科技周期探索之二：56-1974年：从晶体管到集成电路

晶体管普及助力电子、家电行业的腾飞 随着贝尔实验室开放了晶体管授权，晶体管的商业化推动了家用电器的小型化与成本快速下降，并引发了60-70年代西方主要国家家电的快速普及。从某种意义上，到底是经济繁荣导致了家电普及，还是家电普及导致了经济繁荣，似乎都有证据，从日本的1955-1970年代的发展经历来看，家电普及以及产业链繁荣对于GDP的拉动占据重要地位。 当渗透率到达16%前后，一个行业进入到了快速发展期，到了40-50%之间时，其增长率会放缓进入成熟期，投资者需要紧密跟踪渗透率的变化。 大规模集成电路时代的到来 贝尔实验室的晶体管发明人肖克利把创业之火带到了西海岸。此后仙童半导体裂变了几十家公司，标志着美国半导体创业潮的到来。在经历了小规模集成电路、CMOS集成电路、以及光刻机的升级迭代后，70年代大规模集成电路开始出现。 在需求上，美国和日本有着鲜明的差异。美国的集成电路需求主要来自于军工、航天，而日本则是大力发展电视机、冰箱、洗衣机、计算器等家用电器。 戈登摩尔在1965年提出了摩尔定律，这个影响延续到了今天。 大型机与小型机主导着计算机市场 IBM在小沃森的领导下以3年的营收押注研发了兼容计算机，System/360让IBM在60年代末70年代初的巨型机市场上取得了成功，其对手被称为“七个小矮人”。IBM的System/360计算机与英特尔的4004芯片，都是从“专用到通用”的成功案例，类似案例将在未来反复出现。 DEC成功地定位到了小型机市场上，并一度辉煌了十几年。但它并没有在计算机小型化的趋势中笑到最后，其创始人反复拒绝承认个人计算机时代的到来。 分时网络是中心化网络，阿帕网是分散式网络，前者解决了效率问题，后者解决了安全性与成本问题，最终阿帕网胜出，其分散式、分组交换、TCP/IP协议成为后来互联网的基础。 风险提示：地缘政治的不确定性，美联储降息幅度的不确定性，部分行业竞争格局的不确定性。 在本篇报告中 ， 我们将回顾1957-1974年的科技发展 ， 以承接上一篇报告《1920-1956年，理论与发明的黄金岁月》，我们将这一时期称为“从晶体管到集成电路”时期。 这一时期是信息技术的飞跃期。 伴随着晶体管的普及，电子行业发展突飞猛进。电子器件小型化、耐用化与成本低廉化，推动了家用电器的普及，提升了人们的生活质量； 日本抓住了半导体产业链变革的机会，在国内迅速培养一批具有创新能力的企业，它们为后续日本在家电、电子、汽车行业的快速赶上美国甚至到全球领先打下了基础； 由于个人计算机此时尚未出现，IBM凭借着大型机的技术优势独步天下，以至于有了“IBM和七个小矮人”的说法，七个小矮人则是指Burroughs、UNIVAC、NCR、ControlData、Honeywell、通用电子和RCA七家公司。因此，这一时期也可称作大型机时代； 这一时期，全球延续二战后美苏争霸格局，大量的国防投入使得美国大企业受益良多，而中小企业还在萌芽中。今天硅谷的诸多耳熟能详的公司当时尚未成立，因此市场不断在“龙头”中自我强化，最终走出了“漂亮50”（Nifty Fifty）行情； 从历史角度看，大规模集成电路的出现，不仅强化了晶体管对于电子管的优势，而且使得人类将进入一个更加辉煌的长期、稳定的技术发展期，“摩尔定律”由此诞生。 因此，这一时期也是“承前启后”期：“承前”是对电子管时代的颠覆式创新，“启后”是对个人计算机时代的过渡准备期。 晶体管的普及与电子、家电行业的腾飞 贝尔实验室的晶体管授权 1947年，肖克利、巴顿和布拉顿成功地在贝尔实验室制造出第一个晶体管，在此后的5年里，贝尔实验室逐渐把这种设备发展到渗透至主流经济的阶段，而且这种技术已经不再由AT&T公司一家垄断，出于对监管的担忧（AT&T由于当时核心技术较多，与反垄断监管的争斗贯穿了整个20世纪），贝尔实验室决定开放授权。 1952年4月，40家各自支付了25000美元专利授权费的公司参加了9天的晶体管技术研讨会，会议议程包括访问美国西部电气公司（WesternElectric）在宾夕法尼亚州阿伦敦的超现代化晶体管制造工厂。参会代表公司包括通用电气（GE）和美国无线电公司（RCA）这样的巨头，也有当时还是小公司的德州仪器（TI）和索尼（SONY）。 1954年11月，德州仪器和IDEA合作开发全球第一个PN结锗晶体管收音机—RegencyTR-1，这款Regency收音机的大小相当于一盒索引卡片，它的内部含有四个晶体管，售价为49.95美元。它最初的一个卖点是作为安全避难的工具，因为当时苏联已经成功研制出原子弹。在冷战的背景下，“在遭遇敌人袭击的时候，RegencyTR-1将会是您最有价值的财产之一”成了它的第一版用户手册中的内容。 不过这款收音机很快就成为消费者追捧的产品和青少年的最爱：它酷似iPod的塑料外壳有四种不同的颜色：黑色、象牙白、橘红色和灰色。它在一年之内总共售出了10万台，成为历史上最受欢迎的新产品之一。 图1：美国RegencyTR-1收音机 图2：索尼TR-55晶体管收音机 索尼公司（当时叫“东京通信工业”）的录音机制造部部长岩间和夫访问西部电气时，被要求不准拍照也不准记笔记。这种情况下，岩间和夫只能白天在实验室里，逮住一个个美国工程师就问个不停，晚上回酒店后把交流内容记录下来，凭借记忆画成素描，整理起来寄回日本。通过这种方式，岩间和夫在4年里积攒了整整256页手稿，每一页都有详细的生产流程说明和解释标注，即著名的《岩间报告》。靠这些手稿，索尼在岩间和夫回国的前一周，成功制造出了晶体管，这是索尼崛起的契机，也是日本半导体工业的开端。 1955年8月，索尼公司推出手提式晶体管收音机，名字叫“TR-55”。重量只有同性能真空管收音机（老一代人称之为“电匣子”）的五分之一，价格只有三分之一，内装五个晶体管，可收听多个调幅频道，只要有电池，就可以手提到处走。 由于它轻巧、便宜、实用，很快在日本大卖，接着销遍全世界。TR-55的成功，改写了日本制造的海外印象，日本产品逐渐摆脱劣质的标签，成为高质量精良的代名词。 晶体管收音机的普及，只是家用电器快速普及的一个缩影，20世纪50年代后半期开始，被日本人称为“三神器”的黑白电视机、洗衣机和电冰箱得到迅速普及，从1957年开始，黑白电视机、洗衣机、电冰箱的普及率分别是20.2%、2.8%、7.8%，到了1963年，分别达到了66.4%，39.1%和88.7%。 值得注意的是，黑白电视机的元器件相较电冰箱（主要是一个压缩机）与洗衣机（主要是一个电机）相比更多，因此晶体管的出现使得它的性价比变化得也是最大，图中红色的部分显示，黑白电视机的普及率上升得最为陡峭。 黑白电视机从1957年开始计算，只用了4年的时间普及率就超过了50%，洗衣机虽然也用了4年但是因为其初始基数较高，而冰箱用了8年；如果按照普及率超过90%计算，黑白电视机用了8年，洗衣机用了13年以上，冰箱用了14年以上。 图3：摆在分期专卖店里的电视机（1957年） 图4：日本黑白电视、洗衣机、冰箱的普及率 从宏观角度观察，日本从1954年12月开始进入到了“神武景气”时期（1954年12月至1957年6月，历时31个月），以及到1961年12月截止的“岩户景气”时期（1958年7月至1961年12月，历时42个月），虽然有很多解读人口成长快速，城镇化水平提高，国际环境好，货币政策宽松......但我们认为很大程度上是因为晶体管的技术革命带来了需求的集中释放。 除了黑白电视、洗衣机、冰箱，还有吸尘器、照相机、摩托车等大件的普及率快速提升，日本人口在60年代末就超过了9000万，70年代超过了1亿人，在如此巨大的市场下，呈现的情况是：企业上下游都积极扩产寻找机会，而市场需求旺盛，取得回报的企业又继续投入提升技术与产能。在此时期东芝、日本电气公司（NEC）等公司纷纷加入了晶体管产业，为此后的半导体产业链打下了基础。1959年，日本晶体管销量达成世界第一，产量追平美国。 进入到奥运景气（1962年11月至1964年10月，历时24个月）和伊弉诺景气(1965年11月至1970年7月，历时57个月)时期之后，“三神器”则被新三大件（日本人称为“3C”）所替代，分别是空调、彩色电视机与汽车。从1965年开始计算，三者的普及率只有2.0%、0%、9.2%，到了1975年，分别达到了17.2%，90.3%和41.2%。 很多日本人都对“昭和三十年代”（1955-1965）怀有浓厚的乡愁，住宅小区的两居室里，一家人围桌而坐，看着黑白电视，其乐融融。很大程度上，它代表了近代家电迅速进入家庭的十年，这也是人们感受生活水平快速变化的时期。哪怕推至到现在，家庭里除了多上计算机和智能手机，很多家电并未比那个时期产生本质的变化。 于是，我们反过来说，是因为技术的进步，使得空调、彩色电视、汽车的普及，使得经济充满了需求活力。在这个过程里，又是彩色电视的渗透率上升的更为陡峭（所以电视机称为黑电，即沿着摩尔定律发展的产品）。而等到新三大件快速普及之后，也就是70年代，日本的经济增速明显下了个台阶，企业不得不走出国门，争取以这些产品的出口作为新的增长点。 图5：东京都北多摩郡建成的云雀丘住宅小区（1967年） 图6：日本空调、彩色电视、汽车普及率 渗透率（普及率）曲线的讨论 我们这里先讨论一下渗透率曲线。 我们可以把新产品的销量曲线粗略模型化为高斯曲线，因为在大众认知到购买行为符合高斯分布。图7是产品销量曲线的一个示例，这里纵坐标代表销量，横坐标代表周期间隔，不必在意图中的具体数字，它只是个示意。普及率则是另外一个概念，因为产品买回来可以用几年甚至更长的时间，所以普及率等于过去数个周期里的产品销量的总和去除以基准人口，一般用百分比表示。 图7：产品销量曲线 图8：渗透率（普及率）曲线 第一个问题：我们想知道，在观察到产品渗透率到什么水平，可以看好该产品？ 由于一个产品不见得推出就会必然成功，在早期市场调研的时候，可能它满足部分人群的需求，但是大规模推广之后，可能遇到诸多的问题：比如技术不够先进（例如电子书阅读器与iPad比较，传呼机被手机替代），价格过高（早期的铱星电话），功能的定位不够普适（比如电动轮椅）等等，因此美国学者GeoffreyA. Moore就在《跨越裂谷》（CrossingtheChasm:MarketingandSellingHigh-Tech Productsto Mainstream Customers）一书中提出了在新经济环境下的产品生命周期的新理论，即裂谷理论。 裂谷理论提及产品在发展初期面临着一个发展裂谷。这个裂谷的影响着产品在市场发展中的生死存亡：跨越了裂谷，产品才有可能得到规模发展的机会，而这个裂谷大约出现在16%的渗透率之前。 我们发现，在渗透率曲线中，环比的变化在渗透率16%处达到峰值，也就是说，这里的变化量最大。因此，我们将16%的渗透率作为二级市场产业投资的切入时间。当然，这个渗透率在实战时并没有理论来得那么简单，包括就连渗透率的定义也没有想象的那么简单，在这里我们先不展开，未来结合具体案例再详细分析。 图9：产品销量曲线 图10：渗透率与环比 第二个问题：能不能再早一点就投入？ 如果怕错过机会，能不能看到新产品出现，或者只有少部分人使用，就投资到该产业？ 我们的回答是：对于一级市场的投资人，那是他们的专业，是可以的。 但是二级市场分情况，大部分时候不需要如此。根据我们的观察，一般耐用消费品例如电视、空调、冰箱、洗衣机、随身听、电脑、手机......这些都不需要“抢跑”。因为更早的投入代表更大的风险，更大的风险就代表着可能的更低的综合回报率。很多人事后观察历史，总会说：“如果我早一点投资这个公司，这个赛道，这个行业，这个国家...多好啊！”但本系列报告会给你举出无数个例子来证明这并不容易。比如腾讯的创始人，谷歌的创始人都曾经想特别低的价