日本半导体兴衰的隐秘角落
最新更新时间：2023-02-27
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01
1949年，日本一个叫山内溥的大学生，原本即将从早稻田大学法律系毕业，突然接到父亲病逝的消息，家里让他中途退学，回家继承一家家族企业。
这家企业已颇有点历史，最早是山内的曾祖父山内房治郎于1889年成立的一家小作坊，传到山内溥这儿已经是第四代，有100多名员工，主要制作花牌、扑克等赌具。
山内溥年纪虽轻，经营企业却很有一套，回家后短短几年时间就把祖业发扬光大，靠着做纸牌，居然把公司做到了上市。不过山内溥是个胸怀大志的人，他可不满足于只做做花牌。
问题是，接下来往哪走呢？
这个不安分的年轻人跑到美国转了一圈，然后找到了一个新的方向：电子游戏。这玩意儿在当时绝对算得上新潮的娱乐产业，山内溥一眼就看出了这里面的巨大潜力。
二战后，日本经济复苏迅猛，60年代时已经是亚洲头号发达国家，但在各方面仍是对美国亦步亦趋的小弟。美国文化在日本大行其道，日本电视上播出的节目几乎全都来自于美国，像昭和天皇最爱看的，是超人。
那是美国在各领域全面引领世界潮流的时代，电子游戏也不例外。原因无他：任何商业产品，说到底都要被底层技术规律支配，对电子游戏来说，这个底层技术是半导体，而美国，是半导体技术的发源地。
1947年，在当时世界上最强大的企业实验室贝尔实验室，威廉·肖克利和另外两位物理学家共同发明了“20世纪最重要的发明”，晶体管，由此引发半导体技术革命。但在之后的很长时间里，由于价格昂贵，半导体技术还无法进入民用市场，只能用在实验室和军用产品上。
半导体后来能够走进大众生活，一方面离不开自身技术演进，另一方面，还要有足够广阔的市场应用来拉动。
今天，聊起芯片，我们第一个想到的往往是电脑、手机，但在历史上，芯片最早的大规模应用，其实是游戏机。
山内溥正是看到了这一点，于是决定对企业进行转型。最终这个家族企业成为了全球闻名的名字：任天堂。
然而在当时，任天堂还只是游戏行业的“小学弟”，在上世纪70年代，在游戏世界独领风骚的，是一家美国企业。
1971年，英特尔推出世界第一颗微处理器4004，一个叫布什内尔的美国工程师受到启发，在卧室设计出了世界上第一台名为“乒乓”(Pong)的双人对战游戏机，将它扛到酒吧后发现大受欢迎。
布什内尔看到商机，果断辞职，创立了一家叫雅达利的公司。
这是一个在今天略显陌生的名字，但在当时，雅达利在硅谷是一个堪比今天苹果公司一样的存在。
这家公司曾在短短6年里，市值上涨60多倍，成了第一家靠卖游戏机跻身世界五百强的企业。乔布斯的第一份工作，就是在雅达利开发单机版“打砖块”。
布什内尔(左二)与Pong街机
正是看到了雅达利的成功， 让日本企业敏锐地嗅到了机会。于是像世嘉、南梦宫、任天堂等公司都在1970年代中期进军街机市场，并取得了一些成功。
不过，此时电子游戏行业的风口浪尖在美国，日本是跟在美国后面的山寨大户。
比如雅达利推出PONG仅仅8个月后，世嘉就拿着样机说明书，弄明白了Pong的电路逻辑，照猫画虎地鼓捣出了日版的山寨机；另一家游戏公司南梦宫，原本是雅达利在日本的唯一经销商，结果在买了15台雅达利“打砖块”后，自己仿制了成千上万台。
当时的日本，半导体产业刚起步，要技术没技术，要人才没人才，所以对老大哥奉行拿来主义，毫不客气。
可以说，对日本半导体产业来说，山寨游戏机起到了“启蒙”的作用，帮助日本培养起了第一批半导体技术人才。
但话又说回来，单纯依靠山寨，永远别想超越对手引领潮流，这是商业领域不变的真理。对像山内溥这样有志向的日本企业家来说，也不愿止步于靠山寨过日子。
问题是，他们需要一个时机，一个突破口，来重新定义这个行业。
02
在游戏史上，一个重要的年份是1977年。因为那一年，雅达利推出了划时代的Atari 2600，这款游戏机独特在哪呢？
在半导体工业早期，通用CPU尚未诞生，软硬件不分家，游戏主机用的都是定制电路板，玩家也只能玩主机内嵌的几个游戏。而Atari 2600主机，第一次采用了通用CPU芯片，然后可以通过更换游戏卡带，玩不同的游戏。
当时有一款叫SpaceInvader的街机游戏，被雅达利移植到Atari2600，卖了600多万份，火爆得一塌糊涂。那年圣诞节，全美国的小孩都在吵着要Atari游戏主机做礼物。
雅达利2600的广告
而在日本，市场上还没有像Atari 2600这样的家用主机，Space Invader只能在街机上玩，100日元打一局，很多父母对此难免还是觉得肉痛的。
市场的痛点，往往就是商家的机会。早就对游戏市场虎视眈眈的山内溥，觉得机会到了，他决定做出一款划时代产品，一举超越对手。
当时日本市场的消费能力还远不如美国人，山内溥常对下属说：“消费者要深深爱上游戏机产品，首先他必须买得起。”
为了尽可能压低成本，任天堂决定大幅度简化游戏机：键盘和软盘驱动器被砍掉，源自街机上的控制杆被改为十字键手柄。
作为游戏机最重要的核心部件，CPU的成本如何控制尤为关键。
任天堂本打算用英特尔或摩托罗拉两巨头的芯片，但供应商理光半导体提出了另一种方案：使用罗克韦尔6502 CPU代替。这款芯片推出不久，不仅成本超低，还能节省四分之三的电路空间，理光也拥有了它的使用许可。
6502的好处是便宜，而且在日本尚未流行，容易建立技术壁垒，但问题是，任天堂自己也不熟悉它的电路逻辑。怎么办？山内溥决定赌一把：就用6502芯片，没人懂，那就现学。
好在也不是完全没人懂。
1983年春天，任天堂招了一个叫加藤修平的年轻人，因为他的简历上有这样一句话：“本人在大学期间通过杂志自学了6502的机器语言”。入职第一天他就被告知：新人培训是没有的，倒是有个十万火急的任务需要交给你。
事实证明，这位自学成才的小伙很靠谱，他就像一本移动的技术手册，帮助任天堂解决了很多技术难题。
与上一世代的霸主Atari 2600相比，红白机的硬件配置有较大提升：8位CPU，2K内存，增设了专门的图形处理单元和2K显存，画面表现能力远超前者。山内溥对这款机器充满信心。
任天堂经典之作红白机
就在任天堂摩拳擦掌的时候，行业老大雅达利又主动送上来一份“大礼”。由于占据垄断地位，雅达利非常傲慢，对游戏制作人各种压榨，程序员们怒而出走。
而雅达利彻底摆烂，放任各种粗制滥造的游戏涌入市场，彻底砸了自己的牌子，产品滞销，股价暴跌，美国电子游戏市场也跟着一落千丈。这就是著名的“雅达利大崩溃”。 很多美国人觉得，游戏市场这下算是彻底完蛋了。
但美国人没想到，游戏行业不仅没完蛋，反而即将迎来大爆发，只不过，是日本公司替他们爆发。
1983年7月，几乎在雅达利跌落神坛的同时，任天堂FC推向市场，一炮而红。
任天堂吸取雅达利的教训，不光自家开发了像《大金刚》《超级马里奥兄弟》和《塞尔达传说》这样的爆款游戏，还将《魂斗罗》《双截龙》《勇者斗恶龙》等第三方游戏拉入自家阵营，这些经典游戏纷纷登陆FC平台，陪伴了全世界无数人的童年。
就这样，凭借一手软硬兼顾、内容为王的打法，任天堂垄断了行业标准，几乎以一己之力复兴了游戏市场，成为全世界的游戏霸主。
FC全球市场上一共卖出了6000多万部，其中一半都卖给了美国人，任天堂在主机平台层面实现了垄断。
03
整个80年代，任天堂打败天下无敌手，像FC这样的明星产品，销量都是千万的量级。另一款叫Game boy的掌机更夸张，全系列共卖了2亿多部。
任天堂Game Boy
这里有一个大背景，就是70年代开始，日本半导体产业的崛起。
1974年，日本政府制定“超大规模集成电路计划”，砸下720亿日元，整合全国产、学、研界资源集中攻关，结果只花了6年时间就攻下了美国30%的内存市场，就连靠存储芯片起家的英特尔都被日本企业逼到墙角，差点没破产倒闭。
到1986年时，全球前10大半导体企业中，有6家来自日本，前三名更是被日电、东芝、日立垄断。
任天堂的爆发，与日本半导体产业的崛起密不可分，但另一方面，游戏市场的繁荣，带来了庞大的市场需求，也反过来拉动了日本半导体技术的迭代。
当时在发达国家，游戏机和电视、冰箱等家电一样，有着非常高的普及率，属于大规模生产的电子消费产品。而另一个或许让很多人感到意外的事实是：游戏机硬件的技术含量远远高于电视、冰箱。
90年代以前，游戏机硬件和个人电脑硬件，在技术上几乎是同步的，区别只是游戏机用来娱乐，个人电脑侧重于办公。但电脑由于价格太过昂贵，当时还远未普及开来，民用芯片市场上，游戏机才是需求大户，销量远高于电脑。
当时游戏机是芯片军备竞赛的重要战场，为了吸引用户，厂商总是试图将最先进的芯片塞进自家游戏机。
还是拿任天堂为例。
理光原本只是一家不大的半导体供应商，结果任天堂一下子下了300万枚芯片的订单。基于6502芯片，理光开发出了一款名为“Ricoh 2A03”的中央处理器，成为FC一炮而红的幕后功臣。
据统计，在1991年，任天堂消耗的特定半导体总量远超日本其他公司，其使用的半导体数量占到了全日本半导体产量的3%以上。
不过对日本半导体产业来说，另一家影响更大的游戏巨头，是后来者索尼。
索尼是家电巨头，一开始宣称要开发一部次世代游戏主机时，没有人相信它是认真的。毕竟，索尼从来没做过任何游戏，是个彻头彻尾的门外汉，但很多人没注意到，索尼在半导体领域深耕已久，做游戏机是顺理成章的事。
早在1953年，盛田昭夫就盯上了诞生没几年的晶体管，他专门跑到美国取经，花2万5千美元购买了晶体管专利，当时一度被人认为是冤大头。
所有人都想不到，在半导体领域的先行一步，将成为索尼日后辉煌的起点。
1955年，索尼推出日本第一台晶体管收音机“TR-55”，重量只有同性能真空管收音机的五分之一，价格只有三分之一，轻巧、便宜、实用，很快在日本大卖，接着畅销全球。
索尼的第一款明星产品，TR-55收音机
打通了任督二脉的索尼，从此开挂一般，朝着帝国之路不断迈进：1960年推出世界上第一台晶体管电视机，1968年推出大名鼎鼎的“特丽珑”彩色电视，1979年问世的Walkman更是直接成为一种文化现象，成了随身听的代名词，前后一共卖了2亿多部……
由于索尼在半导体领域的积累，1986年，任天堂找上门来，表示希望两家开发一款带有CD-ROM的SFC兼容机。
索尼大喜过望，毕竟，如前文所说，当时游戏机的技术含量是高于电视、收音机的，借这个机会索尼也能够进一步提升自家技术。
只是索尼万万没想到，浓眉大眼的任天堂很不地道，单方面撕毁了合约。一只脚已经迈进游戏行业的索尼索性单干，于1994年12月，正式推出了第一代Play station(PS)。
索尼组建了庞大的游戏工作室开发第一方内容，还把南梦宫、科乐美、史克威尔等第三方大厂都找来，说服他们在索尼身上赌一把。出于迎战，任天堂在1996年拿出了新型N64主机，但这一次，运气不再站在他们这边。
赢家是索尼，PS游戏机全球销量超过1亿台，任天堂N64只有3263万部，帝国开始崩塌。
一代传奇索尼PS
相比于任天堂，索尼在核心技术的追求上，野心要大得多。
作为一家靠纸牌起家的企业，任天堂缺少技术基因，山内溥没有意识到：日本游戏产业的起步，是建立在起源于美国的半导体技术上的；任天堂最受欢迎的FC，也是建立在6502芯片基础上才大获成功。
今天我们常说，二流的企业做产品，一流的企业做标准。但标准也有食物链，在电子产业，这条食物链的最顶端，是芯片。
打败任天堂后，索尼想利用自己在游戏主机市场的地位，实现另一个梦想：进军芯片产业，建立一个具备核心技术的生态系统。
2013年诺贝尔化学奖得主迈克尔·莱维特教授曾公开表示，“为什么今天我们有这么强大的计算机？其中一个很重要的原因是年轻人玩电子游戏，如果没有电子游戏，我们就不会有机器学习，不会有人工智能。”
索尼不想像任天堂一样只做个游戏平台商，它的目标是成为日本的英特尔+微软。
04
在大获成功的PS2游戏机上，索尼使用了深度定制的CPU和GPU，但问题是，这些都建立在美国的芯片技术上，底层技术它尚未掌握。
这里说一句，“深度定制”听起来好像很厉害，其实不是什么特别高深的事，说白了，只是在别人底层架构上修饰下罢了。
80年代，芯片行业百花齐放，市场上存在多种架构、多种技术路线，游戏主机厂商可以从中选择性价比最高的。
但到了90年代，这种玩法逐渐玩不下去了，因为计算机领域，几乎都已被x86统一。放眼望去，唯一能够与英特尔x86一战的，也只剩下IBM的PowerPC架构了，当时的苹果电脑用的就是它，索尼觉得是个机会。
2000年，索尼和东芝联手敲开了IBM的大门，三家达成技术同盟，联合开发基于PowerPC架构的下一代芯片——Cell。
索尼的如意算盘是这样的：凭借Cell的强大性能，PS在下一代游戏主机上彻底击溃对手，同时，利用索尼在游戏主机市场的规模优势，反攻PC市场，使Cell能够与x86架构分庭抗礼。
这是一个相当宏大的畅想，如果实现，日本IT产业将有希望与美国同行平起平坐。
2001年，索尼和IBM联合举行发布会，首次公布了Cell芯片的技术指标：集成2.5亿个晶体管，每秒1万亿次浮点运算，堪比超级计算机！在擅长造热点的媒体口中，后来成了“Cell处理器可以模拟地球”。
这个惊天地泣鬼神的宏大目标，要是真能做到，索尼何止赢得下一世代的游戏主机战争，连英特尔也得对它俯首称臣，计算机将迎来Cell芯片时代。
然而，理想很丰满，现实很骨感。
事实证明，做芯片可比做游戏难多了。Cell前前后后花了40亿美元，性能却始终未能达到预期，过于复杂的结构，导致Cell成了烧钱无底洞。
索尼进退维谷，继续投入吧，成本进一步飙升，完全丧失性价比，就此罢手吧，索尼的星辰大海，算是刚开个头就煞了尾。索尼勉强把不着调的Cell芯片用在了PS3上，结果因为性价比太低，一直在亏钱。
命运多舛的Cell处理器
就这么折腾几年后，Cell实在抢救不过来了，最后团队解散，Cell被并入IBM的主流芯片产品线。
但不得不说，假如Cell成功了，对日本半导体产业而言将是一次极大的胜利。
相比之下，掌握半导体话语权的美国人，在进入21世纪后搞出了一套自上而下的打法。
2001年，微软推出Xbox，比尔盖茨亲手在时代广场将一台Xbox交到用户手里。与索尼、任天堂相比，Xbox的硬件空前强大：英特尔奔腾3处理器，英伟达NV2A定制版GPU，内存也是PC通用型号——与其说是游戏主机，不如说是一部定制的游戏PC。
Xbox最终卖了2400万部，虽然没打赢索尼的PS2（这货卖了1.59亿部，简直逆天），却把任天堂从老二的位子上拉了下来，算是给美系游戏厂商出了口恶气。
05
80年代后期，美日半导体战争爆发。
美帝一连串铁拳落到日本头上：制裁索尼、东芝这样的头部公司，征收反倾销税，签订《美日半导体协议》。
日本半导体产业放缓投资和研发，开始步入衰退之路。到2016年时，世界十大半导体公司榜单上，日本只剩下东芝一家在苦苦挣扎。
但有一点乍看起来却似乎有点反常：独霸游戏市场的任天堂，当时并没有登上美国的黑名单。即使在今天，任天堂和索尼依然是游戏界最强大的存在，微软在Xbox上烧了十几年的钱，至今也只能勉强排老三。
这又是为什么呢？
仔细想一下就会明白这并不奇怪，日系游戏机的芯片架构，几乎都来自美国公司，看似强大的日本游戏厂商，其实并未掌握底层技术。这样的话，任天堂和索尼的游戏机卖得越多，对美国半导体产业的“输血”也就越多。
在科技史上，有句话常被引用：需求是技术之母。
在科技创新的规律中，有一个“死亡之谷”模型：人类绝大多数的技术创新与发明，都会湮没在历史长河中，只有实现了产业化、商业化，进而存活下来，得以传承。
对于芯片这种技术门槛高、投资巨大的高科技产业来说，尤其如此。
娱乐是人类生活永恒的主题之一，电子游戏的流行催生出了庞大的需求，不断刺激半导体技术升级，也通过摊平投入拉低了成本，从而促进芯片性能的持续迭代，最终导致了个人电脑时代的到来。
2022年7月，中科院发布了一项看起来很“不正经”的研究《游戏技术——数实融合进程中的技术新集群》，核心观点就一点：游戏在硬科技发展中起到了重要作用，算是给电子游戏“精神鸦片”的恶名非常有力的回击。
里面让我印象非常深刻的两个数字是：游戏技术对芯片产业的科技进步贡献率是14.9%，对如今炙手可热的AR/VR贡献率更达到了惊人的71.6%。
其实在过去一年多的时间里，游戏对于前沿科技的积极影响，也得到了国内外越来越多的关注与认可。不管是去年11月，欧盟以560票的高票数通过电子游戏长期发展战略，还是美国、韩国、日本、澳大利亚等国家都陆续宣布加快布局和扶持游戏产业。
同时在今年的游戏产业年会上，中国音数协游戏工委与中国游戏产业研究院发布的《游戏的科技能力与科技价值研究报告》也显示，终端制造、电子通信、机械制造、汽车制造等行业专业人员，超半数认可游戏促进了AI、5G、XR技术的发展，近半数认可游戏对CPU技术的推动作用，有81%以上的受访者，认同游戏对于AI技术的推动作用。
回顾历史，游戏与科技创新之间一直存在“共振”：早期，科技启发了游戏的诞生；之后，游戏开始反哺科技创新，成为“黑科技”的试验田；今天，游戏科技日益融入实体经济发展，社会价值不断凸显。
提到芯片的卡脖子问题，我们通常第一个想到的是，半导体产业的发展要靠艰苦卓绝的技术攻关，不过，在这条高度商业化的产业链上，仅仅有技术还不够，它还需要一个庞大的市场来支撑。
越来越多的国家，在纷纷加大对游戏的重视和投入，希望在虚实融合的大趋势下抢占先机。游戏技术集群，正成为大国竞争的重要筹码。
回顾历史，日本半导体产业的崛起与衰落，与日本电子游戏产业的兴衰几乎踏在同一节奏，技术的演进与技术的商业化运用从来都是互相成就。
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