《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Rapidus能否協(xié)助日本半導(dǎo)體成功復(fù)興

2025-01-13
來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
關(guān)鍵詞: Rapidus 日本半導(dǎo)體

提及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),首先想到的為頭部的歐美,、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣,,很少有人能想到日本,,但在上世紀(jì)末,,日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)曾一度占到全球產(chǎn)值的45%,,也是當(dāng)時(shí)世界上最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)國(guó),,全球十大半導(dǎo)體企業(yè)中,,就有六個(gè)出自日本。那么,,曾經(jīng)稱霸全球的日本半導(dǎo)體,,為何一度從神壇跌落?讓我們從事件的時(shí)間順序來詳述,。

01 借勢(shì)啟航

20世紀(jì)40年代,,日本產(chǎn)業(yè)正處于重建之際,美國(guó)處于自身利益和制衡國(guó)家的考慮,,積極向日本轉(zhuǎn)移先進(jìn)技術(shù),,日本就此開始全方位復(fù)制美國(guó)的半導(dǎo)體技術(shù)。

1953 年,,索尼的前身東京通信 2.5 萬美元的價(jià)格從美國(guó)西屋電氣引入晶體管技術(shù),。1955年,東京通信成功制造出TR-55 ,,TR-55 是日本第一臺(tái)真正的便攜式收音機(jī),,它的成功使東京通信工業(yè)株式會(huì)社的運(yùn)營(yíng)進(jìn)入正軌,并讓公司擺脫了劣質(zhì)產(chǎn)品的標(biāo)簽,,為后來索尼成為高質(zhì)量精良產(chǎn)品的同義詞奠定了基礎(chǔ),。

1962年,日本電氣(NEC)向美國(guó)仙童(Fairchild Semiconductor)購(gòu)買平面光刻工藝,,標(biāo)志著日本正式擁有集成電路制造能力。引入該工藝后,,NEC的集成電路產(chǎn)量暴增,,并開始生產(chǎn)當(dāng)時(shí)十分先進(jìn)的大規(guī)模集成電路。

1972 年,,卡西歐推出了世界上第一款使用芯片的個(gè)人用計(jì)算器,。Casio Mini售價(jià)僅為1萬日元左右,這款計(jì)算機(jī)憑著質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,,僅上市十個(gè)月就賣出了100萬臺(tái),,靠消費(fèi)電子累積了大量財(cái)富后,日本不滿足與這種簡(jiǎn)單晶體管的生產(chǎn)方式。

日本政府意識(shí)到半導(dǎo)體的重要性之后,,調(diào)動(dòng)了幾乎日本全部的大型工業(yè)企業(yè)進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè),。

在政府支持下,日本開始存儲(chǔ)芯片生產(chǎn)技術(shù)和工藝上發(fā)力,,

NEC率先進(jìn)入 DRAM 存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域,,推出了 2K 容量的產(chǎn)品。隨后NEC,、富士通,、三菱、 東芝,、日立共同設(shè)立了研究所,,技術(shù)共享,極大促進(jìn)了日本存儲(chǔ)芯片的發(fā)展,。 不久后,,日本公司開始進(jìn)軍美國(guó)市場(chǎng),面對(duì)日本產(chǎn)品的強(qiáng)勁沖擊,,美國(guó)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)不再明顯,,美國(guó)人當(dāng)時(shí)是這樣形容的: 1981年到1985年,當(dāng)日本開始崛起的時(shí)候,,美國(guó)的半導(dǎo)體企業(yè)就像冰淇淋在夏天融化一樣迅速地瓦解,。

DRAM時(shí)代集成電路批量生產(chǎn)的特性,恰巧契合日本人極其擅長(zhǎng)生產(chǎn)目標(biāo)明確,,需要精細(xì)工藝的技術(shù),。例如日本壟斷級(jí)的清洗設(shè)備,壟斷的秘訣是液體材料的非標(biāo)準(zhǔn)化,,設(shè)備與液體的整合屬于隱性知識(shí),,日本人在這方面非常擅長(zhǎng)。也因此日本形成了在DRAM產(chǎn)業(yè)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)一把抓的全產(chǎn)業(yè)鏈模式,。

在日本的猛烈進(jìn)攻下,,1981年AMD凈利潤(rùn)下降三分之二,半導(dǎo)體虧損1100萬美元,,第二年英特爾辭退2000名員工,。幾年后,英特爾虧損1.73億美元,,是其上市以來的首次虧損,,該公司關(guān)閉了其全部的7座芯片工廠,并宣布退出DRAM存儲(chǔ)業(yè)務(wù),,岌岌可危,。在英特爾最危急的時(shí)刻,,IBM伸以援手,購(gòu)買了其12%的債券保證現(xiàn)金流,,助英特爾順利渡過難關(guān),。

于是,在20世紀(jì)80年代后期,,日本半導(dǎo)體的市場(chǎng)份額超過了美國(guó),。1980至1986年,美國(guó)占全球芯片市場(chǎng)的比重從61%下降到43%,,而日本則由26%上升至44%,。1986年,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球市場(chǎng)份額首次超過美國(guó),,躍居世界第一,。

02 市場(chǎng)洗牌

當(dāng)意識(shí)到被日本反超后,美國(guó)迅速采取行動(dòng),。1985 年,,美國(guó)指控東芝秘密向蘇聯(lián)出售四臺(tái)精密機(jī)床。1987 年 6 月,,美國(guó)通過 “東芝制裁法案”,,取消一系列采購(gòu)合同,并禁止東芝的所有產(chǎn)品向美出口 2 至 5 年,。1986 年,,美國(guó)以日本半導(dǎo)體企業(yè)在美傾銷芯片為由,威脅對(duì)日本進(jìn)行貿(mào)易制裁,。美國(guó)政府根據(jù)《1974 年貿(mào)易法》第 301 條款,,對(duì)日本半導(dǎo)體產(chǎn)品展開調(diào)查,指責(zé)日本半導(dǎo)體企業(yè)存在傾銷行為,,即以低于成本的價(jià)格在美國(guó)市場(chǎng)銷售產(chǎn)品,,搶占美國(guó)企業(yè)的市場(chǎng)份額。

美國(guó)和日本簽訂了《日美半導(dǎo)體協(xié)定》,。該協(xié)定主要包括兩個(gè)部分,,一是日本半導(dǎo)體企業(yè)必須停止在美國(guó)市場(chǎng)的傾銷行為;二是日本要開放國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體市場(chǎng),,保證美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)品在日本市場(chǎng)的份額達(dá)到 20%,。這一協(xié)定的簽訂,標(biāo)志著美國(guó)開始通過政治和貿(mào)易手段來抑制日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。

該協(xié)定使得日本半導(dǎo)體企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)擴(kuò)張的步伐受到限制,擾亂了其原有的節(jié)奏,,導(dǎo)致其錯(cuò)失了整個(gè)計(jì)算機(jī)發(fā)展時(shí)代,。同時(shí),,這一時(shí)期計(jì)算機(jī)市場(chǎng)中大型機(jī)開始向個(gè)人計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變,市場(chǎng)發(fā)生改變,,工藝要求不再像之前般嚴(yán)苛,,這使得日本半導(dǎo)體的成本優(yōu)勢(shì)受到?jīng)_擊,日企之前生產(chǎn)的高質(zhì)量DRAM變成了資源的浪費(fèi),,而此前為IBM等大型機(jī)公司提供內(nèi)存的質(zhì)量要求基本都是在25年起步,,而對(duì)于個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)來說,電子消費(fèi)品的使用壽命周期大大縮短,。前面提到,,日本人有獨(dú)屬于自己的經(jīng)營(yíng)模式,即便在受到市場(chǎng)更新迭代的沖擊下,,日本人也對(duì)自己的經(jīng)營(yíng)模式深信不疑,,過去二十多年形成的技術(shù)文化難以被撼動(dòng),依然堅(jiān)持極致的良品率,。

禍不單行,,1990 年日本泡沫經(jīng)濟(jì)破裂,經(jīng)濟(jì)遭受重創(chuàng),。這使得日本半導(dǎo)體企業(yè)的投資大幅削減,,1991 年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)設(shè)備投資減少 40%,資金的短缺嚴(yán)重影響了企業(yè)的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)能擴(kuò)張,。

但與此同時(shí),,該協(xié)定也并未給美國(guó)帶來其預(yù)期的利益。由于英特爾退出DRAM市場(chǎng),,市場(chǎng)上存儲(chǔ)芯片變得一片難求,,導(dǎo)致價(jià)格飆升,而此時(shí),,韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣敏銳地嗅到了這一商機(jī),,紛紛涌入美國(guó)存儲(chǔ)市場(chǎng),日本產(chǎn)品逐漸失去競(jìng)爭(zhēng)力,。1991年簽訂了第二份美日半導(dǎo)體協(xié)議,,1992年,日本進(jìn)入了衰落期,,而這一年,,也是美國(guó)再次奪得世界半導(dǎo)體寶座的那一年。

如果說日本是憑著美國(guó)基礎(chǔ)研究的紅利以舉國(guó)體制超越了美國(guó),,那么韓國(guó)也是如此,。在日本簽定協(xié)定的同一時(shí)期,韓國(guó)半導(dǎo)體趁機(jī)起步,,逆周期投資,,引進(jìn)日本半導(dǎo)體技術(shù)人員,,成立全球調(diào)研團(tuán)隊(duì),1983年,,韓國(guó)政府啟動(dòng)“半導(dǎo)體工業(yè)振興計(jì)劃”,,為半導(dǎo)體企業(yè)提供了3.5億美元的貸款,政府希望通過大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),,改變韓國(guó)主要以勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),,提高產(chǎn)品的附加值和技術(shù)含量。

在 “半導(dǎo)體工業(yè)振興計(jì)劃” 的推動(dòng)下,,韓國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)的技術(shù)水平迅速提高,。1992 年三星推出世界第一個(gè) 64M DRAM,1996 年又開發(fā)出第一個(gè) 1GB DRAM,,,逐漸在 DRAM 和 NAND Flash 等存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域成為全球領(lǐng)先企業(yè),。形成了以三星電子和SK海力士等為核心的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群。這些企業(yè)在半導(dǎo)體設(shè)計(jì),、制造,、封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)緊密合作,帶動(dòng)了上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,如半導(dǎo)體材料,、設(shè)備制造等產(chǎn)業(yè)也在韓國(guó)逐漸興起。

日本并不甘心就這樣在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中沒落下去,。面對(duì)市場(chǎng)份額被不斷擠壓,、美國(guó)的打壓以及韓國(guó)等地的崛起,日本決定反擊,,成立爾必達(dá)就是其中關(guān)鍵的一步,。

1999 年,在日本政府想要重振產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下,,日立和 NEC 把各自的 DRAM 業(yè)務(wù)合并,,成立了爾必達(dá)。爾必達(dá)整合了技術(shù),、人才,、設(shè)備等資源,想打造出一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的半導(dǎo)體企業(yè),。剛成立時(shí),,爾必達(dá)靠著原來企業(yè)積累的技術(shù),做出的 DRAM 產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性都不錯(cuò),,成功進(jìn)入戴爾,、索尼、東芝等電腦廠商的供應(yīng)鏈,,訂單不少,,讓日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又有了點(diǎn)起色,。

但沒多久,問題就來了,。2008 年金融危機(jī)爆發(fā),半導(dǎo)體市場(chǎng)需求大幅下滑,,產(chǎn)品價(jià)格暴跌,,爾必達(dá)收入銳減,資金鏈非常緊張,。同時(shí),,日元升值,出口產(chǎn)品利潤(rùn)越來越少,,成本壓力更大了,。

為活下去,爾必達(dá)到處找辦法,。2009 年,,它成了日本《產(chǎn)業(yè)再生法》修正案的受益者,拿到 300 億日元公共資金和 1000 億日元日本政策投資銀行融資,。有了錢,,爾必達(dá)加大研發(fā)投入,想做出高端產(chǎn)品,,在高端 DRAM 市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟,,不和韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣的產(chǎn)品在中低端競(jìng)爭(zhēng),。

可是,,競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手沒給它機(jī)會(huì)。三星,、SK 海力士等韓國(guó)企業(yè)發(fā)展很快,,技術(shù)更新、產(chǎn)能擴(kuò)張都很猛,,不斷推出新 DRAM 產(chǎn)品,,還降價(jià)搶占市場(chǎng)。爾必達(dá)因?yàn)橘Y金和規(guī)模有限,,漸漸跟不上,,越來越吃力。到 2012 年,,爾必達(dá)撐不下去了,,向東京地方法院申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù),日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)興的希望也變得渺茫,。

03 復(fù)興新程

盡管爾必達(dá)的破產(chǎn)讓日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)興之路蒙上陰霾,,但日本并未徹底放棄,。進(jìn)入 21 世紀(jì),尤其是近年來,,日本重新燃起斗志,,多管齊下扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),試圖重回行業(yè)巔峰,。

2010 年起,,日本政府設(shè)立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)振興基金,計(jì)劃在未來 5 - 10 年內(nèi)投入海量資金,,向本土半導(dǎo)體企業(yè)與前沿科研項(xiàng)目精準(zhǔn)“輸血”,。就拿攻克下一代半導(dǎo)體關(guān)鍵材料——碳化硅(SiC)及氮化鎵(GaN)在大規(guī)模量產(chǎn)中的技術(shù)壁壘來說,2013 年,,政府聯(lián)合豐田,、索尼等行業(yè)巨頭,首次向相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)注入高達(dá) 30 億日元的資金支持,。彼時(shí),,電動(dòng)汽車、5G 基站等高端制造業(yè)已初露鋒芒,,對(duì)高性能芯片的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),,日本搶先布局,志在率先突破新材料技術(shù)瓶頸,,進(jìn)而在新興市場(chǎng)奪得先機(jī),。

2015 年之后,為吸引外資,、促進(jìn)國(guó)際合作,,日本政府更是動(dòng)作頻頻,出臺(tái)一系列頗具吸引力的優(yōu)惠政策,。通過簡(jiǎn)化審批流程,、給予稅收優(yōu)惠等方式,積極向英特爾,、臺(tái)積電等國(guó)際半導(dǎo)體領(lǐng)軍企業(yè)拋出橄欖枝,。終于,在 2021年,,臺(tái)積電與索尼半導(dǎo)體2021年宣布在當(dāng)?shù)亟⒕A廠,。此后幾年間,隨著工廠逐步落成,、運(yùn)營(yíng)步入正軌,,上下游配套產(chǎn)業(yè)如同雨后春筍般蓬勃發(fā)展,一條完整且極具活力的產(chǎn)業(yè)鏈在熊本縣逐漸成型。

在技術(shù)研發(fā)路徑選擇上,,日本采取“差異化創(chuàng)新”策略,,避開與韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣在傳統(tǒng) DRAM,、NAND Flash 等成熟領(lǐng)域的白熱化競(jìng)爭(zhēng),,轉(zhuǎn)而深耕模擬芯片、傳感器芯片等細(xì)分領(lǐng)域,。羅姆半導(dǎo)體便是其中典型代表,,其在汽車電子用模擬芯片領(lǐng)域潛心鉆研數(shù)十載,自 2000 年起,,已累計(jì)積累大量核心技術(shù)專利,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于全球各大汽車品牌的電子控制系統(tǒng),,憑借卓越性能與高可靠性,,在全球汽車芯片市場(chǎng)占據(jù)顯著份額。

與此同時(shí),,民間企業(yè)自發(fā)抱團(tuán),,聯(lián)合組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,東芝,、索尼,、瑞薩等多家企業(yè)攜手,致力于整合此前分散的研發(fā)力量,,將矛頭對(duì)準(zhǔn)量子計(jì)算芯片,、超精密光刻技術(shù)等前沿技術(shù)難題。聯(lián)盟搭建的共享研發(fā)平臺(tái)于 2014 年正式上線運(yùn)營(yíng),,各成員企業(yè)紛紛將自身技術(shù)專長(zhǎng)與研發(fā)數(shù)據(jù)匯聚其中,,科研人員打破企業(yè)壁壘協(xié)同合作,技術(shù)突破的速度明顯加快,。以新一代存儲(chǔ)芯片技術(shù)研發(fā)為例,,2016 年,東芝的閃存技術(shù)與索尼的芯片設(shè)計(jì)能力深度融合,,經(jīng)過近兩年的艱苦攻關(guān),,到 2018 年便成功推出一款讀寫速度遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品的新型存儲(chǔ)芯片原型,在行業(yè)內(nèi)引起不小震動(dòng),。

同年,,為吸引海外高端人才回流,日本政府適時(shí)推出“半導(dǎo)體人才特別簽證”,,提供優(yōu)厚待遇與良好科研環(huán)境,。政策推出后的短短兩年間,諸多曾效力于歐美半導(dǎo)體巨頭的日本籍專家受此吸引,紛紛歸國(guó),,為本土產(chǎn)業(yè)注入新鮮活力,。

去年11月,日本首相石破茂提出,,政府將在2030財(cái)年前提供至少10萬億日元(約合4688億元人民幣)的支持,,來推動(dòng)該國(guó)半導(dǎo)體和人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。相較AI牽涉面較廣,,日本政府的半導(dǎo)體政策也被一致視作“日本半導(dǎo)體國(guó)家隊(duì)” Rapidus的利好,。Rapidus原本是2022年軟銀、索尼,、豐田等8家日本大公司籌辦的半導(dǎo)體制造公司,,此前日本政府也在考慮將政府資助建造的工廠和設(shè)備轉(zhuǎn)讓給公司,換取Rapidus股權(quán),。

目前Rapidus的北海道工廠計(jì)劃在2027年投產(chǎn)2納米芯片,,已余去年年底接收ASML極紫外光刻機(jī)設(shè)備。公司預(yù)計(jì)要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)需要投資5萬億日元,,去掉9200億日元的政府補(bǔ)貼,,剩下的錢得靠市場(chǎng)籌集。軟銀,、索尼等現(xiàn)有股東已經(jīng)表示會(huì)追加投資,,富士通也有可能入股。

隨著籌備工作的持續(xù)推進(jìn),,Rapidus 若能按計(jì)劃在 2027 年順利實(shí)現(xiàn) 2 納米芯片的投產(chǎn),,將極大提升日本在全球高端芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。這不僅能滿足本土對(duì)極致性能芯片的需求,,還能憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)打開國(guó)際市場(chǎng),,重新在全球半導(dǎo)體價(jià)值鏈的頂端站穩(wěn)腳跟。屆時(shí)有望吸引更多上下游企業(yè)與之合作,,進(jìn)一步強(qiáng)化日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的集群效應(yīng),。

盡管前路崎嶇,Rapidus 承載著日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)興的厚望,,每一步前行都備受矚目,。若各項(xiàng)舉措落地生效,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有望逐步擺脫困境,,重回世界舞臺(tái)中央,,再次成為全球半導(dǎo)體格局中不可忽視的力量,改寫近年來的發(fā)展頹勢(shì),。但全球半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅猛,,技術(shù)迭代,、市場(chǎng)波動(dòng)等不確定因素始終高懸,日本能否如愿,,尚待時(shí)間給出答案,。


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