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第一次DRAM世界大战-美日半导体战争,第三阶段,1982-1985年,日本人256K DRAM技术一举打垮美国50家半导体联盟,日本人一举占据了64K、128K、256K和1M DRAM市场90%份额,NEC成为全球半导体内存市场第三个霸主。256k DRAM硅片直径为125-150mm,芯片面积为34.8mm2,集成度为555000。《美日半导体协议》签署,美国人开始扶持韩国和中国台湾省,抗衡日本人。核心技术:256KDRAM,三层多晶硅、冗余技术。



亮剑!国运之战:第二章 原创: 郑震湘 科技真相 科技红利及方向型资产研究 2018-03-08 中国半导体产业的思考-随笔之《亮剑》


日本人的国家项目-DRAM制法革新,从16K、64K DRAM到256K DRAM,厚积薄发,完成对美国人的绝杀。1980年日本人的终极“霸王杀”-256k DRAM问世,硅片直径为125-150mm,芯片面积为34.8mm2,集成度为555000,采用核心技术为三层多晶硅和冗余技术。256K DRAM采用三层多晶的NMOS工艺,使用8-10层掩膜(MASK),最小线宽2μm。

日本人通过256K DRAM,一举打垮美国50家半导体联盟,赢取全球第一次DRAM世界大战的胜利,奠定全球半导体新霸主的地位。1982年,美国50家半导体企业秘密结成技术共享联盟共同抵抗日本人。但可惜的是,美国人在DRAM领域已经无力回天了,美国人刚刚研制出256K DRAM内存,而日本富士通日立的256K DRAM已经批量上市。1982年日本成为全球最大的DRAM生产国,美国人全面溃败。到1983年,能够销售256K DRAM内存的全球半导体公司中,除了富士通、日立、三菱、NEC、东芝属于日本人之外,只有摩托罗拉一家是美国公司。

1981年,日本人将自动化设备引入半导体制造领域。东芝宣布在北九州工厂完成了集成电路自动化生产线,并已应用于大规模生产。该生产线以TOSBAC 7/40小型计算机为核心,可以连接三台小型机,74台微型机,对光刻、扩散、离子注入和CVD等前端工序分成三个阶段进行统一控制。采用自动化系统使芯片成品率提高了10-15%,制造时间缩短20-40%,光刻工序的操作人员从原来的9个人削减为3人。

1982年,日本生产电子束曝光设备出口美国,贝尔实验室向NEC采购三台适用于3英寸硅片的JBX-5系统,单台设备价格120万美金。

1983 年,日本政府制定《高技术工业集中开发促进法》。1983年NEC的64k DRAM月产量达到300万块,属于世界领先,标志全球DRAM产业步入超大规模工业化生产阶段。

至此,日本DRAM产业进入技术爆发期。1984年日本人成功地连续突破了1M、4M DRAM关键技术,巩固全球半导体霸主的领先优势。

1984年,日本产业技术院电子技术综合研究所及其所联合的日本企业日立、NEC、富士通三菱电机等成功研发1M DRAM,并且1M DRAM以及更大规格工艺技术全部采用最为先进的CMOS工艺,这标志着全球DRAM产业正式从NMOS工艺进入CMOS工艺时代。

1M DRAM芯片,采用二-三层多晶的CMOS工艺,使用18层掩膜(MASK),最小线宽从2μm提高到1.2μm。4M DRAM芯片,采用二-三层多晶的CMOS工艺,使用20-25层掩膜(MASK),最小线宽从1.2μm再次提高到0.8μm,标志着全球半导体集成电路从微米时代进入了纳米时代。自此,美国人在DRAM领域已经不具备竞争力了。

1M以上的DRAM,这是半导体工业发展史上的重要事件,标志半导体生产环境“超净车间”的诞生。在这种超净厂房内,每一立方米的净化空气中,直径0.1微米的颗粒不能超过350个,只有在这种条件下才能制备1M、4M DRAM芯片。

1985年,NEC成为全球半导体和DRAM的双料冠军,NEC的集成电路销售额排名世界第一,一举超越长期是全球半导体产业龙头的德州仪器。凭借VLSI项目的成功,日本人垄断全球64K、128K、256K和1M DRAM市场90%的份额。

至此,美国DRAM产业日薄西山,大江东去。美国DRAM三大巨头英特尔德州仪器IBM,最终分别在1986、1998和1999年,凄凉地全面退出了全球DRAM市场。

曾经打垮英特尔荣登全球半导体内存市场的第二个霸主-莫斯泰克呢?莫斯泰克根本无力抵挡日本人的波浪式进攻,陷入困境,后被美国联合技术公司(UTC)以3.45亿美元收购。再后来,又转卖给欧洲人,也就是今天的意法半导体。另外一部分莫斯泰克人,在一家养猪场里建设了一座DRAM工厂-镁光科技。

镁光科技创业初期,第一笔融资来自养猪大户J.R.Simplot。工厂建设在一家废弃的超市建筑里,净化车间由猪肉冷冻库改造而成。谁也不会想到这一家毫不起眼的小公司,未来数十年将是美国人硕果仅存的DRAM公司,它将最终终结美日两国DRAM的恩怨情仇,通过“收容”全球DRAM战争中的“失败者”,续写昔日的荣光。

这一时期,DSP和ARM面世。

1983年,德州仪器发布数字信号处理芯片DSP-TMS32010,这是全球第一款速度最快的DSP,每颗销售价格500美金,广泛用于调制解调器、医疗设备和军用系统中,是德州仪器最挣钱的产品。自此,在理工科学生的心目中,DSP几乎是德州仪器的代名词。

1985年,ARM1处理器面世。英格兰剑桥,一家名为Acorn的小公司,在被英特尔拒绝之后,决定自行研发32位微处理器,Acorn工程师们将其称为Acorn RISC Machine即ARM。

《美日半导体协议》和301条款的诞生,美国人操控全球半导体产业的“基本法令”,科技产业的竞争,第一次上升到了国家之间的政治和经济层面。


在上世纪80年代,日本人在半导体领域逐步超越美国人。日本对美国半导体出口从1979年的4400万美元,暴增至1984年的23亿美元,5年间暴增52倍。而同时期,美国对日本出口的半导体,仅仅只增长了2倍。到了80年代中后期,这一趋势呈现更加明显的扩大化。1984年日本半导体企业在美国国内市场份额为14%,5年时间就增加到26%;而同期美国半导体企业在日本国内份额几乎没有增长。在1984-1989年,日本半导体产业在全球市场的份额从36%提高到50%,而美国人从53%下滑到37%。十年时间,美国人全面丧失了全球半导体市场的垄断地位,而日本人获得了在全球半导体产业的领先优势。

面对日本人的攻势,美国人哀鸿一片。1985年6月英特尔AMD、国家半导体NS等公司联合起来,相继指控日本不公正贸易行为,鼓动美国半导体工业协会向美国政府游说,同时向美国国会递交一份正式的301条款文本,要求美国政府制止日本公司的倾销行为。

1985年6月,AMD指控日本人倾销64KDRAM。

1985年9月,英特尔AMD和NS公司指控日本人倾销可擦可编程只读存储器。

1985年10月,美国商务部制定了一项法案,指控日本人倾销256K、1M DRAM。

1986年1月,美国半导体协会认定日本在全球市场上倾销256K以上DRAM;3月美国商务部发表声明,对可擦可编程只读存储器、256K及以上的DRAM实行临时反倾销税,税率分别是188%和108%。4月美国商务部认定日本各企业倾销64K DRAM。

随后,美国商务部与日本通产省,就301条款和反倾销诉讼进行谈判。1986年9月,日本通产省与美国商务部,签署第一次《美日半导体协议》。根据这项协议,美国暂时停止对日本企业的反倾销诉讼。但作为交换条件,要求日本政府促进日本企业,购买美国生产的半导体,加强政府对价格的监督机制以防止倾销。并且美国半导体产品在日本市场占有率,可以放宽到20%。《美日半导体协议》的签署,在日美贸易摩擦史上,具有重要意义。不仅标志美苏冷战后期,美国从全力扶植日本经济,转向全面打压日本经济。更标志着,半导体大国之间的战争,已经不仅仅只是科技的较量。

这一时期,美国开始加大扶持韩国人,台湾人。在美国人的帮助下,韩国人直接从16K DRAM开始起步,台湾人直接从64K DRAM开始起步,一夜之间反超中国人。

种花家的兔子表示,心塞塞,伤不起呀。

这一时期,美国为首的西方列强构筑“巴统-瓦森纳协定”,对中国人进行全面的技术封锁。1981年中科院半导体所成功研制16K DRAM,比韩国晚两年。1985年无锡江南无线电器材厂(742厂)制造出中国第一块64K DRAM,比韩国晚一年。虽然在关键技术上,并没有落后于被美国人“打了鸡血”的韩国人和台湾人,但在关键生产工艺制程的设备上,美国为代表的“巴统”-巴黎统筹委员会(后改名为瓦森纳协定)对中国人是东掐西堵,全面技术封锁。

早在1973年,借着中美关系缓和,中国人希望从欧美国家,引进7条3英寸晶圆生产线,是当时世界最先进技术。这要比台湾省早2年,比韩国早4年,那时候中国台湾省与韩国还没有半导体工业科研基础。1975年英特尔才开始建设全球第一座4英寸(100mm)晶圆厂。但是由于欧美技术封锁,最终拖了7年,中国才得以引进3条已经落后的3英寸晶圆生产线,分别投资在北京国营东光电工厂(878厂),航天部陕西骊山771研究所(西安微电子研究所),和贵州都匀风光电工厂(4433厂)。其中北京878厂的3寸晶圆生产线,直至1980年才建成,已经比中国台湾省晚了3年,比韩国晚2年。

与之形成鲜明对比的,中国台湾省工研院1975年向美国购买3英寸晶圆生产线,1977年就建成投产了。1978年韩国电子技术研究所(KIET),从美国购买3英寸晶圆生产线,次年投产。1980年中国台湾省联华电子建设4英寸晶圆厂。而中国大陆,直至1988年,才由上海无线电十四厂与美国贝尔电话合资成立贝岭微电子,建设中国大陆第一条4英寸晶圆生产线。这比中国台湾省晚了8年,比美国晚13年。在欧美列强联手封锁压制下,中国大陆只能买到二手淘汰设备。

这一时期,韩国人在美国人的帮助下,仅仅用了5年时间,快速完成并掌握16K、64K DRAM的关键技术的研制,一举超越中国人过去二十年的所有努力。这一时期,美国人对于韩国人的援助超过20亿美金,20亿美金可以干什么呢,嗯,中国人研制原子弹、氢弹、导弹、核潜艇、卫星等国之重器,也就20亿美金。

三星,关键技术来自美国-镁光科技,关键设备也获得美国人全力扶持。1983年三星成功研制64K DRAM。1984年5月三星第一座DRAM工厂竣工,工期只用了半年,四个月后开始批量生产64K DRAM。1984年镁光科技再次向韩国三星转让256K DRAM量产技术,同时美国西翠克斯(CITRIX)向三星转让高速处理金属氧化物(MOS)的设计技术。1984年三星建设第二座DRAM工厂,于1985年竣工,工厂投资达1900亿韩元(2.52亿美元),采用当时全球最先进的6英寸晶圆。

同时三星开始将触角延伸到电信领域。这一时期,和欧洲ITT、阿尔卡特公司达成技术许可协议,派出上百名年轻工程师到比利时、法国接受电讯交换系统的培训。和美国GTE公司组成了合资企业,进一步获得电讯方面的核心技术。

现代(后为海力士),1984年仙童将16K、64K SRAM技术转让给现代电子。1985年为了“扶韩抗日”,美国人加大对现代公司的扶持。德州仪器与现代签订OEM协议,由德州仪器提供64K DRAM的工艺流程,全面提高了现代的半导体工艺技术水平。

台湾人,这一时期,发生很大的变化,“走什么路的问题”,是“本土发展”,还是“技术引进”?是晶圆代工,还是独立自主发展DRAM?矛盾初露端倪。

1982年,联华电子量产,全年营收收入达到11亿元新台币,员工610人。

1983年,联华电子曹兴诚抓住了家用电话机的商机,一年时间出货量从400万颗增加到2400万颗。联电的成功刺激了台湾人对于半导体的投资热情。

1983年,工研院开启 MPC 计划,建立大学 IC 设计与 CAD 研究能力。成立VLSI 实验工厂,以促进台湾省 IC设计工业的发展。

1985年,华智在联华电子的帮助下,成功试产64K、256K DRAM,采用1.5微米CMOS制程。

1985年8月,美国德州仪器的副总裁张忠谋回到中国台湾省出任工研院院长。同年张忠谋提出将工研院VLSI 实验工厂转移民间,成立代工厂的构想。

1985年,飞利浦与工研院进行了洽谈,准备在中国台湾省设立晶圆厂。

第一次DRAM世界大战-美日半导体战争,从1972-1985年,至此,落下帷幕。

日本人的大获全胜,为全球半导体发展中国家树立了一个成功逆袭的典范。第一,举国之力,加大科技红利之有效研发投入,制定下一代电子计算机用VLSI研究开发计划。第二,统一思想,重点突破,制定国家项目-DRAM制法革新,重点突破核心技术。第三,官产学一体,协调发展、通力合作,突破产业链上下游。

日本人的成功经验,中国人看懂了,国家力量,这不就是俺们种花家,社会主义制度优越性的体现吗。

韩国人看懂了,国家力量=财阀,所以韩国人在第二次DRAM世界大战-日韩半导体战争快速崛起。

台湾人,何为国家力量,你们在说什么捏。

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