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CMIC:全球芯片供應吃緊,問診日本芯片焦慮癥

發布時間:2021-12-10 11:10:59

來源:賽迪-中國電子報

作者:許子皓

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  【CMIC訊】11月9日,臺積電與索尼半導體聯合宣布,雙方將在日本熊本縣合資建立新公司——日本尖端半導體生產公司(JASM)。新公司將從2022年開始建造,計劃于2024年完工,使用22納米和28納米的制程工藝,產能為每月生產12英寸晶圓4.5萬片,以滿足汽車、影像傳感芯片以及其他受到全球芯片短缺影響的芯片品類的供應需求。初期投入資金預計為70億美元,并得到了日本政府的支持。
  
  曾經站在世界半導體產業之巔的日本,雖然目前在半導體材料、設備領域仍然擁有強大話語權,但在全球芯片供應吃緊、供應鏈頻頻被攪亂的情況下,日本也患上了芯片焦慮癥。日本政府表示,要通過吸引外資企業和促進投資來強化半導體產業基礎,把半導體定位于支撐產業基礎的“國際戰略物資”。11月8日,日本政府將在2021年的補充預算中拿出數千億日元,為在日本本土建立的芯片工廠提供補貼。
  
  日本半導體的巔峰時刻
  
  半導體產業誕生之初,美國身為創始者,一直保持著領先地位。冷戰期間,美國給予了日本大量先進技術的授權,其中就包括晶體管技術。但讓美國沒想到的是,1959年日本晶體管年產量就達到了8000萬顆以上,成為世界第一,1960年產量突破1億顆,正式統治了這一領域。從20世紀60年代開始,日本政府便抓住機會,傾全國之力,從政策、財力、物力等各個方面全面支持半導體產業。
  
  1962年,NEC獲得了仙童半導體公司的技術授權,獲得了集成電路的批量制造工藝。在日本政府的領導下,NEC將相關技術分享給了三菱等公司,使得日本真正擁有制造芯片的能力。1976年,日本政府使用“官產學”三位一體的科研體系,聯合日立、富士通、NEC、三菱及東芝五家公司向銀行籌集400億日元共同設立國家性科研機構超大規模集成電路技術研究所——VLSI技術研究所。
  
  賽迪顧問集成電路中心高級咨詢顧問池憲念向《中國電子報》記者指出,日本政府提出的“官產學”三位一體的科研體系是明智之舉,集三方優勢進行項目攻關,有效地促進了半導體產業的迅速發展。并且,由于大部分半導體企業隸屬于大型企業,這些企業對于創新、研發的投入比重大、投入資金額增長快,因此,大企業新技術新產品的研發優勢明顯高于中小企業。而且日本在精細復雜的工序基礎上改進生產品質,拼精細的制造,拼持久的技術改良,加上專業人才集中,從而很快能夠大規模商業化。這也使得日本的半導體行業在短時間內突飛猛進,助力日本一躍成為發達國家,經濟更是成為了全球第二。
  
  日本最高光的時刻,就是日本最早專攻的DRAM內存芯片。1980年,日本研制的DRAM產品,只占全球銷量的30%,但1982年它就成為全球最大的DRAM生產國了。因為價格、品質、技術以及產量均碾壓了像英特爾、美光、AMD等美國大廠,日企迅速占據了全球市場,以至于1985年,美光被迫裁員一半,在美國政府的扶持下,苦苦支撐。1986年,英特爾的DRAM市場份額僅剩下1%,巨大的虧損讓英特爾需要裁員7200人,關閉了7座工廠來減少損失,如果IBM沒有緊急伸出救援之手,英特爾可能就此便跌入深淵了。在這之后,英特爾便退出了內存市場。
  
  1986年,日本半導體達到巔峰,全球占比80%左右。1993年,據統計,全球前十的半導體公司中,日本獨占六家。20年發展得如此一帆風順,使得日本開始自負起來,對美國的依賴也開始減少,富士通甚至打算收購仙童半導體公司80%的股份。同時,日本政府對半導體行業的重視程度也開始降低。正所謂驕兵必敗,美國一記重拳徹底粉碎了日本的半導體美夢。
  
  日美半導體之戰
  
  美國在意識到問題的嚴重性之后,硅谷的科技公司成立了美國半導體行業協會SIA來應對日本的壟斷,并不斷游說美國政府,提出了日本占據半導體市場將危害美國國家安全的理論。于是,美國政府立刻開始了對日本半導體的制裁。
  
  1986年9月,日本通產省與美國商業部簽定了以限制日本半導體對美出口和擴大美國半導體在日本市場的份額為目的的日美第一次半導體協議。1987年3月,美國政府以日本未能遵守協議為由,出臺對日本征收100%進口關稅的報復性措施。1987年5月27日,東芝事件東窗事發,美國在譴責日本的同時,對東芝公司進行了制裁。
  
  1991年6月,日美再次簽定了為期五年的新半導體協議,美國希望于1992年年底以前,外國半導體產品在日本市場占有的份額能超過20%。盡管日本強烈抵抗,但也無濟于事,日本半導體就此開始跌下神壇,美國半導體市場也因此復蘇,逐漸回暖。
  
  在被美國限制之后,日本整個半導體行業低迷,曾經輝煌的幾家芯片大廠,也逐漸離開了大眾視野,原本的市場份額被韓國等國家和地區的半導體企業所瓜分。但日本沒有破罐破摔,而是開始調整戰略,戰略的關鍵點是降低生產成本、擴大海外布局,以及占據上游材料和設備市場,形成產業鏈。這套戰略日本一直延續至今,效果顯著。
  
  材料設備日本仍全球領先
  
  最明顯的就是日本的光刻膠份額在全世界可以占到80%以上,而EUV光刻膠,只有日本企業能夠生產。其他例如半導體設備領域,有東京電子和DNS,材料領域有信越化學工業和SUMCO,幾乎將這幾個領域壟斷,這讓日本重新在全球半導體產業中站住了腳跟。
  
  池憲念向《中國電子報》記者指出,半導體是技術密集型產業,而且越往產業鏈上游核心技術越密集、越高端,尤其是半導體材料和設備領域,直接影響著整個產業鏈的中下游動向。由于日本在半導體材料和設備領域具有全球領先優勢,因此,在半導體上游領域日本仍然有很大的話語權。
  
  但日本的半導體產業想要進一步發展還需要彌補很多環節,日本的短板領域有以下兩個產業鏈環節:在IC制造領域,日本除了存儲器制造之外,在IC制造領域并不具有優勢。目前在14nm以下的IC制造高端制程未有成熟的制造廠商,相對于全球的制造水平處于競爭劣勢。在IC封測領域,全球前十大封測企業,也無日本企業。芯謀研究高級分析師張彬磊向《中國電子報》記者表示,日本半導體產業的劣勢非常明顯,除了存儲、CIS和被動無源器件等適合IDM發展的領域,日本在先進制程和VLSI等關鍵領域毫無建樹。此外日本終端廠商也逐漸沒落。
  
  張彬磊認為,日本半導體產業沒落的本質實質上是IDM模式的沒落。隨著工藝對摩爾定律的極致追求,IDM型半導體企業的資金門檻越來越高,晶圓制造代工廠應運而生。以臺積電為代表的晶圓代工廠在工藝制程上不斷追趕并反超以英特爾為代表的IDM企業,反映了IDM模式不適合主流芯片的發展趨勢。
  
  日本的優勢領域有以下三個產業鏈環節:一是半導體材料。日本半導體材料在全球半導體材料市場的占比約為六成。在整個半導體領域的19種關鍵材料中,有14種日本的產能占了全球50%以上的。如高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰胺等材料,日本具有壟斷優勢。
  
  二是半導體設備。日本在全球半導體設備市場的占比接近四成。全球15大半導體設備廠商中,日本有7家左右,日本半導體生產設備占總體份額30%左右。日本占據優勢壟斷地位的有清洗、干燥設備和勻膠顯影機三大項。
  
  三是IC設計領域。日本在存儲半導體、邏輯半導體、模擬半導體(含傳感器)和功率半導體幾個領域具有全球領先優勢,并占較大市場份額。比如,索尼公司圖像傳感器芯片位居世界首位,瑞薩電子的車用半導體和通用半導體具有領先優勢,日本三菱在IGBT模塊領域的市場占據全球第一,東芝半導體的NAND存儲器在全球保持領先。
  
  制定新的半導體增長戰略
  
  日本半導體在20世紀80年代曾立于世界之巔,后被美國趕超。IC insights最新數據顯示,最新全球半導體廠商前十當中沒有一家日本公司。1988年日本占據了世界半導體市場的50.3%,而到2021年僅占約9%,這使日本有很大動力,希望重新加強其在制造領域的話語權。
  
  5月24日,半導體企業參加的日本電子情報技術產業協會(JEITA)向經濟產業省提出建議,如果再這樣下去,10年左右時間半導體產業或將從日本消失。東京理科大學研究所若林秀樹教授指出,日本應該對半導體領域投資10萬億日元,并應該和合作的國家致力于人才培養、技術研發。
  
  6月2日,日本政府公布了增長戰略草案。在決議會上,日本政府表示,日本當前最重要的是能否通過吸引外資企業和促進投資來強化半導體產業基礎。日本把半導體定位于支撐產業基礎的“國際戰略物資”,將根據發展戰略,大幅擴充資金,加大扶持力度。
  
  11月8日,日本政府宣布,將在2021年的補充預算中拿出數千億日元,為日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)創建一個資金庫,為在日本本土建立的芯片工廠提供補貼。
  
  本次吸引臺積電在熊本建廠,正是日本加強半導體制造能力的一個嘗試。在日本政府的支持下,臺積電和索尼已經確定將投資70億美元合資在日本熊本建廠。新工廠將使用22納米到28納米的制程工藝。目前日本的制程工藝還停留在40納米以上,這對日本半導體行業來說是一次非常大的進步。臺積電或將成為新政策的第一個援助對象,可能會收到最多一半的補貼。
  
  而且新工廠還會為日本提供1500個就業崗位,張彬磊表示,這將為日本培育一批制造業人才。在此基礎上促進日本設計、制造產業的發展。池憲念認為,臺積電的建廠,會促進日本IC設計業的發展。因為本土制造廠減少了代工的運輸成本,會激活本土設計業的蓬勃發展。
  
  中日企業合作前景廣闊
  
  日本企業也在努力與中國企業合作。搶搭中國市場發展的機遇,成為日本重新加強IC產業實力的重要契機。
  
  東芝(中國)有限公司董事長兼總裁宮崎洋一在第四屆中國國際進口博覽會上表示,目前中國市場的營收在東芝整個集團中占比約為15%左右。“中國是東芝集團在海外最大的市場,對我們極為重要。”宮崎洋一認為,近30年來,中國和日本制造業企業在不同領域各有優勢,今后可以互幫互助。目前電子元器件對東芝集團在中國的營收貢獻最大,約占營收的四成左右。
  
  羅姆半導體(北京)有限公司技術中心總經理水原德健向《中國電子報》記者表示,在2021年,羅姆與吉利汽車集團建立了戰略合作伙伴關系。作為首次成果,采用了羅姆碳化硅的電控系統已被應用于目前吉利正在開發的純電動平臺。此外,羅姆與北汽新能源、聯合汽車電子以及臻驅科技分別建立了碳化硅聯合實驗室。利用羅姆的碳化硅器件,共同開發用于電動汽車驅動的逆變器以及高性能模塊等。
  
  2021年10月,正海集團有限公司與羅姆簽署合資協議,雙方計劃于2021年12月在中國成立一家主營功率模塊業務的新公司。新公司將致力于發展新能源汽車牽引逆變器用的先進功率模塊業務,開發、設計、制造和銷售使用碳化硅(SiC)功率元器件的功率模塊,并將正海集團旗下公司的逆變器技術、模塊開發技術與羅姆的模塊生產技術、先進的碳化硅芯片技術相融合,開發高效率的功率模塊。預計新公司開發的模塊產品將于2022年投入量產,并已計劃用于電動汽車領域。

責任編輯:言笑晏晏

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