全球集成电路产业发展史2
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全球集成电路产业发展史2

2024-11-04 3C-SMT行业
  • 产品概述

  1976年,凭借劳动力成本优势,依靠出口导向型经济,日本GDP占全球份额由1955年的2.2%升至8.1%,美国则从1955年的36.3%降至24.9%,西欧由1955年的17.5%升至21.7%。同时,,日本人均GDP达到5197美元,美国则为8592美元,台湾为1158美元,韩国人均GDP仅为830美元(日本的16%,美国的9.7%)。

  鉴于集成电路对于微电子技术的发展是重要的,日本企业界和政府一致把它放在很重要的战略地位。他们都以为,对集成电路的控制所形成的危害与石油输出国组织(OPEC)对石油控制形成的危害是一样的,因此,必须及早自主发展这项技术。1976年至1980年, 由日本通产省牵头, 日本最大的五家计算机公司富士通、日本电气、日立、东芝和三菱电机及通产省所属的电子技术综合研究所组成“超大规模集成电路 (VLSI) 技术探讨研究组合” , 计划到1980年研制成超大规模集成工艺,并应用于下一代计算机。

  1976年,韩国政府支持的韩国电子技术研究所(KIET)在龟尾(Kumi)开设了一个研究中心。在许多活动中,他们与日本的VLSI Technology(超大规模集成电路技术)建立了合资企业,并在1979年之前建立了一个拥有16K DRAM制造能力的VLSI晶圆厂。韩国政府试图将财阀(这中间还包括大宇、金星、现代和三星)及其人才吸引到龟尾(Kumi),寻求创建一个超大规模集成电路(VLSI)制造专业相关知识的中心。三星仍专注于从国外采购线性和数字元器件的大规模集成电路技术(LSI)。

  1976年,PC机诞生。Apple I开发工作完成,在乔布斯的车库里他们制造出了Apple I的原型机。沃兹涅克向HP公司介绍他的Apple I,但HP公司不感兴趣,乔布斯决定自己制作PC,成立了美国苹果电脑公司,Apple I每台售价为666.66美元,并完成Apple II的开发工作。

  1977年,莫斯泰克凭借成本优势击败英特尔,占据了全球75%的市场占有率。Apple II发布,其售价为1295美元;TANDY研制成功第一种型号的微处理机。微软公司搬到西雅图,在那里开发PC的编程软件。日本研制出大规模集成电路。中国第一台光刻机诞生,加工晶片直径为75毫米。

  1978年的石油危机导致发达国家经济持续低迷,贸易保护主义抬头,韩国出口产品频频遭受狙击,原料价格持续上涨,后进国家紧追,日韩矛盾激化,日本开始限制向韩国转移技术(从1962年日韩恢复邦交到1979年,韩国共引进了1317项技术,其中59.3%来自于日本)。半导体市场衰退时,日本企业加强了对存储元件技术的投资,衰退过后,日本在16K DRAM元件的全球市场占有率从不到5%升至40%。

  1978年,美国企业半导体交易收入的份额占全球半导体总交易收入的55%,日本企业只占有28%。美国IBM、莫斯泰克、德州仪器发布了64K DRAM大规模集成电路产品。同一时刻,日本的64K DRAM产品也问世了,借此顺利打入国际市场,集成电路的出口迅速增加。四个莫斯泰克的离职员工在一间昏暗的地下室里创立了美光,而后爱达荷州大富豪 J.R.Simplot 资助他们买了些二手设备开始着手准备自己生产 64K DRAM 。GCA公司推出真正现代意义的自动化步进式光刻机(Stepper),其分辨率比投影式高5倍,达到1微米。美国国防部拟定了一个耗资2.1亿美元,历时七年的超高速集成电路发展计划(VHSIC),组织了德州仪器、仙童、摩托罗拉、国家半导体、IBM等参加,最终目标是在硅半导体超大规模集成电路的基础上,把微处理器的信号处理速度再提高一百倍,将集成电路上元件的线微米)的量级,再将它们插入到战术和战略的制导武器的火控装置,远程运载工具和星际通讯装置上,以保证美国在未来的电子战和星球大战中技术的绝对优势。

  1979年,Intel推出5MHz 8088微处理器。TANDY占领21%的PC市场占有率。微软公司以修改BASIC程序为主体业务继续发展。台湾成立第一家设计与制造IC的公司联华电子。

  1980年,世界前十家最大的半导体公司中美国就有六家,美国占全球IC市场的49%,日本仅占22%。日制半导体生产设备在日本国内市场上所占份额超过50%。尼康推出可商用步进式重复式光刻机(Stepper),光源波长为1微米,日本实现了突破1微米加工精度的目标,研制成功256K存储器DRAM。由于GCA公司的Stepper生产效率相对不高,Perkin Elmer的市场占有率依然超过3成,仍处于主导地位。Apple III发布,根据配置的不同,其售价从4340美元到7800美元不等。苹果股票上市。IBM(总部)做什么事都得花四年时间、三百个员工。作为PC市场的后进入者, 为了绕过总部的冗长流程和开发周期,快速推出产品, 重新树立技术领先形象,开发 IBM PC 的部门使用了开放式的体系架构, 并对PC机两大核心部件——操作系统与微处理器采取外包策略。IBM公司选中微软公司为其新PC机编写关键的操作系统软件。由于时间紧迫,程序复杂,微软公司以5万美元的价格从西雅图的一位程序编制者Tim Paterson(帕特森)手中买下了一个操作系统QDOS的使用权,在进行部分改写后提供给IBM,并将其命名为Microsoft DOS。由于反垄断诉讼,微软签的并非独家协议,也就是说它可以自由选择将 DOS 系统卖给别家公司。微软向 IBM 出售其操作系统的拥有权,IBM 断然拒绝。IBM要求其微处理器供应商必须将技术授权给第二供应商,深厚的历史渊源、多年的合作伙伴关系、技术上的适宜落差, 更重要的是微处理器市场的蓝海诱惑使得Intel与AMD很快一拍即合。Intel开放技术, 全面授权AMD生产x86系列处理器,而AMD则放弃了自己的竞争产品,成为Intel后备供应商。双方联手合作拿下了IBM的订单。

  1981年,IBM公司推出其第一款个人电脑IBM-PC。采用16位intel 8008微处理器,售价1565美元,只有16K字节的内存,能够正常的使用盒式录音磁带来下载和存储数据,此外也可配备5.25英寸的软件盘驱动器。凭着 IBM 计算机强大的运算能力和实用的商业软件,IBM PC 很快成为了最畅销的个人计算机。

  1982年,日本政府通过银行长期投资的方法并引导日本电子公司建立大规模集成电路工厂,导致国内集成电路产品供过于求。为此,日本政府通过以低于成本价的价格出口电子科技类产品,从而占领美国电子市场,然后提高国内电子科技类产品价格以弥补出口亏损。日本企业凭借其大规模生产技术,取得了成本和可靠性的优势,并通过低价促销的竞争战略,快速渗透美国市场,在全球范围内迅速取代美国成为DRAM主要供应国。日本生产的64K DRAM占全球产量的80%,成为全世界最大的DRAM生产国。由于GCA的镜片组来自蔡司,不像尼康自己拥有镜头技术,合作的问题使得GCA产品更新方面一直落后了半拍。1982年,尼康在硅谷设立尼康精机,开始从GCA手里夺下一个接一个大客户:IBM、Intel、TI、AMD等。美国贝尔研究所向日本电子公司订购了适用于三英寸硅片的 JBX-5 电子束曝光系统,每台价值120 万美元。

  1983年,微软与IBM签订合同,为IBM PC提供BASIC解译器,还有操作系统,微软公司的销售额超过1亿美元。台湾联华电子开始员工入股分红。韩国制定《半导体产业培育计划》,在1983-1986年投资2600亿韩元建立半导体生产基地。三星开始生产PC机,即SPC-1000,可以和DRAM形成垂直一体化。三星等韩国公司开始重资下注DRAM产业。三星一方面积极导入国外技术,并成立VLSI小组进行研发和设备投资,同时积极寻找海外财务情况较差的小型高科技公司购买VLSI技术。三星曾尝试从国外引进技术,连续遭到美国德州仪器、摩托罗拉、日本NEC、东芝、日立等公司的拒绝。最终,美光将64K DRAM的技术授权给了韩国三星。三星又从加州西翠克斯(CITRIX)公司买到了高速处理金属氧化物的设计。随后,三星分别在美国硅谷和汉城南部30公里的龙仁市器兴(Giheung),设立两个研发团队,六个月后,三星的工程师成功掌握了量产64K DRAM的301项流程,和其中8项核心技术,顺利制造出生产模组。台湾经济事务主管部门启动“电子工业研究发展第3期计划”, 投资29.84亿元新台币, 实现1988年前超大规模集成电路达到1.25微米制程的能力。

  1984年,三星64K DRAM投放市场,落后美国技术领先者40个月,落后日本技术领先者18个月。日本DRAM产业进入技术爆发期,开始领先美国。通产省电子所研制成功1M DRAM,三菱甚至公开展出4M DRAM的关键技术。日立生产的DRAM内存,慢慢的开始采用1.5微米生产的基本工艺。为摆脱授权费用,三星圣克拉拉研究团队通过逆向工程设计出了256Kb DRAM。戴尔计算机公司创立。戴尔跨过几乎不能为产品增值的中间商,直接将按用户订单生产的微机卖给最终用户。联华电子开始推动垂直分工。由于成本高昂,技术问题等原因,飞利浦计划要关停光刻设备研发小组,这时Arthur 找上门来要求合作开发生产光刻机,最终飞利浦与 ASMI 各出210万美元合资创立ASML。GCA和尼康各占30%的市场占有率,P&E的市场占有率不到5%。思科系统公司成立,总部在加利福尼亚州的圣何塞。赛灵思发明第一块现场可编程器件FPGA,开创了无工厂模式。IBM市场占有率超过开创 PC 行业的苹果的 3 倍,在企业市场更是占到 66% 的市场占有率,而苹果只有 9%。美国司法部依据《反托拉斯法》拆分AT&T。西门子公司就与菲利浦公司合作开展了一项投资高达25亿美元的存储器芯片研究项目(其中部分资金由德国和荷兰政府提供)。

  1984年,美国集成电路产值169.15亿美元,日本集成电路产值为66.5亿美元,西欧产值15.45亿美元,但美国和日本的全球集成电路市场(不含中、苏)占有率分别为36%和34%,使得日本需要从美国大量进口微处理器等集成电路。但是,日本通过向美国出口电子科技类产品,反而获得高额对美电子贸易顺差。

  1985年,日本GDP总量达到了1.3万亿美元,同时期的美国是3万亿美元。在世界10大企业中日本占了8家并席卷前三。当时的东京是世界500强企业总部最多的城市,东京的GDP总量是纽约的3倍。由于日本半导体企业连续数年投入销售额的20%-30%用于设备投资,DRAM发生大规模产能过剩,价格下降近80%,售价不及成本的三分之一,半导体进入周期性衰退,大量的半导体公司亏损、倒闭。磁带录像机 (VTR) 的普及, 有力地牵引了日本半导体市场的增长,日本电气占全球半导体产品销量的首位。美国很多半导体公司因资金困难退出通用型存储元件(如DRAM)市场,转向投资小、知识设计密集的专用集成电路领域,仙童公司也险些被富士通公司收购。美国工业竞争能力总统委员会提出了《全球竞争: 新的现实》报告将电子信息产业列为发展重点。美国半导体产业协会 (SIA) 向美国贸易代表办公室就日本电子科技类产品的倾销提起了301条款起诉,把矛头直指日本政府。同年由美国一手导演的“广场协议”导致日元大幅度升值, 又迫使日本厂商大幅度提升了出口价格。此前在全球范围内强势崛起的日本NEC、东芝和日立等开始收缩。陷入巨额亏损的英特尔,被迫裁员7200人。IBM占PC市场占有率的42%。在Intel的一次高层会议上, 首次明确了未来公司的核心业务是微处理器业务,宣布退出DRAM市场,关闭生产DRAM的七座工厂。战略目标是: (1) 保持公司体系架构在微处理器市场的领导地位; (2) 成为386和新一代以公司体系架构为基础的微处理器的独家供应商; (3) 成为世界级的制造商。以此为指导, 一方面, Intel加速终止了对原有合作厂商的技术授权, 增强了处理器技术的唯一性;另一方面, 为增强与PC机消费者的直接沟通与联系, 进而提高与IBM等OEM厂商的谈判能力, Intel打破只对计算机OEM厂商做广告的惯例, 首次针对普通消费者做广告, 当年的要386不要286的“红X”广告至今仍是IT广告史中的经典。美国厂商节节败退,美国德州仪器为降造成本,与韩国现代签订OEM协议,由德州仪器提供64K DRAM的工艺流程,改善产品良率。乔布斯正式从苹果辞职。苹果同意微软如果继续为苹果生产软件(如Word,Excel)就允许微软使用部分苹果图形界面技术。微软开始发行了Microsoft Windows1.0,它是Windows系列的第一个产品,同时也是是微软第一次对个人电脑操作平台做用户图形界面的尝试。中电科45所研制中国第一台 g线um分步投影光刻机等等。美国绝大多数光刻机厂商都碰到严重的财务问题,GCA和P&E的新产品研究开发都停滞了下来。美国加州大学圣地亚哥分校的两位教授创立高通,一开始主要专注于无线电通信技术的研发。

  1986年,由于不重视个人计算机,IBM在PC的市场占有率降至30%以下。比尔盖茨再次向 IBM 兜售微软10%的股份,由于反垄断法IBM 再次谢绝。乔布斯创建NeXT公司。欧洲集成电路生产的最大公司菲利浦公司(philips)在世界集成电路生产公司中仅为第12位,澳利维蒂公司(Olivetti)只排在世界计算机生产公司的第九位,其年产量仅为国际商用机器公司(IBM)的十七分之一。现代电子成为韩国第二家,量产64K产品的制造商。东芝每月1M DRAM的产量超过100万块,疯狂冲击美国市场。日本半导体制造商良品率超越美国。美国公司为降低生产所带来的成本,将组装工作转移至劳动力成本较低的地区,但到了超大规模集成电路使得,芯片制造工艺复杂,良品率不及自动化程度高的日本企业。英特尔已连续5个季度亏损,计划1989年前投资7500万美元,由存储器转向微处理器。INTER已经与IBM达成合作协议,使用IBM的专有设备为其设计芯片。

  英特尔撤离存储器市场是对是错?当时,美国政府已经出面制裁日本半导体产业,实力更弱的美光尚且得以生存下来,英特尔自然可以。如果继续生产存储器,存储器技术已步入成熟期,决定存储器竞争力的就是制造工艺。提高制造工艺可以制造出高性能的芯片(并不全是超高的性价比,28nm是当前性价比最高的,却不是最先进的)。不至于在制造环节因政治因素或者被垄断而受制于人。但是,存储器是高度标准化的产品,而且在电子科技类产品中成本占比较高,因而用户对存储器价格非常敏感、忠诚度较低。市场对存储器的要求从性能转向了价格。计算机仿制品的涌入加剧了市场之间的竞争,迫使制造商逐步的提升产品的性价比。而芯片制造设备的投资却越来越高,实质上就是各个厂商进行资本竞争。一旦融资能力跟不上,就可能陷入困境。而美国的反垄断法决定了英特尔无法通过横向联合提升抗风险能力。与此同时,逻辑电路、存储器、微处理器等的迅速发展和价格不断下降,推动了美国计算机工业的生产发展;IBM-PC采用开放式结构,促进了计算机的推广应用,个人电脑未来前景广阔,微处理器属于高创造性、知识技术密集型,可以充分发挥英特尔的优势。通过自己制造微处理器也可以不断提升制造工艺。事后来看,英特尔的战略转移是没有错。是否对,确无法定论。当前,台积电的市值远超英特尔。半导体产业的前景是非常确定的,也就是说,晶圆代工的长期风险最小,虽然难免经济波动导致的需求波动。而芯片设计却需要跟随最终需求不断调整,从存储器到微处理器,从电脑芯片到手机芯片到汽车芯片。一旦调整不及时,就面临战略选择错误的风险。

  1986年,日本首次超过美国成为世界最大半导体生产国,美国半导体产业收入在全球半导体产业总收入中所占的比重由1978年的55%下降到1986年的40%,而同期的日本由28%上升到46%。美国政府与日本签订《美日半导体协议》,要求日本电器、东芝、日立、富士通、三菱电器、松下、冲电气和日本德州仪器等厂家必须向美国商业部提高DRAM和EPROM的成本和销售价格,然后由商业部提出合理的市场价格。通产省被授权建立一种制度监督各集成电路的出口价格,鼓励日本企业更多地购买国外生产的半导体器件,以限制日本半导体产品出口。韩国256K DRAM的产量和出口量居世界第二位。

  为什么日本在微电子领域超越美国?在1987年美国国防科学委员会对25项微电子技术所做的美日比较研究中,日本在动态随机存储器(DRAM)、静态随机存储器(SRAM)、存储技术、逻辑元件技术、光电子技术、硅材料和砷化镓材料等领域领先于美国,其中DRAM、SRAM、存储技术等属于成熟期技术,光电子技术属于综合创新技术。在高创造性、知识技术密集的微处理器、专用逻辑电路领域,美国仍保持领先。

  第一、日本公司多元化经营,有能力逆周期投资。技术步入成熟期后,竞争由设计领域转向价格、 性能竞争,工艺创新重要性超过产品创新,通过大规模制造技术及学习效应来降低成本起到重要作用,专用设备投资和研发费用越来越高。日本公司多元化经营,较少依赖单一产品;而美国公司专业化经营,主要半导体销售。反托拉斯法又限制了美国企业扩大规模,这就使得半导体市场周期性波动时,日本公司抗风险能力更强。与日本企业关系密切的日本银行也能提供长期低息贷款,从而有能力逆周期投资。

  第二,美国税收改革抑制了风险投资。资本增益税率提高使得风险投资资金下降,而集成电路投资需求却上升。1960年代,100万美元就可以建立半导体工厂,1970年代则需要几千万美元。而集成电路工业的利润率还比不上一般制造业,使得通过风投成立的集成电路设计企业纷纷卖身外国企业。仙童公司即于1979年卖给了法国公司。

  第三,自动化生产提高了日本产品的质量和可靠性。美国公司为了降低生产成本,将组装工作转移至劳动力成本较低的地区,但到了超大规模集成电路使得,芯片制造工艺复杂,良品率不及自动化程度高的日本企业。

  第四,过度竞争导致专业化分工的美国设备企业研发投入不足。1960至1970年代,美国的半导体制造设备企业处于上游垄断地位,具有很强的议价权。因此,当时是由设备企业和使用设备的制造企业共担半导体制造设备的开发成本。随着日本半导体制造设备崛起,美国的设备企业失去议价权,在竞争下被迫独担开发成本,致使利润降低,企业缺少进一步投入研发的资金,导致竞争力进一步下降,形成恶性循环。日本企业采取垂直一体化,半导体制造公司与设备供应商、材料供应商可以合作研究,共同提升产品质量和可靠性。

  第五,与民用市场脱节。由于美国高科技公司很少生产民用电子消费品,而是为军事部门服务,使得美国电子消费品领域竞争力不足,进而从市场需求方面制约IC领域的发展。

  第六,创业文化削弱竞争力。关键人才出走创业一方面削弱了原公司的竞争力,一方面加剧了市场竞争,导致部分中小公司因竞争失败被日本公司收购。

  1987年,英特尔公司发明NOR闪存,东芝公司发明了NAND闪存。NOR闪存的可靠性高于NAND闪存,但是成本较后者高30%到40%。日本电子工业产值达到1246亿美元,民用电子产品占全球市场40%以上。由于日本半导体产品的价格优势及其几乎达到100%的成品率, 使日本生产的DRAM在全球市场所占份额达到80%。美国产业界估计,尽管当时美国的国际市场份额仍占到70%以上,但在日本冲击下,到1990年代初期,美国半导体产业的国际份额可能跌至不到30%。

  1988年, 全球最大的10家半导体企业中, 有6家是日本企业, 包括日本电气、东芝、日立等。东芝和摩托罗拉共同创办了TOHOKU半导体公司,以东芝的技术为基础开始生产存储芯片。东芝公司发明NAND闪存。然NOR闪存的可靠性高于NAND闪存,但是成本较后者高30%到40%。为了提升本国半导体产业的竞争力,美国、韩国、台湾、欧洲政府均出面支持引导产业界协同创新。

  Sporck几乎放弃了管理自己公司的业务,在美国政界和产业界到处奔走,呼吁重视半导体产业的地位和困境,主张美国产业界联合起来,在美国政府支持下,重振美国产业和技术的领先地位。占美国半导体产业产值80%的14家企业,包括英特尔、IBM、美光、惠普、AT&T微电子、摩托罗拉等,共同发起成立了Sematech。Sematech被美国国防部高级研究项目局(DARPA)纳入了支持范围。DARPA代表美国政府成为Sematech的管理机构,并为其设置了专项经费,每年1亿美元。Sematech首期charter的期限是5年(要产业化的高技术开发项目一般需要5-7年),除DARPA给的1亿美元外,各创始成员每年再集资1亿美元,5年加起来共10亿美元预算,Sematech实际花了大概9.9亿。WTO《补贴与反补贴措施协定》第8条(尽管已失效)规定的政府给竞争前开发项目的研发补贴比例上限就是50%,美国正好卡在这条上限上。

  从企业的角度看,绝大部分企业对基础研究,甚至应用研究都没有兴趣,因为创新链条太长,研究成果转化成产品的不确定性太大,而企业真正感兴趣的是能带来实际利润的创新产品。这决定了大部分企业对投资于能带来创新产品的中短期技术动力最大,Sematech成立之初就确定了核心任务是就未来中短期半导体制造相关技术进行研发和产业化(commercialization),DARPA支持的也正是中短期技术。从政府的角度看,必须守住的一条底线是,一定要有创新的技术开发,而不能只支持产品生产。否则就只是在支持扩大低端产能,最后极有可能成为违反国际规则的可诉补贴。为此,Sematech在得克萨斯州奥斯汀市建立了总部,成为了一个类似公司化运营的独立组织。在总部旁边,Sematech建立了一个半导体制造技术试验基地,相当于一个微型工厂,随时进行新技术的生产试验。。DARPA帮助Sematech选择了仙童和英特尔的双料创始人Robert Noyce作为Sematech的首任CEO,将各创始成员出于自身利益提出、但对Sematech而言过于繁琐冗长以至于根本不可行的初始研发意向,整合提炼成切实可行的研发方案。这个人要懂技术、要有产业背景和人脉、要懂管理、要有企业家的开拓精神。

  Sematech定期召开通气会,交流研判技术和产业发展趋势。这种高质量行业信息资源对于Sematech中的小企业成员具有很高价值,实现了信息和技术在全行业的扩散共享。

  Sematech通过密集的行业调研和实践发现,半导体制造技术的提高很大程度上有赖于制造设备的改进,国际半导体制造设备协会成员中包括很多非美国企业,而DARPA给Sematech的钱不允许资助外国企业,于是就从国际协会中单独成立了全部由美国半导体制造设备企业组成的SEMI/Sematech,大约包括140个成员,一起加入了Sematech,也就是SEMI/Sematech。

  在建立初期,Sematech以内部研发为主,由各创始成员贡献出的研发人员承担研发任务。在DARPA的支持和鼓励下,Sematech逐渐将研发任务外包给半导体制造设备企业、美国国家实验室和在大学建立的卓越中心(Center of Excellence),有效整合了与半导体相关的产学研各界力量。在外包给企业进行技术开发时,Sematech通常要求企业进行至少一半的资金配套,以提高企业取得开发成果的积极性。

  最初Sematech主要研发半导体制造技术,即如何改进制造流程和更好使用制造设备,相当于现在台积电和中芯国际所做的业务。在研发新一代光刻机的过程中又遇到了意想不到的困难,促使Sematech开始重视制造设备相关技术。到1989年至1990年左右,Sematech开始将研发重心转向半导体制造设备,重塑了良性的半导体产业上下游关系,提高了产业链韧性。由于Sematech成员均有各自的半导体制造技术路线,强行研发统一的技术路线既无必要,也不符合成员利益,容易造成矛盾。而改进半导体制造设备性能符合成员共同利益,容易凝聚共识。Sematech为制造设备开发设立了“联合开发项目”和“设备改进项目”。“联合开发项目”由Sematech成员与制造设备企业合作,开发未来半导体制造所需的设备、材料、制造流程,如晶圆清洗、缺陷检测、光学步进器、化学气相沉积等技术。“设备改进项目”主要改进现有半导体制造设备的性能和可靠性,以适应当前和未来技术发展,降造流程成本、设备制造难度和设备维修费用。

  承接研发项目的设备企业将研发成果在Sematech总部实验室或Sematech成员工厂进行验证,获得使用意见反馈,再不断进行改进。著名的半导体制造设备企业Lam Research在两个项目中均有参加。

  到第二个charter即将结束时,也就是1995年左右,美国半导体产业已全面恢复在国际上竞争力。特别是在半导体制造设备领域,美国的控制性地位至今无人能撼动。这是在Sematech领导下美国半导体产业上下游协同创新的重要成果。

  在政府的支持下,韩国电子通讯研究所、三星电子、金星(LG)半导体、现代电子产业和汉城大学等五家开始对DRAM(动态随机存取存储器)进行共同研发,成功研发出1M DRAM,把与先进国家的技术间距缩短到6个月,为后来韩国半导体产业的发展奠定了基础。

  西欧在微电子技术领域同日、美之间有很大的差距,由于各个欧洲国家之间的市场保护,没有足够大的市场支持半导体企业的研发支出,使得技术水平落后,人才缺乏,半导体制造设备绝大部分靠从日本和美国进口。为了缩短与日、美的技术差距,赶超世界先进水平,欧洲多国于1988年底推出旨在振兴西欧半导体工业的“欧洲联合亚微米硅”计划(JESSI),参加JESSI的有德国、法国、意大利、荷兰、比利时等国,另有三十余家公司(包括菲利浦、西门子、SGS-汤姆逊等)、团体以及西欧九国的计算机、化学、材料和设备等领域内的许多厂家、大学、研究所等。该计划拟将各国、各机构提供的资金集中使用,从1988年开始,1996年结束。总投资35亿美元,其中的1/3将用于研究开发0.3μm工艺技术。目标是1993年达到批量生产16MDR AM、4MSRAM和1996年达到批量生产64MD RAM、16MSRAM的水平。

  为了争夺和控制日本在DRAM市场的主导权,也为了避免同美国因贸易摩擦而发生正面冲突,日本各大半导体公司在加紧在其本土大批量生产当代产品1M和4M存储器的同时,纷纷向海外转移,投资设厂,并正在加快下一代产品16M存储器批量生产的步伐。

  1987年,日本人均GDP达到2.07万 美元,超越美国的2万美元。台积电正式成立, 其中“行政院国家开发基金”出资1亿美元, 占股48.3%;荷兰飞利浦占股27.5%;台塑等7家私营企业占股24.2%。提出“代工” (Foundry) 模式,即代工企业不搞设计, 而是接受芯片设计企业的委托,专做芯片制造工艺, 逐渐使集成电路产业形成为由设计业、芯片制造业和封装测试业“三足鼎立”的局面。张忠谋充分的发挥其在产业界的人脉资源, 通过私人交情邀请时任英特尔公司董事长和首席执行官对台积电开展认证, 以争取为英特尔代工产品。为降低经营风险,台积电采取了资产租赁而非购买的方式。Intel提前结束了在5年前与AMD签订的技术交流协议, 停止向AMD公司授权386技术。AMD措手不及, 只能用法律武器来捍卫自己的利益, 经过历时五年的诉讼, 1992年法院裁定AMD胜诉。可尽管如此, Intel采取各种手段, 又将判决的执行拖到了两年后。使得AMD永远错过了pc市场发展的黄金时期, 处理器技术也因此停顿。为ASML实际提供资金的母公司ASM损失了2300万美元,其中800万美元的亏损系ASML造成的。

  1988年,美国计算机和软件销售额达到1030亿美元,占整个电子市场的60%。GCA资金严重匮乏被General Signal收购,又过了几年GCA找不到买主被关闭。三星研制出4M DRAM,仅比日美满了6个月。西门子公司连续数年在芯片领域内亏损3.5亿美元以上。西门子、飞利浦、SGS-汤姆逊达成合作协议,西门子和飞利浦研制生产SRAM和DRAM,SGS-汤姆逊负责研制生产RPROM。ASM从ASML撤资,由飞利浦承担ASM在合资企业中的股份和债务,但ASM的3500万美元投资打了水漂。飞利浦与为ASML融资的银行合作,建立了一个可以接收来自荷兰与欧洲共同体的政府赠款的公司结构。荷兰与欧洲共同体向ASML提供的1650万美元研发补贴,构成其开发PAS 5500机型总研发成本的60%。AMD收购了MMI (Monolithic Memories)公司,成为赛灵思FPGA产品的第二供应来源。

  1989年,西门子开始大批量出口4MDR AM,仅比日本晚4个月。美国进一步迫使日本签订《日美半导体保障协定》, 开放日本半导体产业的知识产权、专利。

  1990年,P&E光刻部也支撑不下去被卖给SVG。美国的光刻机时代宣告结束。个人计算机(PC)取代大型计算机成为计算机市场上的主导产品。不同于大型主机对DRAM质量和可靠性(可靠性保证25年)的高要求,PC对DRAM的主要诉求转变为低价。存储器企业必须不断通过采用更先进的生产工艺,并扩大生产规模来降低产品成本。日立公司率先开发出64M DRAM存储器,之后东芝、富士通、三菱和松下公司也研制成功64MDRAM。IDM在全球集成电路市场的占比达到80%。飞利浦因为财政恶化,决定退出JESSI计划。台湾官方在美国顾问建议下,启动了“次微米制程技术发展五年计划”,计划开发0.5μm、0.3μm技术,以争取在1991年~1995年内,缩短与日本的差距1~2年。

  1991年,日美达成的《第二次半导体协议》,明确规定美国半导体产品在日本国内的市场份额从原先的10%提升至20%。美国政府与产业界联手又搞了一个旨在重新确立美国在全球半导体工业中统治地位的所谓“微电子2000”规划,目标是要使美国在2000年前从日本手中夺回世界微电子科技类产品市场的主导权。并把采用0.12μm技术廉价大批量制造1GbDRAM (1024兆动态存储器)确定为该规划的具体技术课题。MOTOROLA公司宣布它将在TEXAS州投资兴建直径为8英寸的IC工厂,生产1MSRAM和微处理器。英特尔启动了“Intel Inside”计划,这一品牌推广计划使联想、方正、同方、TCL、长城等一大批中国本土电脑厂商崛起——英特尔不仅提供与全球技术同步的芯片等产品,而且在广告等市场推广上给予了巨额的资金支持。同时,英特尔还在中国加大研发投入,推动本地化制造,持续不断的发展壮大在中国的本地团队,并与国内数所高校成立合作实验室,在中国掀起大规模的电脑营销和推广行动,开展“生产能力培训项目”以及推行电脑普及计划等。

  1992年,由于ASML亏损严重,飞利浦内部又出现了将其关闭的声音,但飞利浦还是为其注资2100万美元,使其挺过了夏季与秋季,但到了年底,ASML又面临资金匮乏。三星率先推出性能好的64MDRAM样品。为了缩小与英特尔的产能差距,东芝将NAND flash设计授权给三星。

  1993年,美国凭借其先进的微处理器技术,在世界半导体市场的占有率重新超过日本。英特尔公司从日本的NEC公司手里夺回了“世界最大半导体芯片企业”的桂冠。三星超越东芝,成为全世界DRAM市场的领军企业。第一系列PowerPC(601)处理器由Motorola发布。

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