【深1度】日本壟斷半導體材料真相：其實是日本心中永遠的痛

繼近期三星太子李在镕飛往日本緊急解決關(guān)鍵半導體材料斷供問題后，有媒體報道，韓國另一大半導體存儲芯片制造商海力士也坐不住了，其CEO李錫熙在上周日(7月21日)也飛赴日本，和日本合作伙伴商討如何解決斷供問題。

海力士CEO李錫熙海力士CEO李錫熙

韓國兩大半導體廠老板先后被逼得出面救火，強大的韓國半導體產(chǎn)業(yè)在日本的鎖喉功面前，似乎都成了紙老虎，有媒體更是因此直呼日本惹不起。

然而，如果追根朔源，就會發(fā)現(xiàn)，被認為是行業(yè)優(yōu)等生的日本半導體材料(包括設(shè)備)企業(yè)，實際都是日本心中永遠的痛。它們的優(yōu)秀，遠不如我們想象中的炫目。

1、芯片戰(zhàn)遺產(chǎn)

1955年，索尼公司創(chuàng)始人盛田昭夫和井深大花2500美元，從AT&T下屬的貝爾實驗室購買到晶體三極管的專利許可，開始制造半導體收音機。日本的半導體產(chǎn)業(yè)由此起步。

從1970年代到1980年代，日本半導體產(chǎn)業(yè)迎來了興盛期，半導體存儲特別是DRAM(電腦內(nèi)存)成為了日本第一產(chǎn)業(yè)，曾經(jīng)的霸主美國被拉下馬。1986年，日本半導體芯片占全球份額的40%，在DRAM領(lǐng)域最高則占據(jù)了80%的份額。

當時英特爾的主業(yè)正從DRAM切換到CPU，CPU還未成為引領(lǐng)行業(yè)的產(chǎn)品，因此全球半導體芯片生產(chǎn)的重心逐漸偏向日本硅島(九州島)。

相對于CPU來說，DRAM的結(jié)構(gòu)簡單得多，進入門檻不高，變成一種拼制造的產(chǎn)業(yè)，日本幾乎有點實力的公司都爭相擠入DRAM。在日本半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰時期，既有NEC這種老牌的半導體廠商，也有做家電的松下和煉鋼鐵的新日鐵這樣的奇葩新人。

比較惹眼的是新日鐵，主業(yè)是傻大黑粗的鋼鐵，和半導體沒半毛錢關(guān)系，也要來分一杯羹，不僅要搶DRAM蛋糕，連半導體材料也不放過，毫不猶豫地進入了硅晶圓業(yè)務(wù)，2003失敗退出后，2009年又進入碳化硅晶圓領(lǐng)域，期望在功率半導體底板材料領(lǐng)域有所作為，并且還頗有雄心壯志，其董事長石山照明在媒體上放話，要成為僅次于美國可瑞(Cree)公司的企業(yè)。美國可瑞(Cree)公司是誰?碳化硅晶圓市場的領(lǐng)投羊企業(yè)，石山照明的意思自然是，做不了行業(yè)老大，做行業(yè)老二可以吧。

總之，隨著日本半導體芯片奠定在全球的江湖地位后，配套的日本半導體材料和設(shè)備也崛起為一支強勢力量。

沾半導體芯片光的還有日本傳統(tǒng)制造業(yè)，電子計算器、家電、照相機、汽車、手機(功能機)、顯示器等產(chǎn)業(yè)相繼崛起，幾乎每一個都把美國相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)摁在地上摩擦。可以說，在半導體芯片的引領(lǐng)下，整個日本制造業(yè)實現(xiàn)了騰飛。

日本半導體芯片完美演繹了什么叫“一人得道，雞犬升天”。

但是，隨著上世紀80年代中期爆發(fā)的日美貿(mào)易摩擦，加之韓國和中國臺灣搶占機會，日本半導體芯片很快由盛轉(zhuǎn)衰，并基本銷聲匿跡。在今天半導體產(chǎn)業(yè)的牌桌上，僅剩美國、韓國、中國臺灣和中國大陸。

說白了，今天日本的半導體材料和半導體設(shè)備產(chǎn)業(yè)，其實就是日美芯片戰(zhàn)后的遺產(chǎn)，但其影響力早已不及當年。

2、壟斷，沒有想象中強大

時至今日，網(wǎng)上有不少贊揚日本在半導體行業(yè)壟斷地位的文章，尤其日本祭出斷供韓國三星、海力士等殺器，殺得韓國半導體產(chǎn)業(yè)措手不及后，認為韓國半導體產(chǎn)業(yè)是紙老虎，惹不起日本。

真實的情況到底如何呢?

韓國在半導體芯片(主要是DRAM和NANDA等半導體存儲領(lǐng)域)制造、半導體顯示(OLED顯示屏)、芯片代工等行業(yè)的全球領(lǐng)先地位，大家有目共睹，這里略去不談。

這里只說日本。

隨著東芝存儲被美國貝恩資本收購，日本在半導體芯片領(lǐng)域可以說基本上全盤失敗(CPU芯片制造和設(shè)計被美國掌控)，即使配套的半導體材料和設(shè)備制造，也遠非想象中的全面領(lǐng)先。

半導體設(shè)備中，銷售額最高的主要有8個品類，從高到低分別為：曝光設(shè)備(代表為光刻機)、干法刻蝕設(shè)備、清洗和干燥、晶圓檢測、PCVD、濺射設(shè)備、勻膠顯影機和CMP裝置。

其中，日本占據(jù)優(yōu)勢壟斷地位的有清洗、干燥設(shè)備和勻膠顯影機三大項。

但是，在整個半導體設(shè)備行業(yè)中，清洗、干燥設(shè)備和勻膠顯影機的市場空間并不大，三者之和僅相當于曝光設(shè)備的市場容量。

市場容量最大的是曝光設(shè)備，而在這個舞臺上，第一主角是荷蘭的ASML(阿斯麥)，僅它一家占據(jù)的市場份額就超過80%，佳能和尼康則是遠離舞臺中央的配角。論吃相的話，ASML在桌上大口吃肉，尼康、佳能則在桌下?lián)屖矨SML嘴里掉下的碎肉。

市場容量僅次于曝光設(shè)備的，是干法蝕刻設(shè)備，市場霸主為美國泛林研發(fā)和AMAT，很難看到日本廠商的影子。

上世紀80年代初，日本九州全島的半導體芯片產(chǎn)值占到日本40%的份額。但隨著日本在芯片業(yè)的潰退，被譽為“硅島”的九州島地位也在下降，2005年在九州進行生產(chǎn)的半導體企業(yè)還有650家，7年之后已經(jīng)下滑到僅209家。

說過半導體設(shè)備，接著說半導體材料。

半導體材料品類繁多，可以成為日本人手中王炸的，有高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰胺。至于其它半導體材料，日本需要和美國、歐洲和韓國“排排坐，分果果”，吃不了獨食。

簡單說，日本在半導體設(shè)備和材料市場表現(xiàn)優(yōu)秀，只是幾棵樹木的優(yōu)秀，不是整片森林的出色。

而且，細究起來，日本企業(yè)在這些小眾市場取得的壟斷地位充滿了辛酸，是日本半導體企業(yè)節(jié)節(jié)潰退后的剩余資產(chǎn)，而不是主動進攻占下的地盤。換句話，我們局外人眼中的優(yōu)等生，其實是一個讓日本人心痛的存在。

3、缺陷不小的日本工匠精神

湯之上隆在日本半導體行業(yè)從事技術(shù)研發(fā)16年，在日本半導體處于巔峰的1987年入行，先后在日立半導體部門和內(nèi)存大廠爾必達工作，親眼見證了1990年前后，隨著日本半導體芯片產(chǎn)業(yè)崩潰，配套的半導體設(shè)備和材料也一同由巔峰滑落。

他把這一現(xiàn)象稱為“共同退化”。

在湯之上隆看來，本世紀之初爆發(fā)的光刻機之戰(zhàn)，尼康慘敗于ASML或許可以一窺日本工匠精神的局限。

2004年之前，尼康占據(jù)光刻機市場超過50%的市場份額，被譽為“設(shè)備業(yè)界王者”，但在關(guān)鍵的技術(shù)路線選擇上犯下錯誤：當“干式微影技術(shù)”在“浸入式光刻技術(shù)”面前已無成本和技術(shù)優(yōu)勢時，尼康依然拒絕了臺積電的要求，繼續(xù)擁抱“干式微影技術(shù)”。

盡管也和阿斯麥基本同時發(fā)布新品，但尼康的產(chǎn)品相比阿斯麥的應(yīng)用成本更高，結(jié)果臺積電、三星和英特爾都相繼成為阿斯麥客戶。光刻機本來是小眾市場，有限的幾個大客戶倒戈之后，尼康從光刻機王者寶座跌落，阿斯麥就此走上占據(jù)8成市場的壟斷之路。

半導體光刻機被稱為“史上最精密的機器”，尼康的半導體光刻機“NSR-1505G2A”被載入了日本國立科學博物館的重要科學技術(shù)史資料中，可見光刻機曾經(jīng)在日本半導體產(chǎn)業(yè)中的重要地位。圖片/尼康博物館

湯之上隆認為，阿斯麥打敗尼康，不僅僅靠押對了技術(shù)路線，還靠模塊化和標準化的外包模式，使生產(chǎn)的光刻機保持在極小的誤差范圍內(nèi)，而且每臺機器的誤差范圍全部相同，而尼康(包括佳能)的產(chǎn)品則是每臺的誤差范圍都不一樣。結(jié)果就是，阿斯麥的設(shè)備無論吞吐量(每小時處理的晶圓片數(shù))還是稼動率(實際產(chǎn)出數(shù)量與可能的產(chǎn)出數(shù)量的比值)，都高過日本設(shè)備。

三星、臺積電這些晶圓代工的后起之秀企業(yè)，對光刻機的需求和NEC、日立等傳統(tǒng)芯片制造廠商完全不同，十分重視光刻機的吞吐量和稼動率，因此阿斯麥的產(chǎn)品更合胃口，雙方很快一拍即合。阿斯麥還引入臺積電、三星、英特爾等客戶入股，以股權(quán)為紐帶，加強合作關(guān)系，這種創(chuàng)新的營銷手段在日本半導體設(shè)備廠商那里，簡直是天方夜譚，不可想象。

湯之上隆認為，日本企業(yè)太容易墨守成規(guī)，不知變通，為了所謂的技術(shù)常常把工藝工序搞得很復雜，推高產(chǎn)品成本，很容易在技術(shù)更新?lián)Q代時被淘汰。

這就是日本工匠精神的局限。

4、日本半導體競爭力在哪?

日本工匠精神的本質(zhì)在擅長模仿創(chuàng)新，簡單說就是站在別人的肩膀上拼精細的制造，拼持久的技術(shù)改良。從晶體管、DRAM芯片、液晶顯示器到晶圓等，無一不是在硅谷完成從0到1的發(fā)明后，再由日本進行從2到3的技術(shù)改良和精細制造，從而大規(guī)模商業(yè)化。

最明顯的例子是2000年芯片內(nèi)的連線材料從鋁轉(zhuǎn)換到銅，當時銅互聯(lián)技術(shù)早在三年前就由IBM實驗室研制成功，全球半導體企業(yè)紛紛開始量產(chǎn)工藝嘗試，包括臺積電也未能成功，還連累幾家手機芯片設(shè)計公司倒閉，最后是富士通和NEC等日本芯片制造商拔得頭籌，最先掌握銅布線量產(chǎn)工藝。

但現(xiàn)在富士通、NEC等芯片業(yè)務(wù)的墳頭草都有一丈高了，臺積電卻已成長為業(yè)界的加州巨杉。

為何會出現(xiàn)如此令人瞠目結(jié)舌的結(jié)局?關(guān)鍵就在于，日本企業(yè)在DRAM領(lǐng)域，憑先進工藝制造和品質(zhì)打敗了硅谷，內(nèi)心有一種“日本工藝技術(shù)水平世界第一”的自負，使得富士通和NEC只知道在先進制造工藝上發(fā)力，全然不顧外界市場變化，結(jié)果虧損嚴重，不僅將搶自臺積電的訂單悉數(shù)回吐，最后還將晶圓代工廠賣給臺積電。

反觀臺積電，雖然最初制造工藝不及日本廠商，但它聚合了芯片IP提供商(ARM)、芯片設(shè)計公司、芯片設(shè)計工具供應(yīng)商、物流體系等要素，打造出一個有利于經(jīng)營的生態(tài)系統(tǒng)，使得臺積電能維持近30%的凈利潤率，能夠全面抵消日本對手的工藝優(yōu)勢，逐漸贏得競爭優(yōu)勢。

可以說，日本半導體產(chǎn)業(yè)成于工匠精神，最終也敗于工匠精神。

日本的工匠精神發(fā)源于傳統(tǒng)制造業(yè)，講究個人經(jīng)驗的積累和沉淀，在精細復雜的工序基礎(chǔ)上改進生產(chǎn)品質(zhì)，因此如果所在行業(yè)的技術(shù)更新?lián)Q代時間長、競爭不是慘烈級別，那么，日本人將會保持強勁競爭力，這也是日本在汽車、半導體材料領(lǐng)域仍然長袖善舞的原因。

上世紀80年代，一位法國女性在聽SONY隨身聽。隨著日本半導體芯片的興盛，日本消費電子產(chǎn)品也征服了全球市場。圖片/視覺中國。

以日本這次斷供韓國的高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰胺為例，它們很難從材料逆向分析出制造技術(shù)，提高了競爭的門檻。同時，這些材料的制造不僅需要精細的工藝過程和操作步驟，更需要大量時間去沉淀經(jīng)驗，這恰好又位于日本人的優(yōu)勢區(qū)間。三種材料中，用于制造高性能半導體的高純度氟化氫，需要將雜質(zhì)濃度控制在低于萬億分之一，而其中的雜質(zhì)砷僅靠溫度分離很難清除，需要特殊方法。至于方法有多特殊有多難，日本人有時間和耐心去琢磨，一點一點降低雜質(zhì)濃度。

讓日本人更爽的是，半導體芯片在摩爾定律的驅(qū)使下，基本兩年換一代，這個節(jié)奏快到日本人接受不了，而半導體材料，自從晶體三極管發(fā)明以來，就沒有改變過，不用擔心被不知道從哪個角落冒出的對手用顛覆式創(chuàng)新干翻，日本人可以慢工出細活地改進制造工藝。

但是，清洗干燥設(shè)備、勻膠顯影機和CMP等屬于設(shè)備領(lǐng)域，為何日本也擁有優(yōu)勢呢?答案是這些設(shè)備要發(fā)揮性能，需要和用到的液體材料如洗滌液、研磨漿等進行極其細致的整合，有時甚至液體材料和和設(shè)備需要針對每個工廠進行特別定制，很難標準化和模塊化，恰好也便于日本企業(yè)自由自在地發(fā)揮。

5、卡韓國脖子，不怕搬石頭砸自己的腳?

總的來說，日本目前在半導體材料和設(shè)備方面的競爭優(yōu)勢，既是全球半導體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勝劣汰的結(jié)果，日本的優(yōu)勢早已不復當年風光，也是日本的整體企業(yè)文化(工匠精神)與市場結(jié)合的產(chǎn)物，經(jīng)歷了歲月的錘煉，因此在相當長的時間內(nèi)，日本在上述領(lǐng)域仍會保持優(yōu)勢。

但產(chǎn)業(yè)鏈的游戲規(guī)則是，不管你有多重要，只要能被人替代，你就有出局的可能，上世紀末的內(nèi)存大戰(zhàn)中，正是美國人找來韓國人替代日本人重組產(chǎn)業(yè)鏈，才導致日本在內(nèi)存市場的慘敗。

因此，當日本人斷供韓國時，韓國的本能反應(yīng)就是建立自己的半導體材料供應(yīng)體系，計劃每年投入1萬億韓元(約合人民幣58.8億元)，推進對半導體材料、零部件和設(shè)備的研發(fā)。三星也公開表示，要在韓國本土建立高純度氟化氫工廠，以實現(xiàn)關(guān)鍵原材料的自主可控。

難道精明的日本人搬起石頭砸中的卻是自己的腳?日本人當然不會這么傻，在向韓國扔出王炸時，他們早已看準了中國龐大的市場需求。目前，中國的半導體芯片國產(chǎn)化率不到20%，每年芯片進口額超過原油，而中國半導體芯片國產(chǎn)化率的提升已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略，由此產(chǎn)生的市場遠超韓國。這也是日本不怕得罪韓國的原因。

所以，你不得不佩服日本人的精明。【責任編輯/江小白】

來源：魔鐵的世界

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