集成电路、大规模集成电路、微处理器以及计算器的发展

众所周知，大约在1 9 5 9年，随着德州仪器公司（T e x a s Instruments）的杰克·基尔比（Jack Kilby）发明了固态电路，以及仙童半导体公司（Fairchild Semi-Conductors）的罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）等人把平面工艺应用于互联电路元件，集成电路开始成为实用的器件。诺伊斯不久之后就来到日本，打算投资生产平面型晶体管和集成电路，但其计划受到通产省的阻挠。因此，他别无选择，只能出售这项平面技术。NEC公司买下了这项技术，前提条件是NEC公司支付销售额的4.5%作为特许权使用费，并成为日本唯一获得特许的公司。最后一个条款意味着其他日本企业如果想利用这项技术就必须向NEC公司支付特许权使用费。为了免于支付这笔款项，有些公司做了大量的研发工作，以便能避开平面专利权的束缚。例如，日立公司和东芝公司分别研发出了低温钝化方法和完全结晶技术方法。

1964年，德州仪器公司也计划在日本投资，因此向日本政府申请批准成立一个独资子公司。通产省担心日本企业将会无权使用基尔比的专利权，因此又一次阻挠这项申请。德州仪器公司随后通过白宫向日本政府施加压力。上面提到过，NEC公司拥有仙童半导体公司的平面技术在日本的独家特许权，在此期间，它开始质疑德州仪器公司的技术侵犯了仙童半导体公司的专利。最后，经过长时间的政治和法律较量，通产省于1968年批准了德州仪器公司与索尼合资成立一个子公司的计划。德州仪器公司同意除了NEC公司之外的任何日本企业，以支付3.5%销售额作为特许权使用费的方式使用它的技术。而NEC公司则一次性支付一笔款项给德州仪器公司，无需另外的特许权使用费，条件则是NEC公司不反对德州仪器公司应用平面技术。

在美国，半导体技术的开发工作基本上由私营企业进行，还有贝尔实验室，但是政府提供的研究基金起到了重要作用。按植之原等人的说法，“在美国，国防部很快就意识到晶体管的潜在重要性，并投入大量资金开发这项技术。单是1954年美国国防部的半导体技术研发资金，就比日本通产省1954—1974年向半导体产业累计提供的全部资金还要多”（Uenohara et al.，1984：23）。虽然该文章的日本作者和美国作者并不同意美国政府的这种支持在很大程度上有助于美国半导体产业的发展。但是，如果认为相对于所谓自由放任的美国制度而言，日本的半导体产业得到了通产省的支持和保护，这也是错误的。

另外，军方和计算机行业是大部分美国半导体产品的买主。在1964年，95%以上的美国集成电路产品是供应给政府的（Uenohara et al.，1984：22）。在日本，虽然日本电报电话公司的采购在促进产业发展方面起到了重要作用，但是主要促进产业发展的是私营部门的民用需求。来自计算器生产商的需求特别有益于日本半导体技术的发展。

1962年，一家英国公司发明了第一部电子计算器，它仍然采用真空管，因此体积庞大，造价高昂。两年后，夏普公司开发出世界首台晶体管计算器，定价为535，000日元（1，400美元）。由于他们没有制造计算设备的经验，所以工程师们不得不从研究数字计算逻辑开始，结果夏普花了几年的时间才开发出这个产品。因此，英国公司先于他们发明计算器的消息令人沮丧，不过，从该英国产品中学到的技术有助于他们制造出最终产品。^[9]包括索尼在内的另外三家公司通过对英国产品进行逆向工程研究，也开发出了计算器。

晶体管计算器在商业上的成功使夏普公司大受鼓舞，它开始开发集成电路计算器。由于当时夏普公司不制造集成电路，领导夏普研发团队的佐佐木正（Sasaki Tadashi）参观考察了几个集成电路生产商，试图说服他们开发用于计算器的集成电路并低价供应给夏普公司。佐佐木在许诺大量采购的基础上强调规模经济的优势。集成电路生产商不愿接受夏普公司的订单，因为集成电路基本上是用来生产为数不多的计算机，因此生产商并不擅长大规模生产。三菱电气公司是集成电路生产的后来者，它抓住了这个机会。1966年，夏普公司推出了它的首部集成电路计算器，这部计算器采用了145个三菱制造的双极集成电路，定价为350，000日元（略低于1000美元）。^[10]

然而，佐佐木了解双极技术的局限性，它难以增加电路密度从而缩小计算器的体积。于是，在1967年，他推出了用56块金属氧化物半导体（metal oxide semiconductor，MOS）集成电路制造的计算器。尽管公认金属氧化物半导体技术在增加电路密度方面表现更好，但仍有很多需要解决的问题，特别是成品率仍然出奇地低，后来才发现真正的原因是生产过程受到碱性离子污染，尤其是钠盐离子。因此，由于佐佐木的劝说才提供金属氧化物半导体集成电路给夏普公司的三菱公司、日立公司和NEC，还有其他几家公司，都拒绝了佐佐木生产金属氧化物半导体大规模集成电路的要求。^[11]他随后去美国拜访了仙童公司、德州仪器公司、摩托罗拉公司、美国无线电公司以及其他一些公司，但它们都不接受佐佐木的订单。最后，佐佐木访问了罗克韦尔公司（Rockwell），该公司起初也不肯接受订单，但是第二天改变了主意，在佐佐木即将飞回日本的时候才通知他这个消息。

显然，日本企业和美国企业拒绝佐佐木订单的主要原因是不同的（Aida，1991；Nakagawa，1981）。日本企业主要担心金属氧化物半导体技术的不稳定性。美国企业对先进技术更有洞察力，至少其中有些企业已经部分地解决了技术的稳定性问题。它们担忧的是夏普公司订货多而报价低——夏普以每件10美金的价格订购3百万件。由于美国的企业习惯向计算机制造商和政府少量地供应高利润的半导体，夏普公司的订单实在是超乎想象，还显得格外冒险。(www.zuozong.com)

1969年，夏普公司推出了第一部大规模集成电路计算器。这是第一部可以放在口袋中的计算器，也是首部价格低于100，000日元（低于300美元）的计算器。它很快就风靡一时，为夏普公司和罗克韦尔公司带来了巨额利润。此外，由于罗克韦尔公司的大规模集成电路技术遥遥领先，夏普公司的工程师与罗克韦尔公司一起工作的经历使他们得到了弥足珍贵的专业知识。

然而，大规模集成电路的应用使得入市更加容易了。实际上，许多日本企业向美国生产商购买大规模集成电路并开始销售它们自己的计算器，其中包括佳能公司（Canon），它向德州仪器公司购买了计算器技术；另外还有夏普公司的主要竞争对手——卡西欧公司（Casio）。1971年，共有33家企业（包括几家外国企业）销售210种不同的计算器，计算器的价格自然而然地急剧下跌。1972年，卡西欧公司推出的“迷你卡西欧”引起了轰动，它只有一块六位数的显示屏，但价格仅为12，800日元（36美元）。然而，仅仅在8年前，夏普公司推出的首部晶体管计算器的价格还高达535，000日元，价格现已跌落至此，实在是令人吃惊。

所谓的“计算器大战”并没有持续多久。相对较小的企业（其中有些企业在小工厂里生产计算器，例如，20个工人的小厂）由于跟不上急剧的技术变化而被迫关闭了。很多美国公司在东南亚设立了半导体和（或）计算器工厂，利用当地低工资成本的优势，许多亚洲企业也参与进来了。然而，由于这些工厂的质量控制不严格，产品出现了很多缺陷，导致一些从它们那里购买零部件的日本企业遭受损失而破产，另外一些企业则转向选择日本供应商。日本供应商那时已经牢牢掌握了大规模集成电路技术，它们在质量和供货方面的可靠性帮助它们重新夺回了计算器生产商的主要半导体供应商的地位。^[12]

计算器大战结束了，只有夏普公司和卡西欧公司大难不死。其中最后一家退市的企业是日本计算器销售公司（Nippon Calculating Machine Sales，通常按其商标称为比吉康公司，Busicom），它对美国英特尔公司（Intel）开发微处理器起到了重要作用。比吉康公司计划开发一种可以按存储程序进行计算的计算器，就像计算机那样。它于1967年推出的第一个产品能够根据插在附联读卡器中的卡处理20种不同的计算，涉及从求解联立方程组到计算利息等计算。后来，该公司计划用只读存储器（ROMs）来存储程序。在这种计算器中，他们想利用大规模集成电路，但是由于比吉康公司也生产其他产品，例如现金出纳机和科学计算器等，因此他们希望有能用于不同目的、并能通过存储在只读存储器中的适当程序进行控制的大规模集成电路。当时罗伯特·诺伊斯刚刚创立英特尔，他访问日本推销自己公司开发的随机存储器（RAMs），给比吉康公司的总裁小岛义雄（Kojima Yoshio）留下了深刻印象，因此比吉康公司请英特尔开发上述大规模集成电路。

比吉康公司的工程师岛正利（Shima Masatoshi）来到英特尔，要求开发非常规的大规模集成电路，那里的工程师对此大惑不解。英特尔的特德·霍夫（Ted Hoff）奋斗了2个月才找到了一个符合比吉康公司要求的简易办法，并提出了微处理器的概念——单芯片计算机。岛正利帮助英特尔的工程师设计逻辑架构，随后第一个微处理器英特尔4004诞生于1971年。比吉康公司很快就向市场推出了微处理器驱动的计算器。但是，如前所述，卡西欧和夏普开发的低成本计算器造成了激烈的竞争，因此，比吉康公司这种计算器的销售情况并不如其所愿。该公司几年后就破产了，小岛义雄现在很后悔没有与英特尔联合申请微处理器的专利（Aida，1991）。

在此期间，英特尔意识到了微处理器的广阔应用性。两年后，英特尔再次与岛正利合作，开发出8位微处理器——英特尔8080，提高了微处理器的性能（英特尔4004是4位微处理器）。众所周知，这种微处理器引发了个人计算机革命。