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日本半导体正在追回失去的35年

发布日期:2022-07-06 20:50    点击次数:107

图片来源@视觉中国

图片来源@视觉中国

文 | 半导体行业观察

20世纪80年代,是日本半导体制造的黄金时代。

在最鼎盛的1988年,日本半导体产品占据世界总产量的近一半,是名副其实的生产大国。1990年,全球十大半导体厂商榜单中,日本企业高达6席。

彼时,长达十余年的黄金时代,造就了日本半导体产业不可一世的辉煌,但同时也暴露了美国的面目和野心。

也正是从上世纪80年代后期,美日之间的贸易摩擦开始不断升温,美国对日本产品的打压从纺织品、钢铁等扩至汽车、彩电等领域,总共24次对日本挥舞起“301调查”的大棒。

在一连串的压力面前,日本政府开始后退,相继签署各类条约,其中最属《美日半导体协议》杀伤力最大。这段特殊的历史成了日本半导体产业跌落神坛的重要拐点。自此,开启了日本半导体产业衰退的标志。

美国赤露露的“绞杀”,固然是一记重锤,但牢固的堡垒往往只能从内部击溃。

日本经济产业大臣萩生田光一近期公开表示,日本半导体的衰落有美国等对手的打压和反击,但更多的还是日本自己战略和战术犯了错误,才导致行业的衰退和野心的挫败。

日本确实走错了路。

1987年,随着台积电的成立,芯片产业分工模式的兴起,成为日本半导体产业挫败的另一主因。

上世纪八十年后期开始,电子产业陆续诞生了几种新的分工模式,半导体产业设计与制造开始的分离。彼时,手握全球半导体大权的日本企业,早已习惯了躺在传统模式的“温柔乡”里赚得盆满钵满,新模式的出现对于顺风顺水的日企来说无疑是革自己的命,而革自己的命最难。

日本的半导体企业始终不愿尝试设计和制造分离的新分工模式,几乎所有价值链的制造环节都想拽在手里自己干,因此这也酝酿了新时代日本在半导体产业上的衰落。

如今回顾能够看到,伴随着芯片工艺制程技术的不断演进,新建工厂/生产线、设备折旧费用等逐渐成为半导体生产的最大成本,当半导体生产成了新一轮的烧钱巨坑,投入产出比日渐降低,部分业务远不如请台积电等厂商代工来的划算。

在很长一段时间里,日本半导体玩家们把晶圆代工贴上落后的标签,认为这是技术陈旧与劳动密集型的代表,只配为高溢价的芯片制造商贴牌制造廉价产品。

后来,这种固执的偏见需要整个国家半导体产业的衰落为代价来买单。

在代工这条路上,英特尔和三星后知后觉,但最终也还是赶上时代的末班车,唯有日本公司“执迷不悟”,硬生生的错过了新时代发展的窗口期。

随着科技和市场的发展,半导体供应模式呈现出了全球化的分工状态,设计、代工、封测以及终端产品组装被分到了全球各地,这大大提升了产品的生产效率,也让企业能够有效控制成本。而日本企业仍然固守曾经的生产方式,却无力实现规模化的高效生产,最终导致日本半导体在全球市场的节节失利。

当日本公司意识到半导体分工模式的必要性,以及本土芯片制造产业日渐式微之时,为时已晚。晶圆代工作为一个高资本投入、高技术壁垒且回报周期长的赛道,巨大的蛋糕已被中国台湾玩家、三星等厂商提前抢占。

可以看出,日本半导体产业从上世纪六十年代的技术引进、到七十年代的自主发展,到八十年代的反超与鼎盛,再到九十年代开始的逐渐没落,日美贸易战只是由盛转衰的一个外因。更多的,是这个国家对产业模式变化缺乏敏感,以及对市场趋势的变化缺乏前瞻性的思考。

 日本在半导体领域长期份额,(图源:日经中文网)

回头再看,日本在半导体领域份额已从最高峰的50%下滑到2020年的不足10%,曾经最具优势的制造业下降尤其严重。行业头部版图中也已不见了日本企业的踪影。

时过境迁,兜兜转转。在半导体全球供应链充满不确定性的情况下,日本将重振本国半导体行业提上了日程

01 日本试图重拾昔日辉煌

实际上,早在2020年4月,日本便召开了经济增长战略会议,以应对全球半导体供应不足的问题,讨论国内投资支持措施,并且认识到建立分散性供应链的重要性。

日本电子零件厂开始出现回流的动向,如村田、罗姆、JDI等都开始评估将海外部分产能迁回日本。

有数据显示,在海外拥有工厂的日本企业,已经有约13.3%将工厂迁回本土。2022年4月份日本机械制造订单增加3.8%,数额近80亿美元,显然与海外工厂回归有关。

5月31日,日本政府在内阁会议上敲定了2022年版《制造业白皮书》,再次强调了强化半导体产业竞争力的重要性。

当前,随着外界市场的波动和各国的政策举措,似乎重新点燃了日本复兴半导体产业的决心,将重振本国半导体行业提上了日程,试图重拾昔日辉煌。凭借着材料和设备优势的日本,将目光聚焦到了芯片制造这块“兵家必争之地”。

02 拉拢台积电

其中,作为全球最大晶圆代工厂的台积电,自然成了日本的首要拉拢对象。

先是2021年2月,台积电宣布投资不超过1.86亿美元在日本开设子公司以扩展3D IC的研究。

需要注意的是,此次台积电和日本半导体厂商合作的项目不是芯片制造,而是先进的3D IC封装技术。台积电在先进制程方面领先群雄,在日本成立3D IC研发据点之后,台积电也将借助日本在材料和设备上的优势,更进一步地致力于3D封装技术的研究和发展。日本也希望借此与台积电合作,帮助本国半导体厂商保持较强的竞争力。该测试产线于去年下半年开始进行整备,预计2022年将正式进行研究开发工作。

东京科学大学教授Hideki Wakabayashi对此表示:“当前半导体制造业后道流程的附加值在不断上升,如果日本在后端占据领先地位,则将能够重新获得在半导体领域的竞争优势。”

台积电的到来,无疑会重振日本半导体产业士气。但日本的“野心”并不止于此。为了拉拢台积电在本地建厂,日本方面在对台积电的补贴上也毫不吝啬。6月17日,在日本政府高达4760亿日元的补贴下,台积电与索尼、电装正式联手,在日本熊本县建设一家价值86亿美元的工厂,计划为该工厂招聘约1700名工人。

该工厂在今年4月份工厂已经破土动工,计划在2024年底量产10-28nm制程的成熟工艺芯片,月产能可高达5.5万片。随着该计划的开展,包括旭化成、IBIDEN、JSP等在内的20家日本半导体行业供应商将与台积电展开合作,希望借此重建日本半导体的竞争力。

台积电赴日建厂并获得日本政府的补助,被视为日本提高自身芯片制造能力的关键。对此,日本政府半导体小组的高级顾问东哲郎认为,日本做得还不够多,如果想重振半导体产业,明年就应该提供减税优惠,并订下未来十年鼓励企业投资多达10兆日元(约880亿美元)。

东哲郎认为,日本的半导体产业已低迷数十年,如今有增加补助经费的动作,应是扭转颓势的开端,没有政府的初期投资,私营企业不会愿意投资。

更何况在芯片短缺形势下,各国都在扩大自身的芯片制造能力,并增加补助经费,美国已投入520亿美元,并成功吸引到台积电与三星赴美设厂,而中国、欧洲、新加坡等也都有相关的动作。

除了台积电外,为应对市场需求,日本产业链其他环节厂商加大布局力度。

日本汽车零部件制造商电装(DENSO)计划与联电日本子公司USJC合作建立一个主要的功率芯片生产工厂,用于车用功率半导体制造,以满足汽车市场不断增长的需求。

USJC的晶圆厂将安装IGBT生产线,这将是日本第一家在300毫米(12英寸)晶圆上生产IGBT的工厂。电装将贡献其面向系统的IGBT器件和工艺技术,而USJC将提供其300mm晶圆制造能力,以将300mm IGBT工艺量产,该项目预计在2023年上半年达成量产。

一家日本投资公司Sangyo Sosei Advisory也正寻求自建晶圆代工产能,面向日本功率半导体厂商提供服务,目前正在考虑从安森美半导体手中收购位于日本新泻县的一家晶圆厂,不过目前尚未实质性推进。

03 联手美国,抢占2nm

“没有永远的敌人,只有永远的利益。”

这句话套用在“牵绊”的美日半导体发展史中再合适不过。从曾经的扶持到后来的压制,甚至绞杀,再到如今握手合作,无不是利益二字占了上风。

今年5月,日美签署了半导体合作基本原则。美国总统拜登和日本首相岸田文雄承诺,将加强半导体制造能力,并于研发先进制程加强合作。正如日本经济产业大臣萩生田光一在5月结束美国之行时的那句感叹,“命运真是神奇。”

据日经报道,根据两国签订的芯片双边协议,最早将在2025年建成日本本土的2nm芯片制造基地,为下一代先进制程的量产和商用化竞争提前谋局,不排除组建新芯片公司的可能性。报道进一步指出,日本政府将提供资金支持、协助日本企业研发2nm以后的下一代半导体制造技术。

可见,日本规划的2nm工艺商业化速度与业界领先的台积电、三星、英特尔处于同一水平。

在2nm研发方面,实力雄厚的IBM去年开发了原型,同为美国公司的英特尔也在进行2nm工艺的研发。在日本,由国立先进工业科学技术研究所运营的筑波市研究实验室正在开展一项合作,以开发先进半导体生产线的制造技术,包括2nm工艺的生产技术。东京电子和佳能等芯片制造设备厂商与 IBM、英特尔和台积电一起参与了这个集体。

同时,日本拥有信越化学和Sumco等强大的芯片材料供应商,美国拥有芯片制造设备巨头应用材料公司,主要供应商之间的这种合作旨在使2nm芯片的量产技术顺利实现。

虽然台积电和索尼已经在日本熊本县合作建立“日积电”,不过这座新工厂的工艺制程局限在10-20nm。虽然能够补上“关键芯片本土生产”的空缺,但有“一步到位”的机会日本显然不会错过。

此外,日本还有越来越多的工厂即将投产。铠侠与西部数据斥资近1万亿日元在日本中部建造一家工厂,预计将于今年秋季投产。另外,铠侠还会再拨款1万亿日元,在日本北部建造一家定于明年完工的工厂。

能够看到,日本重回半导体制造行业巅峰的梦想进展不断。

04 本土IDM厂商加速扩产

而除了引进外部代工厂在本地建厂、联合国外企业发展先进制程外,日本本土IDM厂商也在纷纷扩产,提升国内半导体产能。

罗姆

因看好来自电动汽车的市场需求,罗姆2021年5月提出要抢占全球30% SiC市场的目标,在日本阿波罗筑后和宫崎新工厂将于2022年投入运营,计划器件产能提高5倍以上。此外还将把在马来西亚的半导体工厂产能扩大到1.5倍。

日前,罗姆的福冈县筑后工厂举行了碳化硅功率半导体专用生产厂房启用仪式。罗姆表示,要以新厂房为起点,目标在2025年度成为全球市占龙头。这也是日本半导体制造商首度在日本国内建设碳化硅功率半导体的专用厂房。

据《日本经济新闻》报道,这次新厂房落成之后,罗姆的碳化硅功率半导体生产能力将提升至过去的6倍水平,预计3年后的全球市占率将从目前的14%提高至30%。

除此之外,罗姆于2022年1月开始着手建设新厂房,投资额为82亿日元,计划到2023年8月建成。罗姆将增产占全球份额过半的“绝缘栅驱动器”,这是用于驱动功率半导体的大规模集成电路,预计面向汽车和工业设备市场需求。

东芝

今年2月,东芝宣布将投资约1250亿日元兴建12英寸晶圆制造厂,以在需求旺盛的情况下扩大其主要生产基地的功率半导体器件的产能。

根据报道,东芝将在日本中部建造一个先进的300mm晶圆制造厂,生产应用于汽车电子和工业设备中的电源管理芯片。该晶圆制造工厂的建造将分两个阶段进行,第一阶段生产计划将于2024财年内启动。当第一阶段产能满负荷时,东芝的功率半导体产能将达到2021年度的2.5倍。未来将根据需求,新厂可以再透过额外投资进一步扩大。此外250亿日元将在现有芯片厂建设一条300毫米生产线。

截至目前,东芝通过提高8英寸芯片生产线产能并将12英寸芯片制造设施生产线投产时间自2023年度上半年提前至2022年度下半年,满足持续扩张需求。其产能扩张将不仅涵盖由硅片制成的功率器件,还包括碳化硅和氮化镓等第三代半导体器件。

瑞萨电子

近日,瑞萨宣布将对其位于甲府的甲府工厂进行价值900亿日元的投资。该工厂于2014年10月关闭,但瑞萨电子计划在2024年重新开放该工厂,该工厂此前经营150mm和200mm晶圆制造线。为了提高产能,瑞萨决定利用工厂的剩余建筑,将其恢复为能够制造IGBT和功率MOSFET等功率半导体的300mm晶圆厂。

瑞萨表示,一旦甲府工厂实现量产,瑞萨功率半导体的总产能将翻一番。

三菱电机

2021年11月,三菱电机宣布在未来五年内向功率半导体业务投资1300亿日元。计划在福山工厂新建一条 8 英寸(200mm)和 12英寸(300mm)晶圆生产线,并计划到2025年将其产能比2020年翻一番。8英寸生产线计划于2022年春季开始量产,12英寸线的量产目标是2024年。

三菱电机将公司功率器件业务的目标设定为——到2025年销售额2400亿日元以上、营业利润率10%以上。为实现目标,三菱电机将重点关注增长预期较高的汽车领域和公司市场占有率较高的消费领域,两个领域按领域销售的比例将从2020年的 50%提升到到2025年的65%。

同时,三菱电机还在加强对SiC的布局,它具有从大型电动汽车扩展到中型电动汽车的潜力。除了将独特的制造工艺应用于沟槽MOSFET以进一步提高性能和生产力之外,还考虑制造8英寸Si晶圆。

富士电机

未来五年,富士电机将扩大8英寸硅片前端生产线为中心,进行与功率半导体相关的资本投资,总额将高达1200亿日元。但是,为了应对电动汽车和可再生能源对功率半导体的需求增加,富士电机决定追加投资,包括在津轻工厂建设 SiC 功率半导体生产线。

2021年8月,富士电机计划追加投资400亿日元扩充功率半导体产能(一部分用于马来西亚厂的投资,150亿日元则会分配到包括日本松本厂在内的其他地方)。今年以来,在电动汽车和可再生能源需求增加的背景下,富士电机决定将功率半导体的资本支出增加到1900亿日元。

2022年1月,富士电机表示将增产功率半导体生产基地富士电机津轻半导体的SiC产能。量产计划在截至2025年3月的财政年度开始。据日经报道,富士电机正准备开发一个300mm的产线,但没有详细说明时间框架。

从上述厂商经营动向看,无论是吸引外企来本地建厂,还是IDM企业的扩产布局,都在加速日本半导体制造产业的复苏,助力日本复兴半导体产业的目标和决心。

05 写在最后

然而,努力把半导体制造技术留在本地的过程中,日本遇到了新困境。

日本的半导体产业发展利好,但目前也正面临着严重的半导体行业人才流失问题。与中国半导体市场由于培养不足、发展时间较晚导致的人才紧缺不同,日本则是因为过去本土半导体产业的衰落,导致大量相关人才外流。

上世纪九十年代开始,日本的终端消费品开始崛起,个人电脑、通讯设备以及电视机等家电产品迅速走红全球。通过终端消费品赚快钱,一度成了很多日本科技公司的共识,忽视了芯片制造之于产业的核心竞争力。

当时,为了削减成本,日本企业选择将生产基地迁往海外。直到本世纪初,日本的瑞萨电子、松下和富士通等公司还在陆续缩减生产部门,甚至将其出售,这也直接导致了2013年左右的日本半导体行业人才的大规模跳槽和解雇。其中一些优秀的工程师有可能已经被调到海外,另外一些工程师分流到设备制造商或材料供应商工作,可能也有不少人被迫在半导体以外的其他行业寻求工作机会。

据相关数据统计,流向海外企业的日本半导体人才中,韩国有40%、中国有近30%来自日立制作所、松下等日本8大企业,甚至其中许多是获得了经常被引用专利的顶级半导体专家。

6月26日,《金融时报》谈到了日本的半导体人才问题,东芝、索尼等日本最大的半导体制造商警告称,政府振兴国内芯片行业之举正在受到工程师短缺的威胁。日本电子信息技术产业协会也表示,行业的成功取决于能否获得足够的人才来创新和运营其芯片工厂。

日本想要将制造业回流,迫切需要解决人才稀缺的问题。这意味着日本半导体人才培养需要重新开始,或者同时尝试将流失海外的半导体人才重新引回国内。

曾经拥有全球近一半市场份额的日本半导体企业,如今已经没有一家的销售规模进入前10名。重振半导体产业的路上,引进台积电、联电等头部代工厂,与美国合作以及本土厂商大幅扩产和产能回迁等,对日本的逆转攻势具有重要意义性。但想要追回失去的35年,日本还需要进行更大胆、更长远的决策,需要完善其他措施来快速接替产业的发展。

毕竟,相对于设厂只是资本支出而言,工程师人才的稳定才是重中之重。