芯耀
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作者：【日】牧本次生，译者：【美】杨骏
本文根据《芯片的较量——日美半导体风云》整理
“温故知新”——孔子的箴言跨越2500年，在半导体领域熠熠生辉。回顾历史，戈登·摩尔在1965年绘制的集成电路增长曲线，不仅预言了技术的爆发，更勾勒出未来社会的图景。半导体如同观察世界的棱镜，折射出产业变革、国家竞争与人类生活的未来轨迹。
摩尔从“半导体的视角”看到的未来
1965年，36岁的戈登·摩尔在《电子学》杂志发表论文，绘制了一张改变世界的图表：纵轴以对数刻度标注芯片元件数量，横轴为年份。过去的数据点连成一条45度直线，揭示出惊人的规律——“集成电路元件数量每年翻倍”。
图1 摩尔定律的原始版本（1965）
根据IC中集成元件数量如此快速的增长速度，摩尔预测，IC能够实现的功能将迅速扩大，不久的将来，每个家庭都将拥有一台“家用计算机”。此外，他还提到了汽车的自动控制、个人用的便携通信设备等可能性。他预测的事物，现在以个人电脑、自动驾驶汽车、智能手机的形式实现了。通过研究半导体过去的趋势，可以预测未来的某些方面，可以说这是“温故知新”的最佳例证。
摩尔在撰写这篇论文时，IC是双极型IC，但之后器件的主流变成了PMOS IC，然后又变成了NMOS IC。接下来成为主角的是CMOS IC，而且直至今日，CMOS IC一直占据着主流的地位。在可以预见的范围内，这种情况不会有所改变。
在这样的器件变迁过程中，摩尔定律的表达方式也在发生变化。现在普遍认可的表达方式如下：“集成在芯片内的元件数量每一年半（即18个月）或每两年（即24个月）翻一番”。
不管哪一种说法，都能通过摩尔定律预测未来集成电路的集成度。这种预测不仅对半导体有效，而且对预测半导体带来的社会影响也是重要的。摩尔定律成为展望未来的“半导体的窗口”。
机器人市场崛起的预测
以十年为单位刻度，回顾半导体市场的变迁，作者注意到随着技术的高度发展，市场的主角也在发生改变。作者将这种情况总结并在图2中展示出来，标题为“机器人崛起的新潮流”。
图2 IEDM（2002年）的演讲资料
在70年代到80年代间，家电领域是市场的领头羊，日本凭借电视机、录像机等“模拟潮流”统治了世界市场，被称为“日本世界第一”（Japan as number one）。
从90年代开始，用高性能微处理器和内存生产的PC占据了市场的主导地位。这是“数字第一波”的崛起，当时PC领域在半导体市场上几乎是无敌的存在。
接下来的2010年代到2020年代，预计将担任市场主导的是“数字第二波”的数字消费领域。由于高性能低功耗的SoC的出现，预计便携式的高性能设备（如移动电话、数码相机、游戏机等）将成为市场的引领者，当时智能手机还未出现。但自从2007年智能手机引入市场后，其迅速普及，成为市场上的佼佼者，现在可以说是进入了智能手机的时代。
那么2030年代以后的市场主导者将是什么？当时，作者预计在半导体市场上几乎没有存在感的机器人市场将承担这一角色。演讲后的评论中，有些人露出惊讶的表情，并表示这个预测出人意料。
做出这样的预测的最大理由是，预计到2030年之前，机器人智能将取得显著的进步。
例如，卡内基梅隆大学的汉斯·莫拉维克教授对2010年以后机器人智能的进化做出了如下预测：“十年达到蜥蜴的水平，二十年达到老鼠的水平，三十年达到猴子的水平，四十年达到人类的水平”。除了智能水平的提升，还有各种传感器的进化、驱动电机的功率器件的进化，因此机器人的实用性将大幅改善，预计会带动市场的扩大。
支持这一预测的调查结果在2016年由JEITA（电子信息技术产业协会）报道。机器人的范围很广，除了对话型机器人、护理机器人、产业用机器人之外，还包括自动驾驶车辆和无人机。图3显示了从2020年到2025年各种搭载AI的机器人的出货量将如何增长。
图3 搭载AI的机器人的出货量的增长预测（来源：JEITA 2016年）
例如，对话型机器人从2020年的216万台增长到2025年的3100万台，增长14.3倍。护理机器人同期增长11倍，清扫机器人增长6倍。此外，这份报告还预测了从2015年到2025年搭载AI的机器人市场规模：2015年为5.8兆日元，2020年为47.7兆日元，2025年为130.4兆日元。基于这样的预测，机器人领域在2030年成长为巨大市场的可能性非常高。在2002年IEDM大会上，透过“半导体的窗口”所展望的未来，现在正逐渐成为现实。
国家的兴衰在于半导体
瑞士洛桑国际管理发展学院(IMD)自1989年起发布世界各国的国际竞争力排名。从1989年至1992年，日本连续四年位居第一，半导体份额全球领先，美国紧随其后。然而，到了1993年，日本和美国的排名发生了逆转。如图4所示，美国在此之后长期保持首位，而日本的排名却迅速下降。在60个国家和地区中，日本甚至跌落到20位以下，并且，在2023年进一步跌至35位。
图4 日美国际竞争力排名和半导体时长份额同时逆转从图4可以惊奇地发现，一个国家的竞争力和半导体市场份额占有率有着很强的联动关系。
两者为何如此强烈地联动呢？虽然多种因素错综复杂地交织在一起，但作者认为最重要的因素可能是从模拟到数字模式的转变。
从90年代开始，电子产业的中心从模拟家电产品转向了数字PC，产业结构从垂直整合型转变为水平分工型。进入数字时代后，半导体所具有的影响力进一步增大，甚至开始左右国力。随着数字化的开始，除了日本以外，世界各国都强烈认识到半导体的重要性，并开始以举国之力进行攻关。如今，人们常说“半导体是最重要的战略物资”。
另一方面，由于日美半导体协议（1986年至1996年）导致的直接和间接影响，日本半导体市场份额出现了下降趋势。在这样的背景下，作者于2006年出版了《国家的兴衰在于半导体》（图5）一书。
图5 警钟：《国家的兴衰在于半导体》（工业调查会，2006年）
撰写这本书的意图是，为日本半导体和国家竞争力的持续弱化而敲警钟，但这个警钟似乎并没有传递到当时国家的首脑部门。然而，自那以后过了十五年，大约从2021年，日本政府开始认识到半导体的重要性，并认真着手强化半导体的政策。其背后的原因是：2020年因新冠疫情的特殊情况，导致PC、电视机、游戏机等急剧畅销，进而引发了半导体短缺的问题。
受此影响最严重的是汽车行业，不仅是日本，而且美国和德国等地也出现了“因为没有半导体而无法制造汽车”的情况，成为一个重大问题。三国的政府高官紧急飞往中国台湾省，向晶圆代工企业台积电（TSMC）请求车规级半导体的增产。这是因为TSMC是车规级半导体的最大供应商。尽管有这样的请求，解决短缺问题还是花了一年以上的时间。因此，日本政府才认识到，半导体是支撑国家根基的重要战略物资。
在这样的背景下，经济产业大臣梶山弘志，在2021年3月举行的官民共同战略会议的开头，发表了“拥有强大的半导体产业是掌握国家命运的关键”的言论。
在同一时间，自民党的半导体议员联盟会长甘利明也主张“掌控半导体才能掌控世界”。此外，在第二年的2022年12月，首相岸田文雄登台日本半导体论坛会议，并以“半导体是重要的战略物资”为题做了发言，强调了半导体的重要性，可谓是日本半导体的重大事件。这些言论的思想都与“国家的兴衰在于半导体”的含义相符合。
作者不禁感慨，十五年前的警钟好像现在终于被接受了，政府首脑终开始重视半导体了，这是夺回半导体领先地位的机会。现在正是卷土重来的时刻，必须官民合力来加强半导体产业的投入。
直播预告
直播主题：对话日美半导体战争亲历者 解密大国角力下的科技绞杀
开放时间：2025年7月17日（周四）20:00
分享嘉宾：杨骏，日美半导体贸易战亲历者。日本名古屋大学研究生院情报工学博士，中国科学院微电子研究所研究员、佛山科学技术学院特聘人才、磬聆信息技术有限公司CTO。在日本和国际学术期刊、学术会议上发表了20多篇学术论文，取得了数项发明专利和实用新型专利。
对谈嘉宾：高扬，西门子四方维旗下行业媒体与非网总编，具备3年混合信号芯片设计经验，近17年垂直行业媒体从业经历，熟悉各类半导体技术及应用。
课程类型：视频直播
合作媒体：与非网、工控网、蔻享学术、芯榜、芯查查、印制电路杂志社、学说
▽直播入口：对话日美半导体战争亲历者，解密大国角力下的科技绞杀
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▊《芯片的较量——日美半导体风云》
[日]牧本次生 著?[美]杨骏 译
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一部日本半导体兴衰启示录，窥见全球科技博弈中的生存法则。
以亲历者视角.全方位展现了日本半导体产业的兴衰历程和日美半导体贸易战。
对我国半导体产业发展具有重要的借鉴价值和启示意义。
撰 ?稿 ?人：杨健亭
责任编辑：张淑谦
审 ?核 ?人：曹新宇
