回顧美日DRAM芯片之爭

　　日本人要買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(jì)算器公司Busicom，找到美國英特爾，希望能幫他們研制計(jì)算器用的ROM、RAM和運(yùn)算處理器(CPU)等12枚芯片組成的系統(tǒng)。針對日本方面的要求，Intel研究團(tuán)隊(duì)的特德·霍夫(Ted Hoff)，創(chuàng)新性地提出一個(gè)設(shè)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需要12顆芯片組成的系統(tǒng)。這樣可以簡化結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。

　　1970年2月6日，雙方簽訂了合同，三年內(nèi)訂貨六萬套MCS-4計(jì)算器系統(tǒng)，日方預(yù)付6萬美元。到年底，英特爾相繼拿出了4001(動(dòng)態(tài)內(nèi)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)過程中出現(xiàn)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(jì)算器之外的其它市場，自由出售4004芯片——至此，世界首款商用計(jì)算機(jī)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中保存的用戶指令，就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。4004采用10微米的生產(chǎn)工藝，內(nèi)含2250個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為74KHz，每秒可執(zhí)行6萬次運(yùn)算，售價(jià)200美元。

　　英特爾恐怕想不到，15年后，它會被日本電子企業(yè)逼得差點(diǎn)破產(chǎn)倒閉，而后靠CPU芯片絕地反擊成功。日本人也絕不會想到，這個(gè)為他們提供零部件的美國小公司，三十年后會稱霸世界電子市場，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(jī)。為其配套研制操作系統(tǒng)的加里·基爾代爾(Gary Kildall)博士，后來發(fā)明了CP/M操作系統(tǒng)，微軟靠著抄襲基爾代爾的軟件，推出MS-DOS操作系統(tǒng)。

　　而在當(dāng)時(shí)，世界計(jì)算機(jī)市場規(guī)模極為有限。美國市場的大型計(jì)算年銷量約有2萬臺，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。小型電腦市場則由DEC和惠普等十幾家公司控制。英特爾當(dāng)時(shí)還是小公司，很難搶到主機(jī)市場份額，于是把重心放在存儲芯片方面。

　　1979年，美國蘋果公司生產(chǎn)的Apple II Plus電腦主板，采用莫斯泰克MK4116內(nèi)存芯片。CPU是莫斯泰克6502，最大支持64K內(nèi)存。整機(jī)售價(jià)1200美元。1978年，蘋果公司的Apple II賣了2萬臺，使蘋果迅速成為年銷售額，突破3000萬美元的產(chǎn)業(yè)新貴。

　　德州儀器、莫斯泰克、鎂光加入戰(zhàn)場

　　1973年石油危機(jī)爆發(fā)后，歐美經(jīng)濟(jì)停滯，電腦需求放緩，影響了半導(dǎo)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?yàn)樗麄円齺砹烁偁帉κ?，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，通過逆向工程，研究DRAM存儲器工藝結(jié)構(gòu)。1971年德州儀器采用重新設(shè)計(jì)的3T1C結(jié)構(gòu)，推出了2K產(chǎn)品。1973年德州儀器推出成本更低，采用1T1C結(jié)構(gòu)的4K DRAM(型號TMS4030)，成為英特爾的強(qiáng)勁對手。

　　莫斯泰克則是一家小公司，1969年，德州儀器半導(dǎo)體中心的首席工程師L.J.Sevin(MOS場效應(yīng)管專家)，拉著一幫同事辭職，在馬薩諸塞州成立了莫斯泰克(Mostek)公司，工廠設(shè)在德州卡羅爾頓，主要為計(jì)算機(jī)企業(yè)配套生產(chǎn)存儲器件。

　　Mostek開發(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(shè)計(jì)的地址復(fù)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(dāng)時(shí)德州儀器、英特爾和摩托羅拉制造的內(nèi)存是22針腳。

　　憑借低成本，莫斯泰克逐漸在內(nèi)存市場取得優(yōu)勢。而英特爾此時(shí)將精力放在開發(fā)8080處理器上，在微型計(jì)算機(jī)市場取得巨大成功。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(jù)了全球75%的市場份額。

　　其后莫斯泰克又開發(fā)了64K容量的MK4164，到70年代后期，一度占據(jù)了全球DRAM市場85%的份額。但是隨著日本廠商廉價(jià)芯片的瘋狂沖擊，短短幾年時(shí)間，美國廠商就撐不住了。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。后來又轉(zhuǎn)賣給了意法半導(dǎo)體。

　　1978年，從莫斯泰克離職的三名設(shè)計(jì)工程師，拉來風(fēng)險(xiǎn)投資后，在愛達(dá)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(shè)計(jì)64K存儲芯片。

　　后來，鎂光從愛達(dá)荷州億萬富翁，靠生豬養(yǎng)殖起家的J.R.Simplot那里拉來了投資，開始建設(shè)第一座DRAM工廠。為了節(jié)省投資費(fèi)用，工廠建設(shè)在一家廢棄的超市建筑里，肉類冷庫被改造成凈化車間，生產(chǎn)設(shè)備也是二手的。

　　到1981年晶圓廠投產(chǎn)，只花了700萬美元，而新建一座同類工廠的投資額，一般是1億美元。鎂光的第一批產(chǎn)品是64K DRAM，主要供應(yīng)給正在飛速崛起的個(gè)人電腦制造商。像當(dāng)時(shí)銷量很高的Commodore 64電腦，就是采用鎂光64K內(nèi)存。到1984年，鎂光推出了世界最小的256K DRAM。

　　與莫斯泰克類似，鎂光的敵人來自日本。1980年，日本研制的DRAM產(chǎn)品，只占全球銷量的30%，美國公司占到60%。到了1985年局勢已經(jīng)完全倒轉(zhuǎn)。由于日本廉價(jià)DRAM的大量傾銷，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(xù)虧損六個(gè)季度。DRAM市場份額僅剩下1%。當(dāng)時(shí)，英特爾的年銷售額為15億美元，虧損總額卻高達(dá)2.6億美元，被迫關(guān)閉了7座工廠，并裁減員工。瀕臨死亡的英特爾，被迫全面退出DRAM市場，轉(zhuǎn)型發(fā)展CPU，由此獲得新生。

　　日本電子企業(yè)、汽車企業(yè)的兇猛攻勢，最終引爆了美日兩國的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)爭。

　　1965年，仙童半導(dǎo)體公司，開發(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(guī)模集成電路的針腳數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了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(yù)言：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)量，約每隔18個(gè)月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這個(gè)預(yù)言后來被稱為“摩爾定律”。半個(gè)世紀(jì)以來，世界集成電路的發(fā)展，基本符合摩爾定律的規(guī)則。只是到了近幾年，隨著美國在5-10納米生產(chǎn)工藝上出現(xiàn)停滯，給中國帶來了技術(shù)追趕的機(jī)會。

　　1968年，仙童工程師福德利克·費(fèi)金(Rederico Faggin)，設(shè)計(jì)出采用硅柵自對準(zhǔn)工藝的Fairchild 3708(圖左，右側(cè)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(jié)構(gòu)的商用MOS集成電路。SGT技術(shù)后來用于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(jì)算機(jī)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前合影。因?yàn)樯骄俺堑霓k公室不夠用，在這里建工廠，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(tǒng)，由加里·基爾代爾(Gary Kildall)博士負(fù)責(zé)開發(fā)。加里·基爾代爾，是電腦人機(jī)操作系統(tǒng)的真正發(fā)明人，1973年加里·基爾代爾開發(fā)了CP/M操作系統(tǒng)(類似DOS操作界面)，成為70年代電腦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2000多家電腦公司使用這一操作系統(tǒng)。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(tǒng)。1980年，IBM公司開始采用微軟的產(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(jì)破滅，經(jīng)濟(jì)進(jìn)入停滯階段。進(jìn)入1990年代，隨著蘇聯(lián)解體，美國收割冷戰(zhàn)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(dǎo)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，宣讀日本無條件投降詔書。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(zhàn)敗投降命運(yùn)。東京城區(qū)已經(jīng)在美國軍隊(duì)，長達(dá)半年的轟炸中化為廢墟。共同社照片

　　1945年二戰(zhàn)結(jié)束后，日本作為戰(zhàn)敗國，經(jīng)濟(jì)受到嚴(yán)重打擊;但是日本最核心的資產(chǎn)，工程師隊(duì)伍得以保存下來。這批原本研制大和級戰(zhàn)列艦、櫻花自殺飛機(jī)的日本工程師，轉(zhuǎn)向民用造船、家用電器、鋼鐵、汽車、摩托車、電子、石化領(lǐng)域，加速了日本戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)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年開始，中美兩國在朝鮮戰(zhàn)場血戰(zhàn)三年。美國巨額軍需采購訂單，使日本經(jīng)濟(jì)爬出了二戰(zhàn)戰(zhàn)敗的泥潭。而美國為了拉攏日本對抗蘇聯(lián)，向日本轉(zhuǎn)移了數(shù)百項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。

　　如黑白、彩色顯像管電視機(jī)、晶體管收音機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算器、電冰箱、洗衣機(jī)，在當(dāng)時(shí)都是頂尖的民用消費(fèi)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)獲得了大批美國專利技術(shù)，由此奠定了戰(zhàn)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(jì)算機(jī)，研制的MD-2A磁鼓存儲器，容量64K，每分鐘轉(zhuǎn)速可達(dá)到10000轉(zhuǎn)。北辰電氣后來被橫河電機(jī)并購，消失在歷史長河中。