作者:戎評
來源公眾號:戎評(ID:rongping898)
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根據日本財務省公布的數據,今年上半年,日本貿易收支為逆差7.9241萬億日元,折合人民幣3867億元。日本出現貿易逆差不是什么大事,畢竟從一二年后就習以為常了。但像這么大規模的逆差,我反正是從沒見過,據稱上次還是在43年前。
日本是工業國家,如果出口貿易再繼續惡化下去,今年的GDP會很難看。
話又說回來,日本的GDP就沒好看過。
去年日本GDP是4.8萬億美元,而這個數據在1995年是5.4萬億美元,也就是說過去26年時間里,日本經濟不增反降了6000億美元。再算上通脹引起的貨幣購買力貶值,蒸發的GDP至少在1.5萬億之上。

增幅方面,以三十年時間為尺,日本為23.36%,中美韓分別為3963.26%、288.03%、414.28%。
人均GDP同樣沒好到哪里去,20世紀末21世紀初,日本居民平均工資為464萬日元,排名僅次于瑞士和冰島,位列世界第三。而2020年,日本人均工資跌出世界前二十之外,平均工資440萬。
看完這些數據和日本制造業現狀后,我有一個很大的感悟:日本大概率會成為繼南非和阿根廷之后,第三個由發達國家跌落回發展中國家的國家。而該結果將對日本乃至東亞的命運,產生十分深遠的影響。
先從一段激蕩的風云往事說起...
上個世紀八九十年代,是日本半導體制造業的鎏金歲月,一如太平洋戰爭初期的形勢那般,印刻著Made in Japan的半導體把美軍打得節節敗退。在最巔峰的時期,日本控制了世界70%的半導體出貨量,全球五大半導體廠商中,有四家是日本企業。而開啟信息化時代的美國只有一家,以及只剩下不到30%的市場份額。
支撐日本半導體制造業無限風光的是在上游雕刻芯片的光刻機。
1984年,尼康推出量產型自動化步進式光刻機Stepper NSR-1010G,憑借著良好的性能,日企在光刻機市場的規模首次超越美國,不論是老牌巨頭GCA抑或是有軍方支持的Perkin Elme,都被打得毫無還手之力,到90年代,尼康與佳能攜手已占據全球80%的光刻機市場。
而在同年成立,后來執掌中高端芯片制造生殺大權的荷蘭ASML,彼時還苦苦掙扎于一無資金二市場三無成果的存亡邊緣。

1984年,剛從飛利浦剝離而出的ASML,在飛利浦大廈外搭板房做辦公地點
從光刻機到芯片制造,日本半導體產業成功的秘訣有兩點。
一是近水樓臺先得月的優勢:光刻機剛出來那會兒,技術難度并不高,本質上與投影儀加照相機沒啥區別,把設計好的電路圖雕刻進硅片就成,無非是精度要高一些。
尼康自1917年成立起,就長期從事相機和顯微鏡等光學設備的研產,是日本科學界和軍方重要的光學設備供應商。佳能稍微晚點,抗日戰爭全面爆發那一年才成立,同樣也是搞相機起步。
1960年,尼康和佳能一道打入美國先進光刻機制造商GCA的供應鏈,當時主要是提供光學鏡頭。這兩家公司在給GCA做配套的過程中,學習到不少光刻機生產工藝和技術。
這之后的十年時間里,全球半導體產值不斷增加,從中嗅到商機的日本政府火速成立集成電路合作研究機構,召集國內七家頂級電子制造業巨頭,在半導體全產業領域發力,要錢給錢,要人給人。而在設備制造這塊,日本經產省選中的正是有光刻機配套經驗的尼康和佳能。
拿到資源后,兩家公司沒有辜負日本政府的期望:佳能在1975年研發出世界第一臺1微米以下的光刻機FPA-141F,尼康則在1980年推出世界第一臺分辨率為1.0 μm的光刻機NSR-1010G,從而確立起日本在光刻機領域的絕對霸主地位!

尼康nsr-s635e光刻機
二是集團式作戰:為了提升效率和節約成本,從六十年代開始,美國就致力于分工細致化。即,把不同的零部件交給更專業化的供應商來做,而不是像以前那樣終端企業既要負責零部件生產,也要負責加工組裝。
但日本仍然延續著其傳統的集團式作戰,在終端企業的系統里,下設諸多零部件供應商,產品從設計到生產再到改良和量產,均在該系統內完成。終端企業只要能發展得好,零部件供應商就能吃香的喝辣的。反之。若終端企業丟掉市場份額,零部件供應商的日子也不好過。
20世紀下半葉,產品供應鏈并不復雜,集團式作戰有著明顯的好處,因為大家都在同一個圈子里干活,做的東西既少又比較簡單,不同環節間銜接和反饋的效率要高很多,有利于加快產品的迭新換代。
在尼康和GCA的光刻機大戰中,兩家公司的技術儲備其實差不多,GCA輸就輸在沒有自己的鏡片技術和生產工廠,需要靠蔡司供應,蔡司的研發和生產未必能跟上GCA的市場節奏,調試契合也要花不少時間。相較之下,尼康擁有完整的鏡片技術及生產鏈,產品更新方面始終比GCA快一步。
而在現代營商環境中,技術的一步之差,決定的是動輒數十億資金的流向!
GCA豈能不敗?
1985年,尼康本著宜將剩勇追窮寇的原則,在美國硅谷成立尼康精機,然后用了數年時間,將原屬于GCA的大客戶,如IBM、英特爾一一撬走。
面對日本沒有任何征兆的產業進攻,美國完全沒有辦法,只能坐視從材料到設備再到制造的全產業鏈潰敗,以至于產業史將這段黑暗的時代,稱之為美國半導體的珍珠港時刻。

九十年代初,受基礎理論和材料的限制,光刻機的光源波長卡死在193nm已經有二十多年時間了。如果不能向下取得突破,半導體制程就停滯,進而影響整個電子制造業的發展。所以,從提供設備的光刻機廠商,到負責生產的代工商絞盡了腦汁都想再把193nm的波磨細一點。
這場半導體行業的華山論劍,最終衍生出兩條技術路線。一條是以尼康為首的穩健派,主張采用157nm的F2激光。另一條是以臺積電和ASML為首的激進派,主張采用時任臺積電研發副總監林本堅提出的浸入式光刻法:波長還是沿用193nm的波長,但根據水會影響光折射的物理原理,在硅片和透鏡之間加一層1mm厚的水,193nm的激光經過水的折射后,不但輕松越過了157nm,甚至一路降低到132nm。力挺濕刻法算是臺積電和ASML孤注一擲,波長卡死在193nm說實話對尼康和佳能的影響不大,因為它們是全球最大的光刻機供應商,即便波長沒有取得技術進展,但只要半導體產業還在,躺著就能賺錢。但臺積電和ASML不行,前者是代工廠,地位不牢固,三星和英特爾的競爭力都不容小覷,隨時有被用戶換掉的風險,掌握更先進的制程工藝是,站穩腳跟的唯一辦法。而后者更慘,除了科研人員要啥沒啥。兩個同病相憐的臭皮匠覺得反正日子過得稀爛,不如梭哈一把,大不了輸了下海干活,贏了會場嫩模,沖!
2004年,臺積電與ASML聯合研制出全球第一臺浸入式光刻機,尼康緊隨其后在次年推出157nm的干式微影光刻機。但問題是尼康的干式微影光刻機是全新產品,采購成本高,技術還不是特別的成熟,廠商買回去后,要經過多道工序的磨合才可以量產。而浸入式光刻機屬于小改,設備仍是原來193nm波長的設備,技術成熟度高不說,采購成本和生產成本也很低,稍做調試就能大規模量產。最關鍵的是,波長做得比尼康更好更短。直到今天,被視為高端制程的7nm芯片如蘋果的A12與華為的麒麟980,仍然用的是193nm浸入式光刻機。沒有絲毫的意外,浸入式光刻機一經推出,英特爾、IBM、ADM等IC制造廠商們趨之若鶩,紛紛拋棄尼康,擁入ASML的懷抱。一個成為全球最大的光刻機供應商,一個成為全球最大的半導體代工商!2004年后,ASML份額全面超越尼康,問鼎世界之巔
日本光刻機產業真正覆滅的根源,要追溯到25年前那場多方密謀。1997年,英特爾在琢磨如何突破193nm波長的瓶頸時,干脆想了個一步到位的辦法,用高功率二氧化碳激光器發射波長為13.5nm的極紫外光,這種波長僅為氟化氬激光的十四分之一,能夠用于雕刻7nm制程以下的芯片。不過麻煩也有許多,比如激光波長太短會產生繞射,造成掩膜和晶圓邊緣過度曝光,芯片良品率會因此大幅下降。英特爾深知EUV的研發工程已經超出自身能力范疇,于是拉上尼康、ASML、摩托羅拉、ADM等一眾企業找上美國能源部,希望由美國政府部門牽頭來做這件事。事情最后被一層層捅到白宮,當時的總統克林頓很是熱衷于科技事務,遂下令科技顧問委員會仔細研究。結論是可行性很高,利潤空間很大,但技術難度也堪比登天。為此,經克林頓親自審批,美國能源部又先后調集勞倫斯利弗莫爾,勞倫斯伯克利和桑迪亞三家國家級實驗室,并額外投資2億美元,資助EUV光刻機的研發。熟悉美國科技史的朋友應該知道,這三個國家級實驗室的數百名科學家,當時是全球科研界最頂尖的人才,沒有之一,堪稱精英中的精英。美國幾乎所有領先世界的科技,源頭都是從它們這里出來的。換句話說,美國決定以傾國之力押注EUV光刻技術,而目的就是為了重新奪回全球半導體產業鏈控制權。利益面前,英特爾沒有半分地猶豫,哐當一腳便把尼康踢出屋外,剩下的企業和美國能源部及三大國家級實驗室組成EUV LCC聯盟,正式向光刻技術的最高峰發起沖擊!

經過多方的不懈努力,EUV極紫外線光刻機終于從幾百篇論文中走進現實。
2007年,ASMLZ在荷蘭發布第一臺研發用樣機NXE3100,看見成果的英特爾三星臺積電紛紛掏錢押注。2015年,首臺量產型EUV光刻機亮相,來自全球各地的數百億訂單蜂擁而至。2018年,ASML正式向臺積電交付用于商業運營的EUV光刻機。2020年,搭載由EUV光刻機加工的5nm芯片手機在全球范圍內銷售。而在ASML春風得意的馬蹄下,是日本光刻機產業的潰不成軍。截至去年,ASML壟斷了高端光刻機的全部市場,中端領域也是當之無愧的霸主,而給日本留下的中低端市場不足10%。當然,即便EUV聯盟沒有把尼康排除在外,日本也未必干得過ASML。七十年代的光刻機跟EUV光刻機的區別,就像是火銃跟導彈的區別,生產難度是不可同日而語的。EUV光刻機是一種集合了光學、流體動力學、力學、數學、高分子物理學與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別為一體的頂尖技術產物。一臺EUV光刻機重180噸,供應鏈零部件超過10萬個,需要從美歐四十多個國家采購。因此,EUV光刻機不止是頂級科學研究和頂級精密制造的學問,更是頂級國際分工的學問。很顯然,這不是習慣單打獨斗的日式生產模式能玩明白的。光刻機是半導體制造業的上游核心設備,在日本集團式作戰的生態里,光刻機的日子不好過,半導體的日子也別想好過!隨著光刻機的Japan時代落下帷幕,日本半導體制造的鎏金歲月也走向終結。2000年~2020年,日本企業不斷從全球IC制造前十強中跌出,到2020年只剩下東芝一家,頗有點帝國余暉的意思在里面。全球市場份額方面更摻,2019年已跌至10%以下,預計到2030年~2035年,日本將徹底地全面地喪失半導體制造能力,這是經產省給的數據。作為半導體的下游產業,日本的電子制造業在這20年間,也經歷了一輪又一輪的虧敗。液晶面板、手機、電腦、電視、洗衣機等產業陣地,接連被中國和韓國占領。大家不妨回憶一下,十五年前,家里電視機、電冰箱、手機、收音機是不是日本品牌居多?如今你去10個家庭串門,也未必能湊齊三件日本制造。看完日本光刻機的興衰史,我們能夠得出一個結論:產業是具有多米諾骨牌效應的,在一個產業圈中,某項或某幾項核心技術的落后,將引發某條或某幾條核心產業鏈的落后,進而導致整個產業圈的崩潰。同理,在工業革命締造的全新產業生態里面,一個國家如果不能把握住幾項關鍵的核心技術,那么他的制造業就會崩盤。人類社會正處于第四次產業革命的初期,供應鏈上下游配套正在經歷著全方位的洗牌,而日本并沒有跟上變遷,其在人工智能、新能源、物聯網、可控核聚變技術、量子信息技術等第四次產業革命的核心領域,沒有一個能跟上中美歐的節奏。你現在沒有啥感覺,那是因為產業革命從爆發算起到完全成型,會經歷很長一段時間。第一次產業革命歷時120年,第二次產業革命歷時100年,第三次產業革命歷時60年。第四次產業革命時間或許會更短,但眼下剛起步,成果至少需要20年時間才能完全呈現。一旦世界整體邁入第四次產業革命的生態,供應鏈上下游配套洗牌完成,屆時如果日本還沒有做出什么改變,大概率會從發達國家跌落到發展中國家,這不是危言聳聽。日本變成發展中國家,首當其沖影響的是中國和東亞地區的安全。當前,日本國內有兩大政治勢力在拉扯,一派是極右翼和軍國主義,主張通過親美換取國防正常化,然后重新走對外掠奪路線解決經濟危機。另一派是溫和派,主張對華友好,他們的理由是中國超越美國成為世界第一大國是大勢所趨,盡早跟中國合作,深度嵌入中國的產業鏈,將來還有機會從中國領導的全球化體系中,還能分到幾條高附加值的產業鏈做。反正是當狗嘛,給美國人當是當,給中國人當也是當。這兩派,一派有歷史基礎,一派有現實基礎,經常斗得不可開交。需要強調的是,溫和派并非是基于歷史反省主張友華,而是基于現實利益的角度主張友華。現在的問題是日本在第四次產業革命中沒有掌握啥核心技術,即使跟中國合作僅憑自身的實力,也沒法拿到高附加值的產業鏈,這意味著友華派最大的理論依據沒有了,日本以身試險的概率大幅度升高。誠然,中日之間早已今非昔比,但這并不代表日本不敢戰略冒險。當初日本很清楚自己跟美國的實力差距,也明白如果和美國開戰,失敗機率十之八九,但他們仍懷著僥幸的心理偷襲珍珠港,去爭取了那一分的機會。1894年它們敢,1903年它們也敢,1941年它們還敢。所以,誰又能斷言八十年后的今天它們不敢?中國和日本不一定會爆發戰爭,但日本經濟和政治的現狀,讓某些勢力發動戰爭的欲望越來越大,而安倍的死亡又導致發動戰爭的閾值越來越低,害人之心咱不能有,可防人之心一定不能無啊!