬碟、大容量快閃記憶體，全球市場規模約300億美元，壟斷形勢更加嚴重。韓國三星、海力士、美國鎂光、英特爾、閃迪、日本東芝六家廠商，壟斷了全球99%的產量。其中僅三星、海力士、東芝三家，就佔了80%以上的份額。NOR Flash快閃記憶體屬於小眾產品，主要用於16M以下的小容量快閃記憶體，全球市場規模只有30億美元，由美國鎂光、韓國三星、台灣旺宏、華邦、大陸的易兆創新等7家企業瓜分。

行業高度壟斷造成的結果，是前三大廠商可以輕易操縱產量和價格，用低價來擠垮競爭對手，或用漲價來謀取暴利。2016年由於全球內存晶元缺貨，三星電子營業收入達到809億美元，利潤高達270億美元。韓國海力士收入142億美元，美國鎂光收入128億美元。

而廠商深受其害。是世界最大的電子產品製造國。2016年，光是就是生產了3.314億台電腦，21億台手機(其中智能手機佔15億台)，1.78億台平板電腦。與之相對應，2016年，進口DRAM產品超過130億美元。需要的存儲器晶元9成以上需要進口。國內DRAM產能也掌握在韓國海力士等外資廠商手中。

2015年起，美國鎂光(Micron)，在新加坡Woodlands投資40億美元，擴建Fab 10X晶圓廠，主要生產第二代32層堆疊3D NAND快閃記憶體。2017年建成后，月產能14萬片晶圓，採用16納米工藝。

自給自足

在外資廠商故意操縱下，華為、中興、小米、聯想等手機、PC廠商，經常遇到DRAM缺貨情況。而在國內，僅有中芯國際具備少量DRAM產能，根本無法實現進口替代。更嚴重的事例還有：2016年3月，美國政府下令制裁中興通訊，禁止美國廠商給中興提供元器件。這種情況簡直讓人不寒而慄。2017年4月，華為手機爆出快閃記憶體門事件。事情的根源，實際就是華為手機用的NAND Flash內存嚴重缺貨。

怎麼辦呢?有錢可以買吧?2015年7月，紫光集團向全球第三大DRAM廠商，美國鎂光科技，提出230億美元的收購要約。結果被鎂光拒絕了，理由是擔心美國政府，會以信息安全方面的考慮，阻撓這項交易。

那就自己造吧。於是從2016年起，掀起了一場DRAM產業投資風暴。

紫光集團宣布投資240億美元，在武漢建設國家存儲器基地(武漢新芯二期12英寸晶圓DRAM廠)，佔地超過1平方公里，2018年一期建成月產能20萬片，預計到2020年建成月產能30萬片，年產值超過100億美元。計劃2030年建成月產能100萬片。

福建晉華集團與台灣聯華電子合作，一期投資370億元，在晉江建設12英寸晶圓DRAM廠，2018年建成月產能6萬片，年產值12億美元。規劃到2025年四期建成月產能24萬片。

合肥長鑫投資494億(72億美元)，2018年建成月產能12.5萬片。

2017年1月，紫光集團宣布投資300億美元(約2000億人民幣)，在江蘇南京投資建設半導體存儲基地，一期投資100億美元，建成月產能10萬片，主要生產3D NAND FLASH(快閃記憶體)、DRAM存儲晶元。

上述四個項目總投資超過660億美元(4450億元人民幣)。確實有點瘋狂。

但是只要認真研究過去半個世紀，世界DRAM產業的發展歷史，就會讓人看清一件事情：

拿錢砸死對手，少砸一點就會死!不相信的自己都死了!

2016年6月，美國IBM實驗室的研究人員Janusz Nowak，向記者展示新型的磁性儲藏器(STT-MRAM)12寸晶圓。磁性內存既有DRAM和SRAM的高性能，又有快閃記憶體的低功耗和低成本，被認為具有競爭下一代內存的潛力，但是還存在很多問題。

2017年6月，韓國三星電子宣布，開始在平澤工廠(Fab18)，批量生產64層堆疊的256Gb第四代TLC V-NAND內存產品。三星目前V-NAND佔整體NAND Flash產能的70%以上，擁有500多項專利。

我們首先從美國和日本說起：

美日DRAM晶元之爭

1973年石油危機爆發后，歐美經濟停滯，電腦需求放緩，影響了半導體產業。而英特爾在DRAM存儲晶元領域的份額也快速下降。因為他們引來了競爭對手，主要有德州儀器(TI)、莫斯泰克(Mostek)和日本NEC。而日本電子企業、汽車企業的兇猛攻勢，最終引爆了美日兩國的經濟戰爭。

1931年，美國IBM公司生產的KeyPunch 031型打孔卡數據記錄裝置。打孔卡(霍列瑞斯式卡)利用卡紙上打孔來記錄信息。1928年，IBM推出新版打孔卡，這種卡採用長方孔，共有80列。1932年IBM發明了磁鼓存儲。但是直到1950年代，打孔卡機銷量巨大，依然佔據IBM公司凈利潤的30%。1952年IBM推出磁帶式數據存儲器，後來發展出磁碟式機械硬碟。1956年IBM購買王安的磁芯存儲器專利，1966年開發出晶體管DRAM內存技術。照片拍攝自IBM博物館。

美國電子產業孵化期

現代計算機械的起源，最早可追溯至1830年代，英國人巴貝奇研製的機械式數據分析機。該機採用在硬紙卡片上打孔的方式輸入數據，相當於只讀存儲器，容量只有可憐的675個位元組(1K=1024位元組)，也就是記錄差不多六百多個字母的數據符號。穿孔卡片在19世紀後期用於政府人口統計等領域。美國IBM公司最早就是靠生產打孔卡數據機起家。到1930年代，IBM公司希望用新技術來取代打孔卡，便投資研製磁性數據記錄裝置。

1932年，美國IBM公司的奧地利裔工程師古斯塔夫·陶斯切克(Gustav Tauschek)，發明了第一種被廣泛使用的計算機存儲器，稱為「磁鼓存儲器」，採用電磁感應原理進行數據記錄。磁鼓非常笨重，像個兩三米長的巨型滾筒，內部安裝磁性介質的高速旋轉圓筒(每分鐘1萬轉)，和一排固定讀/寫磁頭，用來讀取、寫出數據。雖然塊頭挺大，但磁鼓的存儲容量也只有幾K而已，售價卻極其昂貴。

到第二次世界大戰期間，美國陸軍為了提高火炮彈道計算速度，出資研製電子計算機。1946年2月，世界第一台大型電子計算機ENIAC，在賓夕法尼亞大學誕生。這台重達30噸的計算機，最初採用埃克特(J.P.Eckert)設計的水銀延遲線存儲器，容量約17K。但是該機並不具備存儲程序的能力，程序要通過外接電路板輸入。對於每種類型的題目，都要設計相應的外接插板，要改變程序必須切換相應的電路板，因此操作起來非常麻煩。直到1954年在該機加裝了磁鼓存儲器。

美國早期電子工業發展，主要依靠軍事工業項目投資。而且為了爭奪軍費預算，三大軍種相互攀比。1947年，剛剛成立的美國空軍，便花費巨資，以每年100萬美元的巨額預算(ENIAC的總經費才10萬美元)，資助麻省理工學院林肯實驗室，研製旋風(Whirlwind)計算機，用于飛行模擬器訓練。由於處理飛機穩定性需要運算2000條以上指令，而傳統的串列計算機，只能對指令逐一執行，速度很慢。麻省研究人員因此改用并行運算結構。1951年4月問世的旋風計算機，也因此成為世界第一台具備程序存儲功能的并行計算機。旋風采用新發明的陰極射線管磁芯存儲器作為內存，速度提高2倍。

1949年，麻省理工學院主持研製旋風計算機的福里斯特教授(Jay Forrester)，提出磁芯存儲器設想。但是，磁芯存儲器的專利擁有者，卻是個人。當時，在哈佛大學計算機實驗室，工作的王安博士(上海人，公派留學生)，研製出了磁芯存儲器，並於1949年10月申請專利。

1951年，王安離開哈佛大學，以僅有的600美元，創辦了名為王安實驗室的電腦公司，開始出售磁芯存儲器，單價4美元一個。王安的生意並不好，但嗅覺敏銳的IBM公司聞風而來，邀請他擔任技術顧問，併購買磁芯器件。到1956年，王安將磁芯存儲器的專利權，以50萬美元賣給IBM公司。王安電腦公司由此擴張為美國電腦巨頭之一，直至1992年破產。

磁芯存儲器是繼磁鼓之後，現代計算機存儲器發展的第二個里程碑。直至1970年代初，世界90%以上的電腦，還在採用磁芯存儲器，其後被英特爾批量生產的半導體晶體管DRAM內存取代。DRAM內存能夠問世，主要是基於半導體晶體管和集成電路技術。

1959年2月，美國德州儀器(TI)工程師傑克·基爾比(Jack Kilby)，製成世界第一塊集成電路。在資本力量推動下，集成電路產業迅速改變了人們的生活方式，並形成了以萬億美元計算的龐大產業鏈體系。

仙童與德州儀器的戰爭

1947年12月，美國新澤西州貝爾實驗室，研製出世界第一個鍺晶體管。到1955年，高純硅的工業提煉技術已成熟，可以用來替代昂貴的鍺材料。1956年，為了實現晶體管商用化，威廉·肖克利博士(生於英國)離開貝爾實驗室，回到家鄉——加州聖克拉拉，創建半導體實驗室。

恐怕連他自己也想不到，半個世紀后，他那個兒時的家鄉，會成為名震世界的「加州矽谷」，並從他的實驗室里，走出了仙童、英特爾、AMD、國家半導體(NS)，等一大批美國電子巨頭，燒起了矽谷戰火。而在當時，矽谷只有一家名叫惠普的小公司。

1956年，肖克利因參與發明晶體管，獲得了諾貝爾物理學獎。然而到了1957年，因為難以忍受肖克利的粗暴脾氣，諾伊斯、摩爾等八名技術精英，離開了肖克利實驗室;在仙童照相器材公司老闆的投資下，獲得3600美元創業基金，租了一間小屋，創建了仙童半導體(Fairchild)公司。

仙童創業初期主要研製檯面型雙擴散晶體管，用硅來取代成本昂貴的鍺材料。1958年1月，IBM公司給仙童下了第一張訂單，以150美元訂購100個新研製的硅晶體管。憑藉硅晶體管的成本性能優勢，到1958年底，仙童公司已經擁有50萬美元銷售額和100名員工。

IBM向仙童訂購硅晶體管，主要是由於北美人航空公司中標的XB-70戰略轟炸機，IBM為導航計算機採購高壓硅晶體管。IBM希望與仙童簽訂1-3年的長期軍事供貨合同。除此之外，仙童的硅晶體管，還可用於民兵(Minuteman)洲際彈道導彈的導航控制計算機。巨額軍工訂單，是美國電子巨頭髮展的重要資金來源。

1959年2月，美國老牌電子巨頭德州儀器(TI)，開發出集成電路。工程師傑克·基爾比(Jack Kilby)，為了解決將大量孤立的電子器件，整合成電路的困難，於是構思出集成電路。他在一塊半個回形針大小的，銀色半導體鍺襯底上，用幾根零亂的黃金膜導線，將1隻晶體管、4隻電阻、3隻電容等分立元件焊接在一起，製成世界上第一片集成電路。

但是，這種焊接方法難以投入工業批量生產。仙童公司聞訊后，創始人諾依斯提出：可以用蒸發沉積金屬的方法，取代焊接導線，用於批量製造集成電路。1959年7月仙童申請了集成電路專利。而為了爭奪集成電路發明權，德州儀器與仙童開始了曠日持久的爭執。雙方在集成電路產品上，也是競爭對手。(2000年基爾比拿到了諾貝爾物理學獎)

1960年，美國仙童公司半導體工廠的擴散區。

平面製造工藝

現代晶元製造，主要採用光刻法和蝕刻法工藝。光刻法最早的構想，源自印刷行業的照相曝光製版工藝，美國貝爾實驗室在1954年開始採用光刻法工藝。

1970年代后，光刻法發展為重複步進曝光，電子束掩模等新工藝，製造精度大為提高。仙童公司在光刻法應用初期，進行了大量技術改進。

1958年仙童向IBM供貨后，便出現了問題。民兵洲際導彈發射時，巨大的震動會導致一些金屬粉塵顆粒脫離，可能會使硅晶體管暴露的接頭處出現短路。仙童公司需要對此改進工藝。

1959年1月，仙童公司為了向IBM穩定供貨，對硅晶體管工藝進行攻關。主要成員包括羅伯特·諾伊斯博士、傑·拉斯特博士，吉恩·赫爾尼博士、戈登·摩爾博士。其中，拉斯特和諾伊斯主要開發使用16毫米電影鏡頭的光刻掩模技術，對掩模板、光致抗蝕劑(光刻膠)進行改進。

他們首先把具有半導體性質的雜質，擴散到高純度矽片上，然後在掩模板上繪好晶體管結構，用照相製版的方法縮小，將晶體管結構顯影在矽片表面氧化層，再用光刻法去掉不需要的部分。擴散、掩模、照相、光刻，顯影，整個過程叫做平面處理技術。

1959年1月23日，諾伊斯在日記中提出一個技術設想：既然能用光刻法製造單個晶體管，那為什麼不能用光刻法來批量製造晶體管呢?他們首先面對的是密集電路的短路問題。赫爾尼提出在矽片表面形成二氧化硅絕緣層，解決短路問題。

1959年8月，仙童公司組建由拉斯特博士領導的晶體管集成電路研製團隊。

1960年9月，成功開發出世界第一代晶體管集成電路。然而由於集成電路項目耗費巨大，仙童副總裁Tom Bay建議結束研發項目，專註於二極型晶體管生產。在此情況下，拉斯特博士選擇辭職離開仙童公司。

Lionel Kattner接管了研發團隊，最終在摩爾的全力支持下，仙童決定將晶體管集成電路投入批量生產。1961年，Lionel Kattner也辭職離開了仙童公司，創辦了西格尼蒂克(Signetics)半導體公司(1975年被荷蘭飛利浦收購)。仙童公司如同蒲公英一般，將人才散布到矽谷的每個地方，推動矽谷集成電路產業迅速興起。

1962年，仙童公司在緬因州南波特蘭，創建了世界第一家晶體管生產、測試及封裝工廠。並以收取技術授權費的方式，向其他企業傳播平面製造工藝。嗅覺敏感的日本企業，迅速通過仙童公司，掌握了這一核心技術。同一年，美國開發出MOSFET——金屬-氧化物半導體場效應晶體管，成為世界電子產業發展史上的重要里程碑。為半導體存儲器的問世，奠定了技術基礎。

1966年，美國IBM公司托馬斯·沃森研究中心的羅伯特·登納德(Robert H. Dennard)博士，發明DRAM原理。老頭在IBM公司工作了半個世紀，現在八十多歲了。2009年獲得IEEE榮譽勳章。這是電子電氣領域的最高榮譽。

DRAM內存之父

1960年代早期，美國電子產業，主要由IBM、摩托羅拉、德州儀器、美國無線電公司(RCA)等老牌企業控制。他們依靠二戰時期，美國政府的巨額軍工訂單，發展成為產業大麥克。二戰後主要生產電視機、收音機等新興的家用電器，並為美軍武器提供電子裝備。

電子計算機也是新的產業熱點，IBM具有領先優勢。

IBM公司在1956年，花費巨資從王安手裡，購買磁芯存儲器專利，主要是為了解決大型計算機存儲數據問題。磁芯存儲器並不完美，不但磁芯容易損壞，而且價格昂貴，運行速度也慢。然而，磁芯存儲器比磁鼓有個重要優點：電腦斷電后，磁芯保存的數據不會消失。為解決磁芯存儲器存在的不足，IBM進行了長達十幾年的研究。

1961年，IBM在紐約州成立了以半導體為方向的托馬斯·沃森研究中心。仙童當時是IBM的半導體器件供應商，並且發展非常迅速。1965年，仙童公司的戈登·摩爾，在《電子學》雜誌發表文章預言：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數量，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這個預言後來被稱為「摩爾定律」。

1966年，IBM托馬斯·沃森研究中心，34歲的羅伯特·登納德(Robert H. Dennard)博士，提出了用金屬氧化物半導體(MOS)晶體管，來製作存儲器晶元的設想。原理是利用電容內，存儲電荷的多寡，來代表一個二進位比特(bit)是1還是0。每一個bit只需要一個晶體管加一個電容(1T/1C結構)。1968年6月，IBM註冊了晶體管DRAM專利(3387286號專利)。但是由於IBM正在遭受美國司法部的反壟斷調查，拖延了DRAM項目商業化進度，這給其他公司帶來了機會。

此時，晶體管集成電路已經成為產業熱潮，大批美國公司投入這一領域。1969年，加州桑尼維爾的Advanced Memory system公司，最早生產出1K容量的DRAM，並出售給計算機廠商霍尼韋爾。但是由於存在DRAM工藝上的缺陷，霍尼韋爾後來向新成立的英特爾公司尋求幫助。

1972年前後，英特爾公司為美國Prime電腦公司，生產的微型電腦主板上，焊接了128顆1K存儲容量的C1103 DRAM內存，組成128K容量的內存，以便運行類似DOS的操作系統。1GB=1048576KB，如今一根最普通的4G內存，容量等於這塊老古董的3.2萬倍。最大的單根內存容量達到128G，是這傢伙的100萬倍。

英特爾DRAM內存商業化大獲成功

1967年，仙童半導體成立十年時，公司營業額已接近2億美元(作為對比1967年外匯儲備為2.15億美元)。但是隨著德州儀器、摩托羅拉、國家半導體在晶體管市場的崛起，仙童的利潤迅速下滑，加之巨額研發投入，企業內部矛盾嚴重。仙童的行業第一地位，迅速被德州儀器取代。

1968年8月，仙童總經理鮑勃·諾伊斯，拉著研發部門負責人戈登·摩爾辭職。從風險投資家阿瑟·洛克那裡拉來250萬美元投資，正式成立了英特爾(Intel)公司，洛克出任董事長。Intel在英文中含有智慧和集成電路的意思，商標是花1.5萬美元，從一家酒店手裡買的。當時公司只有諾伊斯和摩爾兩個員工，他們招兵買馬時，又從仙童公司挖來了工藝開發專家安迪·格魯夫，擔任運營總監。

英特爾成立之初，繼承了仙童的技術能力。公司制定的發展方向是研製晶體管存儲器晶元，這是一個全新的市場。當時的半導體工藝主要有雙極型晶體管，和場效應(MOS)晶體管。這兩項工藝都是仙童的長項。但是哪一種工藝用來生產的晶元更好，他們並不清楚。於是公司成立了兩個研發小組。1969年4月，雙極型小組推出了64bit容量的靜態隨機存儲器(SRAM)晶元C3101，只能存儲8個英文字母。這是英特爾的第一個產品，客戶是霍尼韋爾。

此時在美國電腦市場上，IBM已經成為無可爭議的霸主，被稱為藍色巨人，其他電腦廠商在重壓下苦不堪言。霍尼韋爾公司為了提高其計算機性能，正在尋找SRAM存儲器，這為英特爾帶來了市場機會。與此同時，仙童公司的市場主管傑里·桑德斯，又拉走了一批人，成立了AMD公司。由於融資困難，桑德斯找到了英特爾公司的諾伊斯尋求幫助，最後拉來了155萬美元投資。此後的半個世紀里，英特爾和AMD成為一對難分難解的競爭對手。

1969年7月，場效應管小組推出了256bit容量的靜態隨機存儲器晶元C1101。這是世界第一個大容量SRAM存儲器。霍尼韋爾很快下達了訂單。隨後，英特爾研究小組不斷解決生產工藝中的缺陷，於1970年10月，推出了第一個動態隨機存儲器(DRAM)晶元C1103，有18個針腳。容量有1Kbit，售價僅有10美元，它標誌著DRAM內存時代的到來。

當時的大中型計算機上，還在使用笨重昂貴的磁芯存儲器。為了向客戶宣傳DRAM的性能優勢，英特爾開展全國範圍的營銷活動，向計算機用戶宣傳DRAM比磁芯更便宜(1比特僅需1美分)的概念。由於企業客戶出於安全考慮，不會購買獨家供貨的產品，必須要有可替代的第二供貨源。

於是英特爾選擇了加拿大的一家小公司，微系統國際公司(MIL)合作，授權他們用1英寸晶圓生產線進行生產，每年收取100萬美元的授權費用。C1103的用戶主要包括惠普電腦的HP9800系列，和DEC公司的PDP-11計算機，產量有幾十萬顆。

1972年，憑藉1K DRAM取得的巨大成功，英特爾已經成為一家擁有1000名員工，年收入超過2300萬美元的產業新貴。C1103也被業界稱為磁芯存儲器殺手，成為全球最暢銷的半導體晶元。同年IBM在新推出的S370/158大型計算機上，也開始使用DRAM內存。到1974年，英特爾佔據了全球82.9%的DRAM市場份額。

東京國立博物館藏品，照片左邊是1976年日本NEC研製的TK-80系統，採用仿製英特爾8080的兼容處理器(型號μPD8080A)，當年售價88500日元，賣了1.7萬台。中間是英特爾為日本廠商開發的MCS-4系統，採用4004處理器，右側是日本Busicom電子計算器。多數人不知道，美國英特爾最早開發CPU，是為了日本人。

日本人要買CPU

英特爾介入微處理器(CPU)領域則很偶然。1969年，日本最大的電子計算器公司Busicom，找到美國英特爾，希望能幫他們研製計算器用的ROM、RAM和運算處理器(CPU)等12枚晶元組成的系統。針對日本方面的要求，Intel研究團隊的特德·霍夫(Ted Hoff)，創新性地提出一個設想——用1顆移位寄存器、1顆ROM晶元、1顆RAM晶元、1顆CPU處理器晶元，由四顆晶元完成原來需要12顆晶元組成的系統。這樣可以簡化結構，降低生產成本。

1970年2月6日，雙方簽訂了合同，三年內訂貨六萬套MCS-4計算器系統，日方預付6萬美元。到年底，英特爾相繼拿出了4001(動態內存DRAM)、4002(只讀存儲器ROM)、4003(寄存器)、4004(微處理器CPU)等四顆晶元。但是由於量產過程中出現延期，讓日本公司頗為惱怒，要求在價格上打折扣。英特爾同意了，但是附帶要求，可在除計算器之外的其它市場，自由出售4004晶元——至此，世界首款商用計算機微處理器4004正式誕生了。

4004需要與另外三顆晶元協同工作，只要改變4002中保存的用戶指令，就可以實現不同的功能。4004採用10微米的生產工藝，內含2250個晶體管，時鐘頻率為74KHz，每秒可執行6萬次運算，售價200美元。

英特爾恐怕想不到，15年後，它會被日本電子企業逼得差點破產倒閉，而後靠CPU晶元絕地反擊成功。日本人也絕不會想到，這個為他們提供零部件的美國小公司，三十年後會稱霸世界電子市場，打垮日本電子企業。到1972年，英特爾推出了基於8008處理器的微型主機。為其配套研製操作系統的加里·基爾代爾(Gary Kildall)博士，後來發明了CP/M操作系統，微軟靠著抄襲基爾代爾的軟體，推出MS-DOS操作系統。

而在當時，世界計算機市場規模極為有限。美國市場的大型計算年銷量約有2萬台，主要被IBM和七個小矮人(指GE、NCR、CDC、RCA、UNIVAC、Burroughs及Honeywell七家電腦製造商)控制。小型電腦市場則由DEC和惠普等十幾家公司控制。英特爾當時還是小公司，很難搶到主機市場份額，於是把重心放在存儲晶元方面。

1979年，美國蘋果公司生產的Apple II Plus電腦主板，採用莫斯泰克MK4116內存晶元。CPU是莫斯泰克6502，最大支持64K內存。整機售價1200美元。1978年，蘋果公司的Apple II賣了2萬台，使蘋果迅速成為年銷售額，突破3000萬美元的產業新貴。

德州儀器、莫斯泰克、鎂光加入戰場

1973年石油危機爆發后，歐美經濟停滯，電腦需求放緩，影響了半導體產業。而英特爾在DRAM存儲晶元領域的份額也快速下降。因為他們引來了競爭對手，主要有德州儀器(TI)、莫斯泰克(Mostek)和日本NEC。

早在1970年英特爾發布C1103后，德州儀器便對其進行拆解仿製，通過逆向工程，研究DRAM存儲器工藝結構。1971年德州儀器採用重新設計的3T1C結構，推出了2K產品。1973年德州儀器推出成本更低，採用1T1C結構的4K DRAM(型號TMS4030)，成為英特爾的強勁對手。

莫斯泰克則是一家小公司，1969年，德州儀器半導體中心的首席工程師L.J.Sevin(MOS場效應管專家)，拉著一幫同事辭職，在馬薩諸塞州成立了莫斯泰克(Mostek)公司，工廠設在德州卡羅爾頓，主要為計算機企業配套生產存儲器件。

Mostek開發的第一個DRAM產品MK1001，只有1K容量。1973年，Mostek採用公司創始人Robert Proebsting設計的地址復用技術，研製出16針腳的MK4096晶元，容量提高到4K。16針腳的好處是製造成本低，當時德州儀器、英特爾和摩托羅拉製造的內存是22針腳。

憑藉低成本，莫斯泰克逐漸在內存市場取得優勢。而英特爾此時將精力放在開發8080處理器上，在微型計算機市場取得巨大成功。1976年莫斯泰克推出了採用雙層多晶硅柵工藝的MK4116，容量提高到16K。這一產品幫助莫斯泰克擊敗英特爾，佔據了全球75%的市場份額。

其後莫斯泰克又開發了64K容量的MK4164，到70年代後期，一度佔據了全球DRAM市場85%的份額。但是隨著日本廠商廉價晶元的瘋狂衝擊，短短几年時間，美國廠商就撐不住了。1979年，陷入困境的莫斯泰克，被美國聯合技術公司(UTC)，以3.45億美元收購。後來又轉賣給了意法半導體。

1978年，從莫斯泰克離職的三名設計工程師，拉來風險投資后，在愛達荷州一家牙科診所的地下室，創辦了鎂光科技(Micron)。鎂光簽訂的第一份合約是為莫斯泰克設計64K存儲晶元。

後來，鎂光從愛達荷州億萬富翁，靠生豬養殖起家的J.R.Simplot那裡拉來了投資，開始建設第一座DRAM工廠。為了節省投資費用，工廠建設在一家廢棄的超市建築里，肉類冷庫被改造成凈化車間，生產設備也是二手的。

到1981年晶圓廠投產，只花了700萬美元，而新建一座同類工廠的投資額，一般是1億美元。鎂光的第一批產品是64K DRAM，主要供應給正在飛速崛起的個人電腦製造商。像當時銷量很高的Commodore 64電腦，就是採用鎂光64K內存。到1984年，鎂光推出了世界最小的256K DRAM。

與莫斯泰克類似，鎂光的敵人來自日本。1980年，日本研製的DRAM產品，只佔全球銷量的30%，美國公司佔到60%。到了1985年局勢已經完全倒轉。由於日本廉價DRAM的大量傾銷，鎂光被迫裁員一半，1400名工人失業。

鎂光只得向美國政府尋求幫助。從1985年至1986年，英特爾連續虧損六個季度。DRAM市場份額僅剩下1%。當時，英特爾的年銷售額為15億美元，虧損總額卻高達2.6億美元，被迫關閉了7座工廠，並裁減員工。瀕臨死亡的英特爾，被迫全面退出DRAM市場，轉型發展CPU，由此獲得新生。

日本電子企業、汽車企業的兇猛攻勢，最終引爆了美日兩國的經濟戰爭。

1965年，仙童半導體公司，開發出雙列直插式封裝(DIP)工藝，用塑料代替陶瓷封裝晶元，生產18引腳產品。德州儀器開發出更小的10引腳產品，用於航空電子器件。直到1980年代，超大規模集成電路的針腳數，遠遠超過了DIP封裝的極限，DIP才被其他封裝工藝取代。

1965年，仙童公司的戈登·摩爾博士，在《電子學》雜誌發表文章預言：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數量，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這個預言後來被稱為「摩爾定律」。半個世紀以來，世界集成電路的發展，基本符合摩爾定律的規則。只是到了近幾年，隨著美國在5-10納米生產工藝上出現停滯，給帶來了技術追趕的機會。

1968年，仙童工程師福德利克·費金(Rederico Faggin)，設計出採用硅柵自對準工藝的Fairchild 3708(圖左，右側為採用金屬柵極的Fairchild 3705)，是世界首款採用SGT(垂直環繞閘極晶體管)結構的商用MOS集成電路。SGT技術後來用於CCD、EPROM和Flash快閃記憶體等產品。

1971年，英特爾推出了首個商用，速度僅有740kHz的計算機CPU晶元Intel-4004。在此之後，晶元速度得到倍增式的迅速發展，在不到30年後的2000年，就已經突破了2GHz。

1971年，美國加州聖克拉拉市，英特爾員工在新建的工廠前合影。因為山景城的辦公室不夠用，在這裡建工廠，最初生產4004晶元。可以看到有華人面孔的員工。

1972年，美國英特爾研製的Intellec 8微型電腦，採用8008處理器。這款電腦的操作系統，由加里·基爾代爾(Gary Kildall)博士負責開發。加里·基爾代爾，是電腦人機操作系統的真正發明人，1973年加里·基爾代爾開發了CP/M操作系統(類似DOS操作界面)，成為70年代電腦行業標準，2000多家電腦公司使用這一操作系統。其後比爾·蓋茨的微軟公司，抄襲基爾代爾的模式，推出了微軟MS-DOS操作系統。1980年，IBM公司開始採用微軟的產品，幫助微軟一躍成為美國軟體巨頭。

盛極而衰是自然規律，商業領域也是這樣。1989年日本泡沫經濟破滅，經濟進入停滯階段。進入1990年代，隨著蘇聯解體，美國收割冷戰紅利。在美國刻意遏制下，日本的國際競爭力迅速衰退，其半導體的全球份額迅速滑落至50%，2000年後更是下降到20%左右。如此潰於一旦的急速墜落，讓世界震驚並疑惑，究竟發生了什麼。

1945年8月15日，日本東京皇宮外，東京電台正在廣播：昭和天皇裕仁，宣讀日本無條件投降詔書。很多日本老百姓跪在地上痛哭不止。這一天有600名日本軍官自殺，逃避戰敗投降命運。東京城區已經在美國軍隊，長達半年的轟炸中化為廢墟。共同社照片

1945年二戰結束后，日本作為戰敗國，經濟受到嚴重打擊；但是日本最核心的資產，工程師隊伍得以保存下來。這批原本研製大和級戰列艦、櫻花自殺飛機的日本工程師，轉向民用造船、家用電器、鋼鐵、汽車、機車、電子、石化領域，加速了日本戰後經濟重建。

1948年國民黨兵敗如山倒后，美國便明確將日本，作為在亞洲對抗蘇聯的橋頭堡。1950年開始，中美兩國在朝鮮戰場血戰三年。美國巨額軍需採購訂單，使日本經濟爬出了二戰戰敗的泥潭。而美國為了拉攏日本對抗蘇聯，向日本轉移了數百項先進技術。

如黑白、彩色顯像管電視機、晶體管收音機、錄音機、計算器、電冰箱、洗衣機，在當時都是頂尖的民用消費品。日立、三菱、東芝、NEC、松下、三洋、富士通、索尼、夏普、沖電氣(OKI)等日本企業，在此階段廉價獲得了大批美國專利技術，由此奠定了戰後日本電子產業發展根基。

此時，美國人絕對想不到，日本電子產業，會壯大到反噬美國的那一天。

1958年，日本北辰電氣(Hokushin Electric)為NEC NEAC-2201晶體管計算機，研製的MD-2A磁鼓存儲器，容量64K，每分鐘轉速可達到10000轉。北辰電氣後來被橫河電機併購，消失在歷史長河中。

日本電子產業發育期

自明治維新以來，日本經濟的一大特徵，是在政府主導下進行產業技術升級。1948年，日本內閣在通商產業省(簡稱通產省)下面，設立了工業技術廳，1952年更名為工業技術院，經費完全由財政撥付，負責推動日本整體產業技術發展。1953年日本東京通信工業公司(SONY前身)副社長盛田昭夫，耗資900萬日元(2.5萬美元)，從美國西屋電氣引進晶體管技術，生產晶體管收音機。

1956年SONY袖珍收音機上市后一炮而紅，索尼迅速崛起。受此影響，日立、三菱、NEC、OKI、東芝、三洋等公司，相繼花錢從美國RCA和西屋電氣，購買了晶體管專利授權。隨著規模化生產，日本晶體管價格明顯下降。1953年索尼試製的晶體管一顆為4000日元(11美元)，到1958年降為200日元(0.56美元)。1959年日本晶體管產量達到8650萬顆，產值約160億日元(4445萬美元)。

當時日本與美國相比，技術上存在差距，唯一的優勢是人工便宜。東京電子廠的日本工人，月薪還不到30美元。而美國工人月薪是380美元。在計算機方面，1956年，通產省工業技術院電氣試驗所，由高橋茂等人負責，研製出日本第一台晶體管計算機ETL MARK III，比美國晚兩年。隨後東京大學開發出PC-2電腦。

1957年，通產省頒布執行電子工業振興臨時措置法(電振法57-71年)，限制外資進入日本，以保護本國市場，引導日本企業發展半導體電子產業。1958年4月，日本各大電子廠商合作，組建了日本電子工業振興協會(JEIDA)，集體對計算機攻關。

1958年9月，在通產省工業技術院電氣試驗所的技術援助下，日本NEC公司推出NEAC-2201晶體管計算機。這是日本第一台完全國產化的計算機。採用北辰電氣(Hokushin Electric)研製的磁鼓存儲器，容量64K。日本為炫耀這一成果，將其運到巴黎公開展出。

1960年，日本通產省工業技術院電氣試驗所，研製成功日本第一塊晶體管集成電路。這是參與研製的骨幹成員，左起，傳田精一(研究員，東北大學工學博士)、垂井康夫(半導體部晶體管研究室主任)、井上ルミ子、鳴神長昭。

日本集中全力進攻

1959年2月，美國德州儀器發布集成電路。1960年2月，美國西屋電氣(Westinghouse)公開宣稱：半導體是未來主流技術。太平洋對岸的成果，對日本產生強烈刺激。

1960年起，日本形成「官產學」體系，即政府、企業、大學聯合對集成電路技術發起進攻。1960年12月，通產省電氣試驗所，研製成功日本第一塊晶體管集成電路。研究成員有傳田精一、垂井康夫等人。1961年4月8日，日本東京大學工學部的柳井久義、菅野卓雄、多田邦雄、柳川隆之四名教授，發布了他們與NEC公司合作，在晶體管集成電路上進行的基礎研究。

1962年，日本NEC為了解決晶體管集成電路的製造問題，支付技術授權費，從美國仙童公司，買來晶體管平面光刻生產工藝。解決生產問題后，日本NEC的集成電路產量暴增。1961年只有50塊，1962年增長至1.18萬塊，1965年達到5萬塊。在此期間，NEC研製了多個型號的晶體管集成電路計算機，如NEAC-1200系列，NEAC-2200系列。

日立公司與美國RCA合作，由日立半導體事業部的大野稔等人，研製出MOS型晶體管。1966年，日立發布了第一代MOS集成電路HD700，用於計算器，採用15微米生產工藝。夏普、三菱也紛紛將集成電路新技術，用於各自的計算器產品，使日本的集成電路迅速形成產業基礎。到1970年，日本NEC的集成電路產量，已經達到3998萬塊。

作為對比：早在1956年起，科學院就開始組織黃昆博士、謝希德博士、林蘭英博士、王守武博士等人，研究平面光刻工藝。1963年科學院計算機研究所，研製出第一台國產晶體管大型計算機——109機，用於核武器工程。1964年開發出晶體管集成電路。以科學院和電子工業部為主，形成了由軍事工業為牽引的龐大電子科研體系，下屬各類電子企業單位超過2500家，全面領先韓國和台灣，但是在市場化程度上不如日本，當時民用消費市場僅限於收音機和電視機。

1968年4月，美國德州儀器董事長P.E.Haggerty，與日本索尼社長井深大簽署協議，各占股50%，在日本設立子公司。後排左面站著盛田昭夫副社長。

想佔領日本市場？別做夢了

1960年代，為保護日本幼稚的電子工業，日本政府堅決實行貿易保護主義，只允許進口極少數的電子元器件，限制200日元以下的中低端IC元件進口。採用提高進口關稅、發放進口許可證等方式，限制美國企業衝擊日本市場。最典型的例子是德州儀器。

1964年，美國德州儀器看到日本電子工業增速迅猛，便想在日本設立100%獨資子公司，但是日本通產省死活不同意。一直交涉了長達四年之後，日本政府終於鬆口了，卻提出了極為嚴苛的條件——拿核心技術來換。看起來似乎與改革開放后，採用的「以市場換技術」買辦政策差不多，但裡面的竅門差別就大了。

1966年，美國德州儀器為打開日本市場，以自己擁有的IC製程核心專利，來引誘日本。日本通產省為了拿到技術，同時保護日本市場，可謂絞盡腦汁。1968年4月，由日本索尼社長井深大出面，與德州儀器董事長哈格蒂(P.E.Haggerty)簽署協議，雙方各占股50%，設立合資公司。

條件是：在三年內，德州儀器必須向日本公開相關技術專利。並且德州儀器的產品，在日本市場佔有率，不得超過10%。有了如此嚴苛的限制，日本政府將本國市場牢牢掌握在自己手裡，不怕美國企業不交出核心技術。其後韓國政府也學會了這招，用來對付日本和美國企業。

偉大革命家列寧說過：資本家為了利益，可以出賣絞死自己的繩子。日本產業界正是抓住了核心利益，使自身迅速發展壯大。這與改開后，採用「以市場換技術」政策，導致全國電子產業徹底崩潰;市場全面被日本、美國、韓國、台灣合資廠商聯合佔領，形成了鮮明對比。改開三十年來，電子產業市場損失，至少超過1萬億美元。誰該承擔這一歷史罪責?

1964年，美國IBM公司推出的System-360計算機，具有劃時代意義，使計算機在社會運行中，日益佔據核心地位。

IBM大型計算機

在1960年代，儘管美國和日本都開始了集成電路產業化進程，但美國的實力遠非日本可比。1964年4月7日，美國IBM公司推出其第一款小規模集成電路計算機System-360，運算速度過百萬次大關。該機是IBM歷史上的一次驚天豪賭，耗資52.5億美元(約合4285噸黃金，現值1812億美元，足夠建7艘核動力航空母艦)。

IBM公司招募6萬餘名新員工，新建5座工廠，攻克了指令集可兼容操作系統、資料庫、集成電路等軟硬體難關，獲得超過300項專利。該機每台售價250-300萬美元，到1966年已售出8000多台，使IBM年營收突破40億美元，純利潤10億美元。迅速佔領了美國大型計算機市場98%、歐洲78%，日本43%的市場份額。IBM成為世界電子產業難以撼動的藍色巨人。

年營收40億美元是什麼概念呢?1961年美國建成世界第一艘核動力航空母艦，不過花費4.5億美元。1966年外匯儲備為2.11億美元。動員全國力量研製原子彈、氫彈、導彈、衛星，也不過花費20億美元左右。由此可見當年IBM如同巨人壓頂一般，讓其他企業喘不過氣來，逼死了大批競爭對手。

美國公司取得的巨大成功，對日本產生強烈震撼。1966年，由日本通產省主導，進行「超高性能大型計算機」開發計劃。目標是在五年內投資120億日元(0.34億美元)，追趕美國IBM大型計算機。由通產省電氣試驗所牽頭，日立、東芝、NEC、富士通、三菱、沖電氣(OKI)等企業組成團隊，對日立研製的HITAC 8000系列大型計算機進行升級改造。

HITAC 8000其實技術源自，美國RCA與日立合作研製的Spectra-70大型機。從集成電路、CPU、介面、軟體，全都是仿製美國貨。只投入這麼點錢，就想追趕IBM，註定了該計劃要失敗。

有句話叫丟西瓜撿芝麻，儘管大型計算機計劃失敗了，但是參與該項目的日本NEC公司，卻成為日本第一家研製出DRAM內存的企業。在1966年的時候，HITAC 8000要求配備512K容量的高速內存，這是個極高的技術指標

。NEC於是對NMOS工藝進行研究，1968年公開了使用NMOS工藝生產的144bit SRAM靜態隨機存儲器，研製者有NEC半導體部門的大內淳義等人。這是個非常了不起的成果。兩年後，美國英特爾才推出同類產品。1970年英特爾研製出C1103 1K DRAM內存后，日本NEC在第二年就推出了採用NMOS工藝的1K DRAM內存(型號μPD403)。使得NEC成為日本內存行業的龍頭企業。

1962年，日本富士通研製的FACOM 602磁帶機，將記錄密度提高到333bpi，用於FACOM 241D計算機。

逼迫日本開放市場

從1965年至1970年，美國集成電路市場的需求急劇增加，年增長率超過16%，日本政府和企業界，看到了這一商機，但是在產業技術上，與美國存在巨大差距。不過日本有個優勢——大批日本人在美國工作。像江崎玲於奈之類的電子專家，長期在美國頂尖的IBM實驗室工作，可以輕鬆獲得大量經濟情報，提供給日本產業界。

1972年，美國IBM公司「FS(Future System)計劃」的部分內容曝光。IBM計劃投入巨資，在1980年前開發出1M DRAM內存晶元，應用到下一代電腦。當時，美國最先進的DRAM內存不過4K大小。這讓尚停留在1K DRAM技術層次的日本企業產生強烈危機感。

於是由日本電子工業振興協會不斷運作，1975年以通產省為中心的「下世代電子計算機用超LSI研究開發計畫」構想，開始商量如何應對IBM的FS計劃。1975年7月，通產省設立了官民共同參與的「超LSI研究開發政策委員會」。當時儘管日本各大廠商競爭激烈，但是在共同抵抗IBM巨人方面卻是一致的。(超LSI就是超大規模集成電路的意思)

1974年，日本在美國要求開放市場的政治壓力下，被迫放寬計算機和電子元件進口限制。僅僅只用一年時間，美國IBM電腦，就如熱刀切黃油一般，橫掃日本各大計算機企業。

礙於技術差距，日本產業界放棄了在電腦整機上與IBM正面拼殺，而是選擇DRAM存儲器產品，作為產業突破口。因為日本軟體能力差，而CPU等部件與軟體關聯性高，日本啃不下來。DRAM內存晶元，與軟體關聯度弱，卻有很高的毛利率。只要在生產工藝、成品率、產能方面下功夫，日本就有機會成功。

最先行動起來的，是國營的日本電信電話株式會社(NTT)，從1975年至1981年，NTT投資400億日元(1.6億美元)，進行超大規模集成電路研究。終於在1980年研製出256K DRAM。NTT的大量採購，使日本的256K DRAM迅速形成產能優勢。在NTT之外，日本產業界還在同時進行第二項技術攻關計劃。

1977年5月5日，日本VLSI技術研究所，宣布研製成功可變尺寸矩形電子束掃描裝置。

日本砸720億研製核心設備

在1970年代，日本儘管可以生產DRAM內存晶元，但是最關鍵的製程設備和生產原料要從美國進口。為了補足短板，1976年3月，經通產省、自民黨、大藏省多次協商，日本政府啟動了"DRAM製法革新"國家項目。由日本政府出資320億日元，日立、NEC、富士通、三菱、東芝五大企業聯合籌資400億日元。

總計投入720億日元(2.36億美元)為基金，由日本電子綜合研究所，和計算機綜合研究所牽頭，設立國家性科研機構——「VLSI技術研究所」(超LSI技術研究組合)。研究所地址就選在，位於川崎市高津區的NEC中央研究所內。

日立公司社長吉山博吉擔任理事長，根橋正人負責業務領導，垂井康夫擔任研究所長，組織800多名技術精英，共同研製國產高性能DRAM製程設備。目標是近期突破64K DRAM和256K DRAM的實用化，遠期在10-20年內，實現1M DRAM的實用化。(VLSI是超大規模集成電路的簡稱)

在這個技術攻關體系中，日立公司(第一研究室)，負責電子束掃描裝置與微縮投影紫外線曝光裝置，右高正俊任室長。富士通公司(第二研究室)研製可變尺寸矩形電子束掃描裝置，中村正任室長。

東芝(第三研究室)負責EB掃描裝置與製版複印裝置，武石喜幸任室長。電氣綜合研究所(第四研究室)對硅晶體材料進行研究，飯塚隆任室長。三菱電機(第五研究室)開發製程技術與投影曝光裝置，奧泰二任室長。NEC公司(第六研究室)進行產品封裝設計、測試、評估研究，川路昭任室長。

在產業化方面，日本政府為半導體企業，提供了高達16億美元的巨額資金，包括稅賦減免、低息貸款等資金扶持政策，幫助日本企業打造DRAM集成電路產業群。到1978年，日本富士通公司，研製成功64K DRAM大規模集成電路。美國IBM、莫斯泰克、德州儀器也在同時發布了產品。這一年，由於日本64K動態隨機存儲器(DRAM)開始打入國際市場，集成電路的出口迅速增加。

1980年，日本VLSI聯合研發體，宣告完成為期四年的「VLSI」項目。期間申請的實用新型專利和商業專利，達到1210件和347件。研發的主要成果包括各型電子束曝光裝置，採用紫外線、X射線、電子束的各型製版複印裝置、乾式蝕刻裝置等，取得了引人注目的成果。針對難度大的高風險研究課題，VLSI項目採用多個實驗室群起圍攻的方式，調動各單位進行良性競爭，保證研發成功率。各企業的技術整合，保證了DRAM量產成功率，奠定了日本在DRAM市場的霸主地位。

1970年代，日本松下電器京都府長岡工場，整齊排列的100台自動焊線機，只需要10個人操作。該廠從1968年開始半導體生產。1970年代美國向馬來西亞、韓國、台灣轉移電子製造業，以降低人力成本。日本則採用大規模自動化生產的方式來降低成本。日本報紙震驚地寫道：半導體工廠的人都消失了。

躍居世界第一大DRAM生產國

1977年，全球的個人電腦出貨量總計大約4.8萬台。到1978年已經暴增至20萬台，市場規模大約5億美元。其中美國Radio Shack公司(電器連鎖零售店)出售的Tandy TRS-80電腦銷量約10萬台，均價600美元，銷售額6000美元，採用蓋茨新開發的操作系統，CPU則是從英特爾辭職的前首席設計師費金，研製的Zilog—Z80。

蘋果公司的Apple II銷量達到2萬台，平均單價1500美元，屬於高端貨，年銷售額約3000萬美元。個人電腦市場的高速增長，對內存產生了大量需求。這給日本DRAM廠商帶來了出口機會。

做出口貿易的都知道，出口貨不但價錢便宜，質量還要好。而在當時，美國人一般認為日本貨質量低劣，遠遠比不上美國貨。但是實際的結果令人大跌眼鏡。

1980年，美國惠普公司公布DRAM內存採購情況。對競標的3家日本公司和3家美國公司的16K DRAM晶元，質量檢驗結果顯示：美國最好DRAM公司的晶元不合格率，比日本最差DRAM公司的晶元不合格率，高出整整6倍。雖然惠普礙於情面，沒有點出這些公司的名字。

但人們很快知道了，三家美國公司是英特爾、德州儀器和莫斯泰克，三家日本公司是NEC、日立和富士通。日立公司為了拿到訂單，甚至在給銷售部門的指示上明確要求，要比美國公司的價格低10%。

質量好，價格低，量又足，日本DRAM內存在美國迅速崛起。1982年，日本成為全球最大的DRAM生產國。這一年3月，日本NEC的九州工廠，DRAM月產量為1000萬塊(約1萬片晶圓)。到了10月，月產量暴增至1900萬塊。其產量之大，成品率之高(良率超過80%)，質量之好，使得美國企業望塵莫及。

與產量相伴的是，原來價格虛高的DRAM內存模塊，價格暴降了90%。一顆兩年前還賣100美元的64K DRAM存儲晶元，現在只要5美元就能買到了，日本廠商還能賺錢。美國企業由於晶元成品率低，根本無法與日本競爭，因此陷入困境。

1982年，美國50家半導體企業秘密結成技術共享聯盟，避免資金人力重複投資。可是這些合作項目剛剛啟動，就傳來了壞消息。美國剛剛研製出256K DRAM內存，而日本富士通、日立的256K DRAM已經批量上市。

1983年間，銷售256K內存的公司中，除了富士通、日立、三菱、NEC、東芝之外，只有一家摩托羅拉是美國公司。光是NEC九州工廠的256K DRAM月產量，就高達300萬塊。

日本廠商開出的海量產能，導致這一年DRAM價格暴跌了70%。內存價格暴跌，使得正在跟進投資更新技術設備的美國企業，普遍陷入巨額虧損狀態。難以承受虧損的美國企業，紛紛退出DRAM市場，又進一步加強了日本廠商的優勢地位。

1978年3月15日，日本朝日新聞，報道垂井康夫擔任所長的VLSI技術研究所，研製成功電子束掃描裝置。

美國廠商節節敗退

1984年，日本DRAM產業進入技術爆發期。通產省電子所研製成功1M DRAM，三菱甚至公開展出4M DRAM的關鍵技術。日立生產的DRAM內存，已經開始採用1.5微米生產工藝。

東芝電氣綜合研究所，則投資200億日元，建造超凈工作間。在這種超凈廠房內，每一立方米的凈化空氣中，直徑0.1微米的顆粒，不能超過350個。只有在這種條件下才能製備1M、4M容量的DRAM存儲器。與此同時，東芝研製出直徑8英寸(200mm)級的，世界最大直徑硅晶圓棒。到1986年，光是東芝一家，每月1M DRAM的產量就超過100萬塊。

日本企業大量投資形成的產業優勢，導致日本半導體對美國出口額，從1979年的4400萬美元，暴增至1984年的23億美元。五年間暴增52倍!而同時期，美國對日本出口的半導體，僅僅只增長了2倍。美國公司失去產品競爭力的後果，便是越想追趕越要投資，越投資虧損越大，陷入惡性循環。

以英特爾為例，本來到1978年前後，英特爾在莫斯泰克的猛攻下，已經成為美國DRAM市場的後進角色，美國市場佔有率低於20%。但是隨著1980年後，日本DRAM產品大量出口美國，英特爾的日子就過不去下了。

雖然DRAM產品只佔英特爾銷售額的20%，但是為了保住這塊核心業務，公司80%的研發費用投向了DRAM存儲器，明顯是本末倒置。等到英特爾好不容易開發出新DRAM產品，此時日本廠商已經在低價傾銷成品，導致英特爾無利可圖，連研發費用都賺不回來。1984年至1985年間，陷入巨額虧損的英特爾，被迫裁員7200人，仍不能扭轉困局。1985年10月，英特爾向外界宣布退出DRAM市場，關閉生產DRAM的七座工廠。

1985年，全球半導體產業轉入蕭條，半導體價格大幅度下跌。64K DRAM由1984年的3美元，下降到1985年中旬的0.75美元。同期，256K DRAM由31美元下降到3美元。價格暴跌使美國英特爾、國家半導體等廠商撤出了DRAM市場。

然而，就在同一年，日本NEC的集成電路銷售額，排名世界第一，企業營業額是二戰前的三百多倍，一舉超越長期是行業龍頭的美國德州儀器公司。憑藉VLSI項目的成功，日本企業一舉佔據了64K、128K、256K和1M DRAM市場90%的份額。

1991年6月，日本駐美大使村田良平，與布希政府的美國貿易代表卡拉·安德森·希爾斯，在華盛頓簽署新的五年期《日美半導體協議》。美國希望在1992年底前，能夠在日本半導體市場佔據20%的份額。這個協議讓美國企業喘口氣，韓國半導體產業則異軍突起。到1995年底，外國半導體在日本市場佔有率超過了30%。希爾斯這個女人非常厲害，的很多對美貿易談判，都是以她為對手。

美國揮出反傾銷大棒

對此，美國企業認定是日本人傾銷導致了價格暴跌。1985年6月，美國英特爾、AMD等半導體公司聯合起來，相繼指控日本不公正貿易行為。鼓動美國半導體工業協會向政府遊說，向國會遞交一份正式的301條款文本，要求美國政府制止日本公司的傾銷行為。1985年10月，美國商務部制定了一項法案，指控日本公司傾銷256K DRAM和1M DRAM。

隨後，美國商務部與日本通產省，就301條款和反傾銷訴訟進行談判。1986年9月，日本通產省與美國商務部，簽署第一次《美日半導體協議》。根據這項協議，美國暫時停止對日本企業的反傾銷訴訟。

但作為交換條件，要求日本政府促進日本企業，購買美國生產的半導體，加強政府對價格的監督機制以防止傾銷。並且美國半導體產品，在日本市場佔有率，可以放寬到20%。日美半導體協議的簽署，在日美貿易摩擦史上，具有重要意義。標誌著美蘇冷戰後期，美國從全力扶植日本經濟，轉向全面打壓日本經濟。

美國的制裁併沒能立刻遏制日本的技術優勢。1986年，日本NEC開發出世界第一塊4M DRAM。日本NTT則在次年展出了16M DRAM樣品。到1988年，全球20大半導體廠商中，日本佔據了11家，美國只有5家。

而且日本企業包攬了前三名。日本NEC以45.43億美元的營收總額排名世界第一，東芝以43.95億美元排名第二，日立以35億美元排名第三，美國摩托羅拉以30億美元排名第四，德州儀器以27.4億美元排名第五。富士通以26億美元排名第六，英特爾以23.5億美元排名第七。荷蘭飛利浦以17.38億美元排名第10。唯一上榜的韓國三星，以9億美元排名第18位。第20名德國西門子，只有7.84億美元。這一年，日本已經超越美國，成為世界第一大半導體生產國。

盛極而衰是自然規律，商業領域也是這樣。1989年日本泡沫經濟破滅，經濟進入停滯階段。進入1990年代，隨著蘇聯解體，美國收割冷戰紅利。在美國刻意遏制下，日本的國際競爭力迅速衰退，其半導體的全球份額迅速滑落至50%，2000年後更是下降到20%左右。如此潰於一旦的急速墜落，讓世界震驚並疑惑，究竟發生了什麼。

日本廠商懸崖式墜落

美國、日本廠商的崛起——墜落循環，其實道理很簡單，關鍵在投資。1973年世界石油危機后，歐美經濟停滯，美國逐漸減少在半導體領域的投資。此時美國對日本還有5年左右的技術優勢。然而就是這個時期，日本通過1976年VLSI計劃的巨量投資，幫助日本企業在技術上趕超美國。

日本政府的財稅資金補貼，幫助日本企業建立了產能優勢。1978年個人電腦市場爆發后，日本企業享受到產業投資帶來的巨額利潤。而美國企業由於前期放棄投資，就此喪失競爭力。此時產業投資競爭門檻，已經從70年代的幾億美元量級，急速暴增至80年代的幾十億美元量級。美國產業界失去投資-盈利循環的機會後，已經再也沒有能力追加幾十億美元巨額投資，來與日本較量了。

日本企業的急速墜落也是這個道理。1985年，日本廠商通過開出的海量產能，用暴跌的產品價格，擠垮了美國同行。但是產業不景氣的後果，是日本廠商也失去了盈利能力。盈利減少后，日本企業紛紛減少對半導體的技術設備投資。

僅在1985年，由於市場不景氣，日本企業砍掉了近40%的設備更新投資，最終的投資額為4780億日元(19.9億美元)。1986年市場仍未回暖。1987年需求雖有恢復，但日本各廠商對投資持保守態度，該年度投資額僅有2650億日元(18.4億日元)，只佔營業收入的15.3%。

1988年市場開始普及1M DRAM內存，但因上一次半導體不景氣的殷鑒猶在，日本廠商對設備投資仍然謹慎保守。加上日元迅速升值，日本房地產泡沫蓬勃興起，大量廠商將資金轉投房地產行業。日本產品的價格競爭力急劇衰退。而韓國三星、現代、LG等廠商在此階段瘋狂投資，迅速趕超日本。到1992年，韓國三星就將日本NEC擠下了DRAM產業世界第一寶座。

(電子產業在1980年代徹底崩潰，恰恰也驗證了「放棄投資就會死「的市場規律。)

2004年，爾必達在廣島建成12英寸DRAM晶圓廠。建設一座8英寸晶圓廠需要投資10-15億美元，建設一座12英寸晶圓廠，暴增至20-30億美元。超高規模的投資，使得DRAM產業如同在刀鋒上舞蹈，稍有不慎即全軍覆滅。爾必達也在沉重的債務下，最終轟然倒地。

日本爾必達終究覆滅

1992年西班牙舉辦巴塞羅那奧運會。原本市場預期會轉暖，結果4M DRAM並未如預期般暢銷，日本各廠被迫採取減產來阻止市場價格滑落。這就加速了韓國廠商崛起，韓國三星取代了日本廠商的龍頭地位。更令日本人懊惱的是，曾經被日本人逼到差點破產的美國英特爾，與微軟聯手組建WINTEL同盟，依靠CPU產品大獲成功。1996年，英特爾以177.78億美元的巨額營收，打敗日本NEC(104億美元)，重新奪回半導體世界第一大廠寶座。

1995年微軟即將發布Windows 95操作系統，引發市場大熱。日本DRAM廠商又大肆擴充產能，企圖重新奪回產業優勢。但是韓國廠商也在此時瘋狂擴充產能。最終導致的結果是，1996年DRAM價格狂跌70%。1997年亞洲金融危機，更是加重了市場衰退。

因此從1996年至1998年，DRAM產業連續三年衰退，全球廠商均出現嚴重虧損。此時，世界DRAM內存市場已經擴充到400億美元左右的市場規模。新建一座8英寸DRAM晶圓廠，動輒需要投資10-15億美元，而且虧損風險極大。日本廠商在連年虧損下，已經喪失了追加投資的勇氣。

1999年，日本富士通宣布退出DRAM市場，不玩了。曾經無比強大的NEC、日立、三菱，將三家的DRAM部門合併，成立爾必達(Elpida)。這家重新組建的DRAM企業，希望通過聯合經營來降低成本，對抗韓國三星。東芝也在2001年退出了DRAM市場。

日本組建爾必達，是為了保護日本DRAM產業，避免被韓國企業各個擊破。可是從成立之初，爾必達就是燙手山芋，被估算每天一開門就要凈虧損2億日元。2002年坂本幸雄出任爾必達CEO，開始拯救計劃。

他從美國英特爾拉來訂單，並籌集資金建設廣島12英寸晶圓廠。讓爾必達的全球市佔率開始逐漸攀升。從2002年到2007年獲利成長3倍。爾必達全盛時期，整合日系廠商的研發能力，產量排名世界第三，僅次於三星與海士力。不過先前大舉擴張時已經埋下禍根。

2007年全球金融危機后，DRAM價格暴跌，爾必達陷入嚴重虧損。2009年向日本政府申請了1300億日元援助貸款。2011年泰國洪災后DRAM市場低迷。日元更是出現史無前例的升值，同時韓元兌日元貶值70%。這讓爾必達完全無法招架，銷售額迅速下滑。

2012年2月27日，爾必達向東京地方法院申請破產保護，當時公司負債總額已高達4480億日元(89.6億美元)，是日本史上最大的破產案件。2012年7月，美國鎂光以區區25億美元低價收購爾必達。僅僅兩年之後，鎂光市值從60億美元暴增至360億美元，成為爾必達破產的最大受益者。

日本企業的退出，進一步擴大了韓國企業的競爭優勢。韓國企業似乎能夠笑傲江湖了。

可是在笑容背後，又有誰知道韓國人的悲慘命運?

2016年5月，日本三重縣四日市，日本東芝與美國閃迪(SanDisk)，合資建設的12英寸晶圓廠(New Fab 2)，主要生產48層堆疊的3D NAND快閃記憶體晶元。該廠是在原來的Fab2廠址上推倒重建，總投資超過240億元人民幣。東芝成為日本內存行業發展四十年來，碩果僅存的企業。

來源 | 察網

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