回顧美日DRAM芯片之爭

　　日本人要買(mǎi)CPU

　　英特爾介入微處理器(CPU)領(lǐng)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，希望能幫他們研制計算器用的ROM、RAM和運算處理器(CPU)等12枚芯片組成的系統。針對日本方面的要求，Intel研究團隊的特德·霍夫(Ted Hoff)，創(chuàng )新性地提出一個(gè)設想——用1顆移位寄存器、1顆ROM芯片、1顆RAM芯片、1顆CPU處理器芯片，由四顆芯片完成原來(lái)需要12顆芯片組成的系統。這樣可以簡(jiǎn)化結構，降低生產(chǎn)成本。

　　1970年2月6日，雙方簽訂了合同，三年內訂貨六萬(wàn)套MCS-4計算器系統，日方預付6萬(wàn)美元。到年底，英特爾相繼拿出了4001(動(dòng)態(tài)內存DRAM)、4002(只讀存儲器ROM)、4003(寄存器)、4004(微處理器CPU)等四顆芯片。但是由于量產(chǎn)過(guò)程中出現延期，讓日本公司頗為惱怒，要求在價(jià)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(chǎng)，自由出售4004芯片——至此，世界首款商用計算機微處理器4004正式誕生了。

　　4004需要與另外三顆芯片協(xié)同工作，只要改變4002中保存的用戶(hù)指令，就可以實(shí)現不同的功能。4004采用10微米的生產(chǎn)工藝，內含2250個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為74KHz，每秒可執行6萬(wàn)次運算，售價(jià)200美元。

　　英特爾恐怕想不到，15年后，它會(huì )被日本電子企業(yè)逼得差點(diǎn)破產(chǎn)倒閉，而后靠CPU芯片絕地反擊成功。日本人也絕不會(huì )想到，這個(gè)為他們提供零部件的美國小公司，三十年后會(huì )稱(chēng)霸世界電子市場(chǎng)，打垮日本電子企業(yè)。到1972年，英特爾推出了基于8008處理器的微型主機。為其配套研制操作系統的加里·基爾代爾(Gary Kildall)博士，后來(lái)發(fā)明了CP/M操作系統，微軟靠著(zhù)抄襲基爾代爾的軟件，推出MS-DOS操作系統。

　　而在當時(shí)，世界計算機市場(chǎng)規模極為有限。美國市場(chǎng)的大型計算年銷(xiāo)量約有2萬(wàn)臺，主要被IBM和七個(gè)小矮人(指GE、NCR、CDC、RCA、UNIVAC、Burroughs及Honeywell七家電腦制造商)控制。小型電腦市場(chǎng)則由DEC和惠普等十幾家公司控制。英特爾當時(shí)還是小公司，很難搶到主機市場(chǎng)份額，于是把重心放在存儲芯片方面。

　　1979年，美國蘋(píng)果公司生產(chǎn)的Apple II Plus電腦主板，采用莫斯泰克MK4116內存芯片。CPU是莫斯泰克6502，最大支持64K內存。整機售價(jià)1200美元。1978年，蘋(píng)果公司的Apple II賣(mài)了2萬(wàn)臺，使蘋(píng)果迅速成為年銷(xiāo)售額，突破3000萬(wàn)美元的產(chǎn)業(yè)新貴。

　　德州儀器、莫斯泰克、鎂光加入戰場(chǎng)

　　1973年石油危機爆發(fā)后，歐美經(jīng)濟停滯，電腦需求放緩，影響了半導體產(chǎn)業(yè)。而英特爾在DRAM存儲芯片領(lǐng)域的份額也快速下降。因為他們引來(lái)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(fā)布C1103后，德州儀器便對其進(jìn)行拆解仿制，通過(guò)逆向工程，研究DRAM存儲器工藝結構。1971年德州儀器采用重新設計的3T1C結構，推出了2K產(chǎn)品。1973年德州儀器推出成本更低，采用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(chǎng)效應管專(zhuān)家)，拉著(zhù)一幫同事辭職，在馬薩諸塞州成立了莫斯泰克(Mostek)公司，工廠(chǎng)設在德州卡羅爾頓，主要為計算機企業(yè)配套生產(chǎn)存儲器件。

　　Mostek開(kāi)發(fā)的第一個(gè)DRAM產(chǎn)品MK1001，只有1K容量。1973年，Mostek采用公司創(chuàng )始人Robert Proebsting設計的地址復用技術(shù)，研制出16針腳的MK4096芯片，容量提高到4K。16針腳的好處是制造成本低，當時(shí)德州儀器、英特爾和摩托羅拉制造的內存是22針腳。

　　憑借低成本，莫斯泰克逐漸在內存市場(chǎng)取得優(yōu)勢。而英特爾此時(shí)將精力放在開(kāi)發(fā)8080處理器上，在微型計算機市場(chǎng)取得巨大成功。1976年莫斯泰克推出了采用雙層多晶硅柵工藝的MK4116，容量提高到16K。這一產(chǎn)品幫助莫斯泰克擊敗英特爾，占據了全球75%的市場(chǎng)份額。

　　其后莫斯泰克又開(kāi)發(fā)了64K容量的MK4164，到70年代后期，一度占據了全球DRAM市場(chǎng)85%的份額。但是隨著(zhù)日本廠(chǎng)商廉價(jià)芯片的瘋狂沖擊，短短幾年時(shí)間，美國廠(chǎng)商就撐不住了。1979年，陷入困境的莫斯泰克，被美國聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)，以3.45億美元收購。后來(lái)又轉賣(mài)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(lái)風(fēng)險投資后，在愛(ài)達荷州一家牙科診所的地下室，創(chuàng )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存儲芯片。

　　后來(lái)，鎂光從愛(ài)達荷州億萬(wàn)富翁，靠生豬養殖起家的J.R.Simplot那里拉來(lái)了投資，開(kāi)始建設第一座DRAM工廠(chǎng)。為了節省投資費用，工廠(chǎng)建設在一家廢棄的超市建筑里，肉類(lèi)冷庫被改造成凈化車(chē)間，生產(chǎn)設備也是二手的。

　　到1981年晶圓廠(chǎng)投產(chǎn)，只花了700萬(wàn)美元，而新建一座同類(lèi)工廠(chǎng)的投資額，一般是1億美元。鎂光的第一批產(chǎn)品是64K DRAM，主要供應給正在飛速崛起的個(gè)人電腦制造商。像當時(shí)銷(xiāo)量很高的Commodore 64電腦，就是采用鎂光64K內存。到1984年，鎂光推出了世界最小的256K DRAM。

　　與莫斯泰克類(lèi)似，鎂光的敵人來(lái)自日本。1980年，日本研制的DRAM產(chǎn)品，只占全球銷(xiāo)量的30%，美國公司占到60%。到了1985年局勢已經(jīng)完全倒轉。由于日本廉價(jià)DRAM的大量?jì)A銷(xiāo)，鎂光被迫裁員一半，1400名工人失業(yè)。

　　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(gè)季度。DRAM市場(chǎng)份額僅剩下1%。當時(shí)，英特爾的年銷(xiāo)售額為15億美元，虧損總額卻高達2.6億美元，被迫關(guān)閉了7座工廠(chǎng)，并裁減員工。瀕臨死亡的英特爾，被迫全面退出DRAM市場(chǎng)，轉型發(fā)展CPU，由此獲得新生。

　　日本電子企業(yè)、汽車(chē)企業(yè)的兇猛攻勢，最終引爆了美日兩國的經(jīng)濟戰爭。

　　1965年，仙童半導體公司，開(kāi)發(fā)出雙列直插式封裝(DIP)工藝，用塑料代替陶瓷封裝芯片，生產(chǎn)18引腳產(chǎn)品。德州儀器開(kāi)發(fā)出更小的10引腳產(chǎn)品，用于航空電子器件。直到1980年代，超大規模集成電路的針腳數，遠遠超過(guò)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(xué)》雜志發(fā)表文章預言：當價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數量，約每隔18個(gè)月便會(huì )增加一倍，性能也將提升一倍。這個(gè)預言后來(lái)被稱(chēng)為“摩爾定律”。半個(gè)世紀以來(lái)，世界集成電路的發(fā)展，基本符合摩爾定律的規則。只是到了近幾年，隨著(zhù)美國在5-10納米生產(chǎn)工藝上出現停滯，給中國帶來(lái)了技術(shù)追趕的機會(huì )。

　　1968年，仙童工程師福德利克·費金(Rederico Faggin)，設計出采用硅柵自對準工藝的Fairchild 3708(圖左，右側為采用金屬柵極的Fairchild 3705)，是世界首款采用SGT(垂直環(huán)繞閘極晶體管)結構的商用MOS集成電路。SGT技術(shù)后來(lái)用于CCD、EPROM和Flash閃存等產(chǎn)品。

　　1971年，英特爾推出了首個(gè)商用，速度僅有740kHz的計算機CPU芯片Intel-4004。在此之后，芯片速度得到倍增式的迅速發(fā)展，在不到30年后的2000年，就已經(jīng)突破了2GHz。

　　1971年，美國加州圣克拉拉市，英特爾員工在新建的工廠(chǎng)前合影。因為山景城的辦公室不夠用，在這里建工廠(chǎng)，最初生產(chǎn)4004芯片?？梢钥吹接腥A人面孔的員工。

　　1972年，美國英特爾研制的Intellec 8微型電腦，采用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(kāi)發(fā)。加里·基爾代爾，是電腦人機操作系統的真正發(fā)明人，1973年加里·基爾代爾開(kāi)發(fā)了CP/M操作系統(類(lèi)似DOS操作界面)，成為70年代電腦行業(yè)標準，2000多家電腦公司使用這一操作系統。其后比爾·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(kāi)始采用微軟的產(chǎn)品，幫助微軟一躍成為美國軟件巨頭。

　　1989年日本泡沫經(jīng)濟破滅，經(jīng)濟進(jìn)入停滯階段。進(jìn)入1990年代，隨著(zhù)蘇聯(lián)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年后更是下降到20%左右。如此潰于一旦的急速墜落，讓世界震驚并疑惑，究竟發(fā)生了什么。

　　1945年8月15日，日本東京皇宮外，東京電臺正在廣播：昭和天皇裕仁，宣讀日本無(wú)條件投降詔書(shū)。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(jīng)在美國軍隊，長(cháng)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(jīng)濟受到嚴重打擊;但是日本最核心的資產(chǎn)，工程師隊伍得以保存下來(lái)。這批原本研制大和級戰列艦、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(chē)、摩托車(chē)、電子、石化領(lǐng)域，加速了日本戰后經(jīng)濟重建。

　　1948年中國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(lián)的橋頭堡。1950年開(kāi)始，中美兩國在朝鮮戰場(chǎng)血戰三年。美國巨額軍需采購訂單，使日本經(jīng)濟爬出了二戰戰敗的泥潭。而美國為了拉攏日本對抗蘇聯(lián)，向日本轉移了數百項先進(jìn)技術(shù)。

　　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(shí)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(yè)，在此階段廉價(jià)獲得了大批美國專(zhuān)利技術(shù)，由此奠定了戰后日本電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基。

　　此時(shí)，美國人絕對想不到，日本電子產(chǎn)業(yè)，會(huì )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，研制的MD-2A磁鼓存儲器，容量64K，每分鐘轉速可達到10000轉。北辰電氣后來(lái)被橫河電機并購，消失在歷史長(cháng)河中。