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日本半导体兴衰的隐秘角落

类别:财经 发布时间:2023-02-27 11:23:00 来源:郭大路的小酒馆

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”。

日本半导体兴衰的隐秘角落

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。

日本半导体兴衰的隐秘角落

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

日本半导体兴衰的隐秘角落

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。

日本半导体兴衰的隐秘角落

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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