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日本半導(dǎo)體計(jì)劃詳解

2021-10-29
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 日本半導(dǎo)體

  歐洲和日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),以及歐盟委員會(huì)和日本政府為應(yīng)對(duì)美中競(jìng)爭加劇的國際環(huán)境而對(duì)各自產(chǎn)業(yè)政策進(jìn)行再投資的方式,,都有著驚人的相似之處,。

  去年6月,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了“半導(dǎo)體和數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略”,,表示半導(dǎo)體在數(shù)字革命中的作用,并不像20世紀(jì)70年代的石油或工業(yè)革命中的蒸汽機(jī)那樣,,而是“工業(yè)中的大米,,對(duì)所有行業(yè)都至關(guān)重要和不可替代的”——這個(gè)比喻結(jié)合了對(duì)國家生存的呼喚——每個(gè)人都需要大米才能生存,以及日本作為世界上生產(chǎn)最高國際標(biāo)準(zhǔn)大米的國家之一的自豪感,。

  日本半導(dǎo)體工業(yè)的岌岌可危

  與歐洲一樣,,日本有嚴(yán)重的脆弱性,但也有關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì),。與美國相比,,與臺(tái)灣韓國的強(qiáng)大制造能力相比,上述關(guān)乎生存的提法,,反映了日本半導(dǎo)體工業(yè)的衰落,。根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的數(shù)據(jù),日本在世界半導(dǎo)體市場(chǎng)的份額從1990年的50%,,下降到今天的10%,。在同樣的三十年里,歐洲半導(dǎo)體的產(chǎn)能份額也經(jīng)歷了類似的急劇下降,,從44%下降到9%,。

  日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的既定目標(biāo)是到2030年保持10%的市場(chǎng)份額。根據(jù)政府的戰(zhàn)略文件,,這將需要相當(dāng)大的投資——高達(dá)5萬億日元(380億歐元),。這比美國目前正在討論的520億美元政府資金要少,低于歐盟為支持歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而出臺(tái)的政策工具的組合:歐盟將其7500億歐元的復(fù)蘇計(jì)劃的20%用于數(shù)字轉(zhuǎn)型(盡管其中只有一部分將資助歐洲半導(dǎo)體公司的項(xiàng)目),;歐盟還在建立一個(gè)公私合營的半導(dǎo)體聯(lián)盟,,以確保更多的投資,并正在準(zhǔn)備第二個(gè)關(guān)于微電子的歐洲共同利益的重要項(xiàng)目,。但是,,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的數(shù)字只是一個(gè)估計(jì),而不是一個(gè)批準(zhǔn)的預(yù)算,,日本將調(diào)整到與歐洲和美國相當(dāng)?shù)囊?guī)模,。

  經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省對(duì)日本半導(dǎo)體衰退背后原因的分析是清晰和直接的,認(rèn)為在某種程度上,,這是美國在1986年的貿(mào)易談判中強(qiáng)加給日本的:《美日半導(dǎo)體協(xié)議》中,,日方做出了反傾銷保證,,以及在五年內(nèi)向外國生產(chǎn)商開放日本半導(dǎo)體市場(chǎng)20%的份額條款。

  然而,,更決定性的是,,日本工業(yè)在上世紀(jì)80年代末錯(cuò)過了兩次轉(zhuǎn)型。它沒有投資于邏輯芯片,,而是選擇專注于DRAM存儲(chǔ)芯片,,而此時(shí)美國工業(yè)恰恰放棄了存儲(chǔ)而專注于計(jì)算能力。結(jié)果,,日本公司在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域面臨著韓國企業(yè)的激烈競(jìng)爭,。而且,就像歐洲一樣,,日本錯(cuò)過了集成電路(IC)設(shè)計(jì)和IC制造之間橫向分工的列車,。這種轉(zhuǎn)變起源于硅谷和臺(tái)灣:加州見證了無晶圓廠巨頭的崛起,博通(Broadcom),、高通(Qualcomm)和英偉達(dá)(NVIDIA)憑借為消費(fèi)設(shè)備設(shè)計(jì)的新處理器,,搶占了全球價(jià)值鏈的上游;臺(tái)積電(TSMC)于1987年創(chuàng)建了代工模式,,在不斷創(chuàng)新制造能力的基礎(chǔ)上,,耐心地建立了全球領(lǐng)先地位。另一方面,,日本沒能保持原有企業(yè)的巨頭地位,也沒有創(chuàng)造新的巨頭企業(yè),。

  日本的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)

  上世紀(jì)80年代末的遺留問題已經(jīng)難以推翻重來,,但日本和歐洲一樣,原本可以感到欣慰的是,,全球價(jià)值鏈?zhǔn)歉鶕?jù)市場(chǎng)參與者的理性原則組織的,,相互依存確保了準(zhǔn)入。然而,,現(xiàn)在已經(jīng)不是這樣了,,新冠肺炎疫情導(dǎo)致全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈嚴(yán)重中斷,中美科技戰(zhàn)爭也改變了日本的威脅評(píng)估,。

  目前的短缺已經(jīng)敲響了警鐘,。由于目前的供應(yīng)短缺,2021年全球汽車行業(yè)可能損失高達(dá)1100億美元,。這影響了日本龐大的汽車業(yè),,盡管由于2011年日本東北部地震和海嘯后采取的彈性措施,日本汽車業(yè)比歐洲汽車制造商準(zhǔn)備得更充分,。例如,,豐田就完全受益于其芯片儲(chǔ)備政策,。如今,從智能手機(jī)到服務(wù)器和電信硬件,,短缺已經(jīng)擴(kuò)大到數(shù)字經(jīng)濟(jì)中更大范圍的產(chǎn)品,。對(duì)日本來說,地緣政治競(jìng)爭,,而不是自然災(zāi)害或全球健康危機(jī),,是需要解決的新風(fēng)險(xiǎn)。

  這與歐盟強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)略自主性形成了鮮明的對(duì)比,。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的出發(fā)點(diǎn)是日本在國際體系中的相對(duì)實(shí)力,,以及日本抵御地緣政治沖擊的需要。為了滿足這一需求,,日本的政策應(yīng)將其定位為全球供應(yīng)鏈中不可或缺的參與者:日本本身應(yīng)該擁有咽喉要塞,,使自己免受敵對(duì)勢(shì)力的影響。在這種情況下,,日本希望在與美國和歐洲的三角相互依存關(guān)系中成為一個(gè)不可或缺的伙伴,。這種堅(jiān)決的西向展望是一種戰(zhàn)略選擇。

  而其他三個(gè)亞洲半導(dǎo)體參與者也是日本選擇這種戰(zhàn)略的部分原因:臺(tái)灣是重要的合作伙伴,,韓國主要是作為存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭者,,而中國的競(jìng)爭力越來越大。

  具有一定諷刺意味的是,,經(jīng)過歷史的曲折,,中國故意傾銷導(dǎo)致日本半導(dǎo)體行業(yè)部分破產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn),如今已被日本認(rèn)真考慮,,而35年前,,日本正是因?yàn)榘雽?dǎo)體傾銷行為受到美國的貿(mào)易制裁。時(shí)代完全變了,,在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)極度依賴進(jìn)口的情況下,,中國制定了全球領(lǐng)導(dǎo)的愿景。隨著中國不可避免地迎頭趕上,,一旦在半導(dǎo)體行業(yè)突破某些瓶頸,,中國將獲得巨大的戰(zhàn)略影響力。日本在2010年成功地阻止了中國稀土出口的斷供威脅,,但半導(dǎo)體可能會(huì)造成更大的損害,。

  這種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)致了一個(gè)在歐洲也聽到的合乎邏輯的結(jié)論:最重要的是擁有扼制點(diǎn)和培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)。顧名思義,,日本的集成器件制造商(IDMs,,即設(shè)計(jì)和生產(chǎn)半導(dǎo)體的公司),就像歐洲的公司一樣,,并不以掌握半導(dǎo)體制造的尖端節(jié)點(diǎn)為目標(biāo),。東芝,、富士通、日立和三菱的半導(dǎo)體分公司的故事,,與歐洲三大IDM公司意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics),、英飛凌(Infineon)和恩智浦(NXP)的故事相似。沒有臺(tái)積電,,并不意味著它們的業(yè)務(wù)沒有蓬勃發(fā)展,,它們?cè)谖⒖刂破鳌鞲衅骱凸β拾雽?dǎo)體方面仍處于世界領(lǐng)先地位,。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省建議投資于研發(fā)和資本支出,,以保持日本在功率半導(dǎo)體和傳感器領(lǐng)域的高度競(jìng)爭力。對(duì)于用于汽車工業(yè)和智能工廠的微控制器,,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省呼吁供應(yīng)鏈多樣化,,以保持日本的高市場(chǎng)份額。日本在許多半導(dǎo)體材料領(lǐng)域擁有50%的市場(chǎng)份額,,這是一張強(qiáng)有力的牌,。2019年,當(dāng)它對(duì)出口到韓國的光刻膠實(shí)施限制時(shí),,表明已經(jīng)準(zhǔn)備好打這張牌,。

  日本和歐洲對(duì)先進(jìn)晶圓代工廠的討論

  日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的戰(zhàn)略文件強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)邏輯半導(dǎo)體在國內(nèi)生產(chǎn)的重要性,歐洲的觀察家們對(duì)這個(gè)問題非常熟悉:自去年以來,,對(duì)于是否要在歐洲建立一個(gè)跨越7納米制造工藝門檻的先進(jìn)晶圓代工廠,,持肯定和否定意見的人進(jìn)行了激烈的辯論。

  歐洲最先進(jìn)的晶圓廠,,在德累斯頓,,使用22納米的工藝技術(shù)。日本最先進(jìn)的晶圓代工工藝是40納米,。很快,最前沿的將是2納米——臺(tái)灣剛剛批準(zhǔn)了臺(tái)積電在新竹的新工廠建設(shè),。由于最先進(jìn)的邏輯處理器的市場(chǎng)基本上是最先進(jìn)的消費(fèi)數(shù)字設(shè)備,,如iPhone,歐洲的許多工業(yè)企業(yè)認(rèn)為,,補(bǔ)貼先進(jìn)的晶圓廠將是在浪費(fèi)公共資金,。他們的觀點(diǎn)被Global Foundries在德累斯頓的最先進(jìn)晶圓廠的負(fù)責(zé)人很好地捕捉到了,他說:“我們相信,,從55納米到22/12納米的德累斯頓技術(shù)區(qū)間,,將為歐洲工業(yè)在2035年后所需的90%的芯片提供解決方案。我們已經(jīng)準(zhǔn)備好或正在開發(fā)未來15年所需的解決方案”,。

  這個(gè)問題有兩個(gè)不同的方面,。一個(gè)是在需求激增或海外供應(yīng)中斷時(shí),,為歐洲和日本汽車及其他創(chuàng)新半導(dǎo)體工業(yè)消費(fèi)者保持穩(wěn)定的供給,因此,,不需要跨越7納米的門檻,,但有更先進(jìn)的本地晶圓廠將緩解設(shè)計(jì)者的壓力,因?yàn)樗麄優(yōu)樽约旱漠a(chǎn)品尋求更高的性能,。

  另外一方面則是要考慮二十年后的產(chǎn)業(yè)格局會(huì)是什么樣子,。從這個(gè)角度來看,先進(jìn)制造業(yè)的問題是不能被忽略的,。5年后,,使用7納米及以下工藝的邏輯芯片將集中在韓國、美國和臺(tái)灣,。由于技術(shù)轉(zhuǎn)讓的限制,,中國仍將面臨技術(shù)瓶頸,但它將盡其所能克服這些障礙,。在日本和歐洲,,將會(huì)有更多的IC設(shè)計(jì)公司需要先進(jìn)的工藝制造。

  它們可以從臺(tái)積電購買芯片,,包括可能從其位于亞利桑那州新的5納米芯片廠購買,。三星和英特爾也可能提供選擇。但生產(chǎn)中斷的風(fēng)險(xiǎn)是存在的,,尤其是在全球需求可能超過晶圓廠產(chǎn)能的情況下,。

  這讓歐洲和日本面臨同樣的困境:它們是否應(yīng)該專注于現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)并擁有關(guān)鍵點(diǎn)?它們是否應(yīng)該優(yōu)先支持尖端集成電路設(shè)計(jì)者的出現(xiàn),,以便在本土創(chuàng)造對(duì)先進(jìn)制造工藝的需求,?即使日本和歐洲市場(chǎng)目前規(guī)模太小,無法消化產(chǎn)能,,它們是否應(yīng)該在假定此類產(chǎn)品存在全球市場(chǎng)的情況下,,補(bǔ)貼臺(tái)積電或英特爾建造先進(jìn)晶圓廠?

  這些問題的答案將決定歐洲和日本未來在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的地位,。它們都打算加大對(duì)中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的研發(fā)和創(chuàng)新支持,。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的文件強(qiáng)調(diào)了“超越摩爾”的研究,目標(biāo)是創(chuàng)造出在單一芯片中結(jié)合邏輯,、內(nèi)存和傳感器功能的電路,。摩爾定律指出,集成電路中晶體管的數(shù)量大約每兩年翻一番,,并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)描述和預(yù)測(cè)了工業(yè)流程的微型化,。但是2納米(一塊芯片上兩個(gè)晶體管之間的距離)可能是該定律的物理極限,而新的前沿領(lǐng)域是在一塊芯片上的垂直整合層。長期以來,,超越摩爾也一直是歐洲企業(yè)和研究中心的優(yōu)先事項(xiàng),。

  但歐盟和日本目前在處理這一問題上有一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別。日本已經(jīng)確定了與臺(tái)積電建立長期關(guān)系的方向,,起步階段規(guī)模相對(duì)較?。欢鴼W盟正在考慮各種選擇,,在撥付公共資金時(shí),,仍可能優(yōu)先考慮先進(jìn)的邏輯集成電路設(shè)計(jì),而非制造,。

  今年早些時(shí)候,,臺(tái)積電宣布在東京附近的筑波投資一個(gè)受補(bǔ)貼的研發(fā)中心,該設(shè)施匯集了約20家日本公司和日本領(lǐng)先的研發(fā)公共機(jī)構(gòu)——日本先進(jìn)產(chǎn)業(yè)科學(xué)與技術(shù)研究所(AIST),,致力于先進(jìn)制造業(yè)的垂直整合?,F(xiàn)在看來,臺(tái)積電在日本建造首個(gè)晶圓代工廠的計(jì)劃幾乎暢通無阻,,臺(tái)積電董事長Mark Liu證實(shí),,該公司目前正處于“在日本建立一家專業(yè)技術(shù)工廠的盡職調(diào)查過程”。日經(jīng)亞洲最近報(bào)道稱,,該工廠將于2023年投入運(yùn)營,,主要使用28納米技術(shù)為索尼生產(chǎn)圖像傳感器。這不是先進(jìn)的邏輯芯片,,但這是與臺(tái)積電重建日本半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的又一步,。

  臺(tái)積電與日本的談判,比與德國的“非常早期階段”更為深入,,臺(tái)積電最終可能會(huì)在德累斯頓投資,,以回應(yīng)德國工業(yè)的需求。但日本的做法表明,,支持一個(gè)行業(yè)的現(xiàn)有優(yōu)勢(shì),,并不一定排除對(duì)大型工業(yè)項(xiàng)目的追求。




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