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日本半导体有什么了不起的?-国际黄金

来源:正大期货  2023-05-05 13:16

日本半导体早已不复上世纪八十年月之勇,但野心依旧。4月25日,日本政府对本土半导体公司Rapidus提供2600亿日元追加津贴,加上之前的700亿日元,共投入3300亿日元专攻2nm制程手艺[1]。此外,该国最近还追随美国脚步,最先对23种半导体装备举行出口管制。

那么,现在的日本事实有什么了不起的,凭什么摩拳擦掌限制中国半导体产业,各个领域生长的真真相形若何,对国产半导体产业又有哪些启示?

从低价推销,到一蹶不振

在纺织品、钢铁、彩电、汽车、半导体等多领域中,日本曾显示出强劲国际竞争力,使美国倍感压力,导致双方发作多次商业摩擦[2]。这在日本半导体生长史上尤为突出,分为追随赶超、盛极转衰、重塑优势多个时期。[3]

日本半导体起步异常早,1951年就通过了《工业相助法案》,彼时晶体管已问世二十年,天下各国无一不在探索更为小型化的电子电路,直至1958年杰克·基尔发现集成电路,行业才算真正步入正轨[4]。这段时期,日本半导体生长一直与美国存在差距,真正生长是自战后经济苏醒最先。

20世纪60年月,“买买买”是那时日企的代名词。1953年,索尼向美国西屋电气引入晶体管手艺专利,将试制一颗晶体管成本从11美元降至1958年的0.5美元;1959年,索尼、NEC、三洋、东芝等企业一年便生产了8650万颗晶体管,比起源地美国还要多[3];1962年,日本电气从美国仙童购置平面光刻工艺。要知道,那时东京电子厂工人月薪不到30美元,而美国则高达380美元,低人工成本加买过来的手艺,让日本半导体生长速率异常惊人。[5]

固然,单纯买手艺造芯片,永远也不能能追上市场需求。20世纪70年月前期,日本盘算机产业仍落伍美国10年以上,或许日本也意识到,这种打法并不能与美国公司形成强有力竞争,以是将眼光转移到VLSI(超大规模集成电路)上。简朴注释来说,集成电路规模越大,就意味着同样面积容纳元件数越多,手艺也就越先进。

怎么做VLSI?唯有砸钱。1970年~1977年,日本半导体制造装备的研发资金占研发总支出的比例,从2%提升至26%[6]。而其中最为要害的一次投资,是在1976年,日本政府筹集720亿日元,指导日立、日本电气、富士通、三菱、东芝、NEC六大公司实行VLSI(超大规模集成电路)设计,集中精神攻坚DRAM(动态随机存储器),同时另外两个实验室(CDL和NTIS)也同步在较小的细分市场中对设计和装备举行前瞻性应用研究,仅四年,VLSI研究协会便申请了1000项专利,其中601项取得了专利权[7],同时开发出电子束光刻(EBL)手艺,为半导体制造铺平蹊径,而EBL最终由阿斯麦(ASML)、尼康(Nikon)和佳能(Canon)三家公司实现商业化。

在VLSI延续不停研发投入下,20世纪70年月末期,日本险些与美国同时推出64K DRAM,日本为了占领更多市场,开启降价促销,引发天下半导体市场凶猛震惊。就拿64K DRAM来说,日本一年就将其价钱从28美元降到6美元。[7]

市场数据从来都不会骗人,20世纪80年月初期美国无疑被日本低价推销计谋反超,而且职位还在不停攀升。1984年,日本率先研制出1MB DRAM;1986年日本存储器市占率一度高达65%,美国则只有30%;1988年,日本包揽了全球半导体销售额的51%[6]。再从那时公司的销售额情形来看,1980年~1988年,NEC年销售额从38亿美元提升至219亿美元,而美国GTE则从99.8亿美元提升至164.6亿美元,增速显著低于日本。

云云形式,使焦虑的美国无法坐视不管,并将日本视为*的竞争对手。

1985年,美国半导体行业协会以日本半导体产业存在非正常装备投资为由,对日本出口美国的价值3亿美元的芯片征收100%责罚关税。

1986年,英特尔等多家半导体公司团结推动政府制订为期五年的《日美半导体协定》,向日本实行限制性入口配额、高关税、限制美国企业对日本出口芯片装备和质料等一系列制裁,日本郁闷被美国完全排挤市场之外,作出让步。

1987年,美国又确立半导体制造手艺科研团结体(SEMATECH),加大对半导体的投入。

1991年,日美续签的《日美半导体协议》中,明确要求美国生产的芯片必须在日本拥有20%的市场份额[8]。但反观日本政府,则对半导体行业支持力过活渐虚弱,此前积累的优势逐渐蚕食殆尽。[9]

20世纪90年月,半导体行业不再囿于IDM(设计、制造、封装测试一体化)这种商业模式,最先分化为Foundry(晶圆代工)、Fabless(设计)等高度专业化的公司,台积电便降生于1987年,成为*家纯晶圆代工企业。这一时期,日本政府以为企业不应重复投资建设制造基础设施,转而将更多产能移向设计端。

2001年,日本团结11家公司斥资3亿多美元确立日之丸铸造厂,旨在推动日本半导体产业从IDM走向Fabless。虽然这项行动最初简直对半导体行业有利,但却削弱了制造商的多样性,导致产业结构难以顺应未来的竞争环境。此外,彼时日企研发投入大大削减,带来一系列连锁反映。2005年,政府更是呼吁日立、东芝和瑞萨三家公司团结确立65nm工厂,最终,三家公司一致以为共享工厂难以实现商业化,而在2006年竣事了这项提议。[6]

自此之后,日本的半导体产业就一蹶不振,2012年3月,松下、索尼、夏普三家公司赤字总额到达16000亿日元以上[10]。同年,日本引以为傲的存储厂商尔必达和车载半导体巨头瑞萨相继陷入谋划危急。

从市场排名上来看,1985年日本前10名市场份额占全球60%,而到2019年,天下IC(半导体元件产物)市场销售额中,美国以55%以上占比位居*,韩企达21%,而日企则仅占6%,且无一家日本半导体企业进入天下前10名[2]。到现在,虽然日本在质料、装备等上游依旧掌握*话语权,但在全球半导体市场份额上仅占10%。[11]

天下前10名半导体厂商及其产值转变[2]

十年河东十年河西,虽然曾经风景无限,但现在,半导体已沦为日本的政治道具。2019年,日本限制向韩国出口氟化聚酰亚胺、光刻胶和高纯氟化氢3种半导体工艺质料,而韩国在氟化聚酰亚胺、光刻胶、高纯度氟化氢三种质料上对日本依赖度划分高达93.7%、91.9%、43.9%[12],一度打乱韩国半导体行业历程,直到2023年双刚刚杀青息争。[13]

2023年3月,日本又称从7月最先将把6类23种高端半导体制造装备(14nm~10nm制程以下)加入到对华出口管制工具,涉及芯片清洁、沉积、光刻、蚀刻等环节,东京电子(Tokyo Electron)、迪恩士(SCREEN)和尼康(Nikon)等数十家日本企业或将受管制影响。[14]

日本没有就此躺平,依然梦想着再次重回*,为了实现这个目的,日本在近两年推出两个行动:一方面让台积电进入日本,2021年宣布的7740亿日元半导体津贴中,其中6140亿日元将会用于支援台积电(TSMC)的熊本工厂和铠侠的四日市工厂;另一方面通过电装、索尼、NTT、NEC、软银、铠侠、三菱UFJ银行8家大型日企确立的Rapidus,攻克最新的2nm和1nm工艺制程手艺。至今,为了生长半导体,日本设计的津贴规模已达2万亿日元。[15]

虽然现在日本竭尽全力地重金砸向半导体,然则否行之有用,谁都无法判断。需要指出的是,地缘政治摩擦之下,半导体职位凸显,现在去不津贴半导体,只会使日本经济远景加倍渺茫。

吃着“老本”的质料和装备

历史崎岖,又错失占领市场*时机,现在日本的半导体行业仍靠细分领域驻足。

在制造上落伍的日本,现在更为注重市场较小、利润率相对更低,但手艺难度又较大的质料和装备领域。由于这些领域过于细分,加之对手艺基础要求高,大型半导体公司鲜有涉猎,看似在夹缝中求生的日本,现在形成了怪异的垄断墙。[16]

CSET数据显示,2021年日本EDA、IP核、设计、Fab(晶圆代工)、ATP(assembly test and packaging,组装、测试、封装)在全球市场占比均小于即是10%,相关领域竞争力弱,而上游晶圆、制造装备、封测装备领域则全球*[17]。尚有数据显示,耐久以来,日本装备市场份额占全球市场靠近四成,质料市场则占靠近六成。[18]

按领域分类的全球半导体市场名目[17]

晶圆制造中涉及的质料包罗硅片(38%)、掩膜版(13%)、电子特气(13%)、CMP质料(13%)、光刻胶(12%)、湿化学品(5%)、靶材(2%),日企则实现了半导体质料全笼罩。

硅片:产线投入大、折旧用度高、毛利率颠簸凶猛且多签署耐久供货协议(LTA),信越化学(Shin-Etsu)和胜高(Sumco)合计市场份额耐久跨越50%;[19]

掩膜:45nm是分水岭,比45nm更为先进的制程晶圆厂普遍由自己的专业工厂生产,而成熟制程则偏向选用第三方掩膜厂商产物以获得更好的成本,大日本印刷(DNP)、凸版印刷(Toppan Photomask)、豪雅(Hoya)三家日企*市场统治力,SKE则在平板显示用掩膜拥有20.2%市场份额;[20]

电子特气:电子特气对纯度要求极高,大阳日酸则包揽了18%的全球市场,详细到我国半导体用电子气体,关东电化、中央硝子、昭和电工等日企显示出极强统治力;[21]

CMP质料:CMP抛光液方面,日立化成和富士美(Fujimi)两家公司合计市场份额耐久保持在20%以上,CMP抛光垫方面,美国杜邦耐久占有跨越80%的市场份额,而日本Fujibo、JSR则占有个位数市场;[22]

光刻胶:属能手艺壁垒质料,工艺庞大,纯度要求高,认证周期为2~3年,日本的东京应化、JSR、富士、信越化学、住友化学均为主流厂商,除美国杜邦外,当前可生产EUV光刻胶的均为日本企业;[23]

湿化学品:下游领域应用多、手艺门槛高、更新换代快、功效性强、附加性强,日企拥有27%的全球市场份额,包罗关东化学公司、三菱化学、京都化工、住友化学等;[24]

靶材:在所有行业中,半导体用靶材对纯度要求最高,日矿金属市占率则到达30%,东曹市占率达20%,2021年日本靶材占有16%中国大陆半导体产能。[25]

从市场端来看,半导体质料市场需求强劲,但受制需求,远景*不确定性,相关企业极有可能受到打击。TechCet数据显示,2022年半导体质料市场约660亿美元,相比2021年需求增进8%,CMP研磨垫、特种气体、前驱体质料、SOI晶圆等质料细分市场同比增进跨越两位数。2023年内存开工率下降将抑制前驱体质料、特种气体、清洁化学剂、电容器质料等市场,而10nm以下先进制程节点会是2023年质料产量主要增进点。[26]

谁还记得「国产最贵」8848手机?

日本半导体质料代表公司及现状(数据均为可追溯最近数据)[27]~[36],制表丨果壳硬科技

芯片制造历程中,涉及的制造装备包罗薄膜沉积装备(27%)、刻蚀装备(22%)、量测装备(13%)、光刻机(20%)、化学机械抛光CMP装备(4%)、洗濯装备(4%)、涂胶显影机(3%)、热处置装备(3%)、离子注入装备(3%)、去胶装备(1%)[37],日本基本掌握所有装备,而国产装备在海内市场仅占17.2%。[38]

好比,东京电子(TEL)是万能手,掌握多数半导体制造装备且拥有高市占率,尼康(Nikon)、佳能(Canon)是阿斯麦(ASML)以外少数可生产先进光刻机的企业,爱德万测试(Advantest)、日立高科(Hitachi High-Tech)、Lasertec的检测和丈量装备具备强市场统治力,东京周详(Accretech)、迪斯科(DISCO)晶圆切割装备竞争强劲,日本荏原CMP装备、芝浦固晶装备也在市场有一席之地。

日本半导体装备代表公司及现状(数据均为可追溯最近数据)[39]~[47],制表丨果壳硬科技

从市场数据来看,2022年半导体装备领域,日企约占全球30%市场份额[48]。Tech Insights数据显示,2021年日企半导体装备总销售额为3.4万亿日元,其中东京电子(TEL)排名第三、爱德万测试(Advantest)排名第六、迪恩士(SCREEN)排名第七、美国泰瑞达(Teradyne)排名第八、Kokusai Electric排名第九、日立高科(Hitachi High-Tech)排名十二,佳能(Canon)排名十四、迪斯科(DISCO)排名十五。[49]

全球半导体装备份额增进稳固,日企则异常依赖中国市场。SEMI讲述显示,2022年全球半导体制造装备出货金额相较2021的1026亿美元增进5%,创下1076亿美元的历史新高[50]。而2022年日本向中国大陆出口的半导体制造装备金额则跨越8200亿日元,且中国大陆是日企的*大出口目的地,占其出口总额的31%。[51]

2021年前15半导体装备供应商[49]

从中游IC来看,日企更善于制造被动元器件,这些器件也大多依赖质料手艺优势,好比铝电解电容、陶瓷电容等。

此外,日产芯片笼罩局限小、企业少,但在特定领域仍占有优势。好比,索尼在图像传感器芯片方面位居天下首位,由NEC、日立制作所、三菱电机半导体部门合并而成的瑞萨电子在车载半导体方面也具有全球*优势,铠侠是全球六大NAND Flash厂商之一。[52]

日本主要IC企业,制表丨果壳硬科技

除了上述公司,日本也存在许多隐形冠军。Ferrotec是日本半导体装备和质料供应商,其零部件洗净营业、半导体周详石英营业在中国市占率划分到达60%、40%,其热电半导体制冷器、真空密封件、功率半导体基板、半导体石英制品、周详陶瓷制品、探针板用可切削陶瓷、硅熔接产物全球市占率划分到达35%、65%、10%、15%、11%、90%、90%[53];味之素供应了全球99%的ABF载板相关质料[15]。此外,旭化成(Asahi-Kasei)、揖斐电(IBIDEN)、三井化学、昭和电工、新光电工业、长濑产业、日本电气硝子、芝浦等也是主要的半导体公司。[54]

国产不应走日本的老路

站在阴影里的日本半导体,再次绚烂并非易事,专家剖析注释,以现现在日本的生长情形来讲,重回20世纪80年月水平,将是至少780亿美元的投资,以填补20多年投资上的不足,而且除此之外已别无他法。[55]

不外与之相悖的是,日企一直异常守旧,尤其在半导体上,许多企业曾履历惨败,因此,哪怕收到大量订单,也不会容易选择扩产,反而更追求成为“小而美”的公司。[56]

以现在半导体整体需求下行趋势来看,日企在装备、质料上的优势已最先逐渐弱化,坐吃老本已行不通。半导体装备协会(SEAJ)数据显示,停止2023年2月,日本半导体装备销售额延续五个月下降,同时SEAJ预计日本今年半导体装备销售额将降至近3.5万亿日元,年降幅5%,为四年来首次下降。[57]

不止云云,日企谋划效率逐渐下降,2022年《IMD天下竞争力年鉴》中,日本综合竞争力从2018年第25位下降至第34位(在63个国家和区域中),纵览近20年,日企排名国际竞争力已从20位以后下降至30位以后,谋划效率相关指标均在40名以后。[58]

日本天下竞争力相关数据[58]

事实上,日本半导体曾经的处境与国产半导体异常类似,短期崛起,并被美国无理打压,虽然我们无法从源头制止外国收紧限制,但从中吸收履历:

日本对生产模式转变缺乏敏感性,顽固地坚持了在研发和生产中选用垂直生产模式,难以知足市场需求,久而久之市场便镌汰了这些日企的产物;[59]

日本没有捉住市场潮水,不仅没有重视微处置器(CPU)、蜂窝移着手艺以及智能手机等市场,同时日本式的手艺至上主义渐遭瓶颈,导致日企愈发无法跟上市场生长节奏;[9]

日本产业链系统韧性不足,缺乏高端制程制造工艺,仅可生产40nm的低端产物,与上游竞争优势形成二元悖论;[3]

凭空捏造式生长并不能造出先进手艺,只有“引进来、走出去”才气提高竞争力;

《日美半导体协议》中,“外国产物要占日本市场份额的20%”这一条成为美国杀手锏,不停要求日本开放市场,而中国也应引以为戒,认清相关条款危害,小心美国图谋。[59]

对于日本滥用出口管制措施,中国半导体协会示意:中日半导体产业相互依赖、相互促进,中国在上游质料制品、部件、封装领域具备优势,拥有厚实的半导体产物应用场景和*半导体市场,而日本在半导体装备、质料、特定半导体产物、硬件集成等方面具有优势,接纳管制只会进一步削弱日企在国际市场的竞争力。[60]

岂论若何,日本躺着吃老本的日子早已远去,走着相似历史的国产半导体也应追叱责新的打法。

References

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[18] 刘春燕.日本半导体产业:绚烂不再 优势仍存[N].经济参考报,2021-09-06(002)

[19] 平安证券:半导体质料系列讲述(二):半导体硅片篇.2022.8.17.

[20] 国海证券:借力国产替换东风,海内半导体质料加速进阶.2022.11.26.

[21] 东莞证券:电子化学品系列讲述之一,电子特气国产替换空间广漠.2023.4.27.

[22] 天风证券:看好 CMP 质料与装备生长时机.2022.6.20.

[23] 浙商证券:光刻胶:半导体产业焦点卡脖子环节,海内厂商蓄势待发.2022.11.13.

[24] 开源证券:国产湿电子化学品龙头,努力扩产,远景可期.2021.11.12.

[25] 国金证券:靶材龙头产能扩建,乘半导体行业东风而起.2022.9.20.

[26] TechCet:2022 Semiconductor Materials Market Concludes as Another Solid Year Amid Rising Economic Challenges.

[27] 集成电路质料研究:日本部门半导体质料厂商梳理.2023.3.17.

[28] 中商情报局:2022年中国半导体硅片行业产业链上中下游市场及企业剖析.2022.10.14.

[29] 中商情报局:2022年中国光刻胶产业链全景图上中下游市场及企业剖析.2022.8.5.

[30] 半导体综研:行业看法|信越化学概览:六大营业惠及工业消费 半导体质料引领科技生长.2021.10.21.

[31] 半导体综研:行业看法|日本SUMCO概览:全球第二大硅片供应商.2021.10.13.

[32] 中国化信新质料:历史性时机与挑战并存,湿电子化学品国产化任重道远.2020.8.24.

[33] 华经情报网:国产芯片掩膜:冷门赛道的狂热梦想.2022.10.31.

[34] 天风证券:半导体光刻相关质料供需主要,国产替换全力加速中.2022.12.1.

[35] 知日社区:豪雅株式会社—那些不为人知的日本龙头企业(一).2022.2.27.

[36] 东方财富证券:半导体质料系列之二:电子气体,集成电路的血液.2022.5.23.

[37] 长城国瑞证券:行业处于国产替换初期,2022年装备需求强劲.2022.5.19.

[38] 铁君:日本限制政策剑指中国 规避制裁是自欺欺人.2023.4.4.

[39] 东京电子(TEL)2022年报:

[40] 深圳新益昌科技股份有限公司:首次果然刊行股票并在科创板上市招股说明书.2021.4.23.

[41] 芯智讯:2021年全球十五泰半导体装备厂商:美日占有11家,中国仅1家上榜!市场需求兴旺,但供应受限.2022.6.10.

[42] 芯智讯:日本将限制23项半导体装备出口!对中国半导体产业影响几何?.2023.3.1.

[43] 光电子先导院:【先导深度】——半导体装备行业深度:市场驱动因素及展望剖析、装备细分及相关公司深度梳理.2023.4.12.

[44] 中银证券:半导体装备专题之量测年报.2021.2.17.

[45] 国海证券:半导体划片机国产替换领头羊.2022.2.16.

[46] 中泰证券:华海清科:国产 CMP 龙头,横向拓展打造平台型公司.2023.4.3.

[47] 国元证券:半导体测试机,商业模式优质空间大.2022.1.8.

[48] Tech Insights:SEMICON Japan 2022 to Spotlight Innovations Driving Semiconductor Industry Growth.

[49] Tech Insights:2021 Top Semiconductor Equipment Suppliers.

[50] SEMI:2022年全球半导体装备出货金额到达1076亿美元,创历史新高.2023.4.13.

[51] 全球网:日本各界盘算半导体“禁令”结果.2023.4.3.

[52] 经济参考报:日本半导体产业:绚烂不再 优势仍存.2021.9.6.

[53] 晶凯资源:【晶凯资源|行业考察】揭秘全球半导体装备及质料隐形冠军:日本Ferrotec|中欣晶圆.2021.5.31.

[54] 半导体行业考察:日本半导体的隐形冠军.2021.6.23.

[55] 华尔街日报:Japan Once Led the World in Microchips. Now, It’s Racing to Catch Up.2022.8.4.

[56] 集微网:日本拟对华限制光刻胶出口?海内投资者莫过于恐慌.2023.3.10.

[57] 集微网:日本半导体装备销售额延续五个月下降.2023.4.10.

[58] IMD:

[59] 李浩东.日本半导体产业生长得失以及对中国的启示[J].中国经贸导刊(理论版),2018,(17):16-19.

[60] 中国半导体行业协会:就日方设计扩泰半导体制造装备出口管制局限,中国半导体行业协会严正声明.2023.4.28.




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