剑指2nm芯片,没落日本重温半导体强国“旧梦”

摘要:台积电在日本建厂的消息一出,引发了外界对日本半导体产业的浮想联翩。

2021年,日本半导体产业收获颇丰。

 

根据日本半导体制造装置协会(SEAJ)公布的统计数据,2021年10月份日本制芯片设备销售额(3个月移动平均值)较去年同月飙增5成(大增49.1%)至2,719.04亿日元,连续第10个月呈现增长,增幅连续第8个月达2位数。

 

在这种利好环境下,台积电在日本建厂的消息一出,再次引发了外界对日本半导体产业的浮想联翩。

 

在全球芯片短缺且各国竞相争夺芯片行业技术制高点的背景下,台积电几乎成了2021年最受欢迎的“香饽饽”,而它出乎意料地选择在日本建厂,无疑给没落了数十年的日本芯片产业带来一丝丝希望。趁热打铁,前几日东京电子前首席执行官 、日本政府芯片行业咨询小组的成员Tetsuro (Terry) Higashi表示,日本必须在十年内实现2nm量产。

 

一场围绕芯片技术研发与制造的博弈,让很多国家见识到了自主芯片的重要性,纷纷涌入芯片研发的大军,而这些国家中,日本是唯一一个半导体产业历经辉煌又没落的国家。在现有的产业基础上,日本似乎对半导体产业复苏志在必得。

 

瘦死的骆驼比马大


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日本半导体的衰落,我们或许能从一张图中直观感受到。1988年,全球半导体产业的市场份额中,日本占比高达50.3%,是当时最大的半导体生产国,同时期,全球60%的顶级半导体公司都位于日本。以此为分界点,代表日本半导体权重的折线图一路下滑,再也没有重回增长。

 

还有另一个分界点,随着行业发展,半导体逐渐分化为设计芯片的无晶圆厂公司和制造无芯片公司设计的芯片的代工厂,这种趋势影响了处理所有芯片制造工艺的日本IDM(集成设备制造商),导致日本半导体收入自2010年以来持续下降。

 

日本半导体从独领风骚到走下神坛已是不争的事实,但利用全球芯片制造商的专业知识来振兴国内芯片产业也并非完全是空穴来风,相较他国而言,曾经的辉煌毕竟留下了一定的根基。

 

比如在半导体产业的上游即原材料和制造设备上,日本依旧举足轻重。

 

全球半导体设备制造领域,美国,日本和荷兰控制着全球370亿美元半导体制造设备市场的90%以上。其中,美国的半导体制造设备(SME)产业占全球产量的近50%,日本约占30%,荷兰约占17%%。

 

更具体地,以光刻机为例,EUV光刻工序其实有众多日本厂商的参与,如东京电子生产的EUV涂覆显影设备,占据100%的市场份额,Lasertec Corp.也是全球唯一的测试机制造商。另外还有EUV光刻胶,据南大光电在3月发布的相关报告中披露,全球仅有日本厂商研发出了EUV光刻胶。

 

原材料领域,据SEMI预测,日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额达到约52%,几乎处于垄断地位,而北美和欧洲分别占15%左右。

 

再看中下游,上世纪的六、七十年代,九州岛曾是日本半导体和汽车产业的聚集地,三菱电机和NEC先后在熊本县开设了电子工厂,之后半导体芯片产业不断得到聚拢。尽管“硅岛”昔日的风采不见,但这里仍集中了日本半导体产业的大部分工厂及产业链。根据九州经济产业局的数据,去年该地区的集成电路产值达到7361亿日元,占全国总量的43%。

 

相比较而言,在国产替代的大背景下,国内芯片初创企业如雨后春笋一般涌现,使得我国的半导体产业更加分散,加剧了集中度低的问题,还很有可能导致人才跟着分散。

 

对日本而言,曾经拥有全球近一半市场占有的半导体产业,如今没有一家企业的销售规模进入前10名,要说半导体崛起还太难,但台积电的落户,无疑提振了其谋求复苏的士气。不过,它必须做好长达数十年再图发展的打算。

 

日本半导体的新机遇

 

日本半导体衰落,有政治、经济、创新不足等各种原因,但更多的是产业自身缺乏动力。

 

上世纪90年代之前,日本制造业如日中天,进入一个空前辉煌的时代,家电、汽车、数码相机、机械、化工制药、光学工业等各大高端技术行业齐头并进,几乎成了全球最高制造水平的代表。细数当时的全球50强企业名单,三菱、丰田、松下、日立、索尼、本田、东芝等企业的名字,时常出现榜单中。

 

庞大的、繁荣的消费电子市场,使得企业对芯片的需求大增,直接拉动了日本半导体的高速成长。然而现在,日本智能手机、照相机等消费电子以及家电产业悉数没落,半导体行业也在这一过程中逐渐丧失竞争力。

 

尤其是智能手机,日本在移动互联网时代浪潮的失语,导致其几乎没有产生对先进工艺逻辑芯片的需求,更不会像台积电一样花大力气去不断追求工艺的突破。据报道,日本的逻辑半导体在2010年前后发展到了65nm—45nm,后来直接落伍,28nm—45nm节点中仅占5%,而且还无法生产28nm,仅能生产少许45nm。 

 

如此之大的技术差距,决定了日本的晶圆工艺及产能在短时间内根本无法追平台积电代表的最先进水平,更何况,此次台积电与索尼的合作,针对的是22—28nm制程的芯片制造。

 

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其实日本笼络台积电的目的也不在于此,而是汽车芯片的制造。

 

22nm—28nm芯片虽然在智能手机处理器上已经落后,可汽车工业用的芯片当中,仍然属于尖端技术,跟智能手机用的尖端芯片相比,其不需要特殊的工艺,更容易降低生产成本。

 

仔细看日本制造遗留下来的产业,下游产品领域,除了汽车,日本诸多制造企业已“集体沉沦”,丢失对赛道的绝对话语权。而日本瑞萨电子之所以能生存至今,更是和日本汽车产业仍是全球主力军有直接关系,瑞萨电子的芯片产品,大部分是给丰田等日本车企做MCU芯片配套。

 

因此,当电动汽车的风口在全球市场刮起,日本如果借助台积电实现了28nm芯片的自主研发,那背靠雄厚的汽车产业链,无论对日本电动汽车产业的长远发展还是对日本半导体挖掘生存空间、寻求技术差距缩小,都是一个巨大的进步。

 

电动汽车在2021年风生水起,这意味着不久全球将重新出现一次汽车工业的大洗牌,日本对其的押注已然开始。

 

流失的芯片人才难回流

 

近两年来,日本对半导体产业复苏的野心越发彰显。一方面,极力拉拢像台积电、英特尔这类业内佼佼者在日本建厂;另一方面,将振兴芯片产业列为国家项目,批准了 68 亿美元的补充支出。据报道,日本政府还将提供资金支持、协助日本企业研发2nm以后的次世代半导体制造技术。

 

当然,在28nm芯片都尚未自主研发的当下,日本十年内剑指2nm研发未免有些异想天开,可拥有半导体产业基础且一直在为汽车电子、物联网、传感器和5G等技术蓄势的日本仍不可小觑。

 

对比中日,同样是举国之力,但路线明显不同,一个地方牵头与巨头跨界并行,依赖投资并购,另一个以现有的半导体产业为根基,借助外来企业激活行业潜力。虽然各有各的国情和选择,但弊端也较为明显,前者牵头的力量并非业内专业人士,盲目发展容易造成芯片烂尾的悲剧,后者最怕花了钱无法获得先进技术。

 

不过,这两个问题追根究底也是一个难题—人,芯片人才的短缺横亘在两国对芯片产业的布局中。

 

90年代以来,日本半导体产业逐渐没落,随之而来的就是芯片人才外流。2012年,日立制作所和三菱电机的合资公司—瑞萨科技与NEC电子合作后,更名为瑞萨电子,最开始总员工数为4万9,200人左右,但是,这一年公司近乎倒闭,被日本产业革新机构收购,其掌门人进行了一场彻底的裁员大潮。

 

同一年,因IT泡沫破灭和雷曼危机陷入业绩低迷的日本尔必达记忆体破产,一万多名员工瞬间失业。这些失去立足之地的半导体技术人员大多只能到海外寻找新工作。

 

日本人才外流还有另一个原因,就是同行挖人。有数据统计,在转职海外企业的日本人才中,韩国有40%以上、中国有近30%来自日立制作所和松下等日本国内的8大企业,其中很多是获得了经常被引用专利的「日本顶级人才」。

 

现在日本重振半导体,最缺的也是人才,但流失的人才还能回来又或重新培养吗?

 

一则,年龄问题;日本半导体黄金时代培养出的技术人才,年龄在不断增加中,一个2010年40多岁的工程师,现在可能已经是50多岁,甚至接近退休年龄。

 

二则,日本半导体的日渐衰落,已然导致国内对于半导体人才的教育培养滞后。现在的高专毕业生虽然拥有高度技术能力,却几乎没有接受过半导体专业教育,很少可以活跃于半导体业界。

 

对比曾经的人才济济,日本半导体产业如今可谓是一片荒芜。

 

这也难怪日本自己都对未来芯片产业充满了悲观情绪。6月份,日本经济产业省发布的会议资料《半导体战略(概略)》提及,日本半导体的全球份额到2030年将减为零。这种预测既是一种失望,也是一种警醒。


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