日本半導(dǎo)體早已不復(fù)上世紀(jì)八十年代之勇，但野心依舊。4月25日，日本政府對本土半導(dǎo)體公司Rapidus提供2600億日元追加補貼，加上之前的700億日元，共投入3300億日元專攻2nm制程技術(shù)^[1]。此外，該國最近還跟隨美國腳步，開始對23種半導(dǎo)體設(shè)備進行出口管制。

那么，現(xiàn)在的日本究竟有什么了不起的，憑什么蠢蠢欲動限制中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，各個領(lǐng)域發(fā)展的真實情況如何，對國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又有哪些啟示？

從低價傾銷，到一蹶不振

在紡織品、鋼鐵、彩電、汽車、半導(dǎo)體等多領(lǐng)域中，日本曾表現(xiàn)出強勁國際競爭力，使美國倍感壓力，導(dǎo)致雙方爆發(fā)多次貿(mào)易摩擦^[2]。這在日本半導(dǎo)體發(fā)展史上尤為突出，分為跟隨趕超、盛極轉(zhuǎn)衰、重塑優(yōu)勢多個時期。^[3]

日本半導(dǎo)體起步非常早，1951年就通過了《工業(yè)合作法案》，彼時晶體管已問世二十年，世界各國無一不在探索更為小型化的電子電路，直至1958年杰克·基爾發(fā)明集成電路，行業(yè)才算真正步入正軌^[4]。這段時期，日本半導(dǎo)體發(fā)展一直與美國存在差距，真正發(fā)展是自戰(zhàn)后經(jīng)濟復(fù)蘇開始。

20世紀(jì)60年代，“買買買”是當(dāng)時日企的代名詞。1953年，索尼向美國西屋電氣引入晶體管技術(shù)專利，將試制一顆晶體管成本從11美元降至1958年的0.5美元；1959年，索尼、NEC、三洋、東芝等企業(yè)一年便生產(chǎn)了8650萬顆晶體管，比發(fā)源地美國還要多^[3]；1962年，日本電氣從美國仙童購買平面光刻工藝。要知道，當(dāng)時東京電子廠工人月薪不到30美元，而美國則高達380美元，低人工成本加買過來的技術(shù)，讓日本半導(dǎo)體發(fā)展速度非常驚人。^[5]

當(dāng)然，單純買技術(shù)造芯片，永遠(yuǎn)也不可能追上市場需求。20世紀(jì)70年代前期，日本計算機產(chǎn)業(yè)仍落后美國10年以上，或許日本也意識到，這種打法并不能與美國公司形成強有力競爭，所以將目光轉(zhuǎn)移到VLSI（超大規(guī)模集成電路）上。簡單解釋來說，集成電路規(guī)模越大，就意味著同樣面積容納元件數(shù)越多，技術(shù)也就越先進。

怎么做VLSI？唯有砸錢。1970年~1977年，日本半導(dǎo)體制造設(shè)備的研發(fā)資金占研發(fā)總支出的比例，從2%提升至26%^[6]。而其中最為關(guān)鍵的一次投資，是在1976年，日本政府籌集720億日元，引導(dǎo)日立、日本電氣、富士通、三菱、東芝、NEC六大公司實施VLSI（超大規(guī)模集成電路）計劃，集中精力攻堅DRAM（動態(tài)隨機存儲器），同時另外兩個實驗室（CDL和NTIS）也同步在較小的細(xì)分市場中對設(shè)計和設(shè)備進行前瞻性應(yīng)用研究，僅四年，VLSI研究協(xié)會便申請了1000項專利，其中601項取得了專利權(quán)^[7]，同時開發(fā)出電子束光刻（EBL）技術(shù)，為半導(dǎo)體制造鋪平道路，而EBL最終由阿斯麥（ASML）、尼康（Nikon）和佳能（Canon）三家公司實現(xiàn)商業(yè)化。

在VLSI持續(xù)不斷研發(fā)投入下，20世紀(jì)70年代末期，日本幾乎與美國同時推出64K DRAM，日本為了占領(lǐng)更多市場，開啟降價促銷，引發(fā)世界半導(dǎo)體市場劇烈震動。就拿64K DRAM來說，日本一年就將其價格從28美元降到6美元。^[7]

市場數(shù)據(jù)從來都不會騙人，20世紀(jì)80年代初期美國無疑被日本低價傾銷策略反超，并且地位還在不斷攀升。1984年，日本率先研制出1MB DRAM；1986年日本存儲器市占率一度高達65%，美國則只有30%；1988年，日本包攬了全球半導(dǎo)體銷售額的51%^[6]。再從當(dāng)時公司的銷售額情況來看，1980年~1988年，NEC年銷售額從38億美元提升至219億美元，而美國GTE則從99.8億美元提升至164.6億美元，增速明顯低于日本。

如此情勢，使焦慮的美國無法坐視不管，并將日本視為最大的競爭對手。

1985年，美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會以日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)存在非正常設(shè)備投資為由，對日本出口美國的價值3億美元的芯片征收100%懲罰關(guān)稅。

1986年，英特爾等多家半導(dǎo)體公司聯(lián)合推動政府制定為期五年的《日美半導(dǎo)體協(xié)定》，向日本實施限制性進口配額、高關(guān)稅、限制美國企業(yè)對日本出口芯片設(shè)備和材料等一系列制裁，日本擔(dān)心被美國完全排出市場之外，作出讓步。

1987年，美國又成立半導(dǎo)體制造技術(shù)科研聯(lián)合體（SEMATECH），加大對半導(dǎo)體的投入。

1991年，日美續(xù)簽的《日美半導(dǎo)體協(xié)議》中，明確要求美國生產(chǎn)的芯片必須在日本擁有20%的市場份額^[8]。但反觀日本政府，則對半導(dǎo)體行業(yè)支持力度日漸衰弱，此前積累的優(yōu)勢逐漸蠶食殆盡。^[9]

20世紀(jì)90年代，半導(dǎo)體行業(yè)不再囿于IDM（設(shè)計、制造、封裝測試一體化）這種商業(yè)模式，開始分化為Foundry（晶圓代工）、Fabless（設(shè)計）等高度專業(yè)化的公司，臺積電便誕生于1987年，成為第一家純晶圓代工企業(yè)。這一時期，日本政府認(rèn)為企業(yè)不應(yīng)重復(fù)投資建設(shè)制造基礎(chǔ)設(shè)施，轉(zhuǎn)而將更多產(chǎn)能移向設(shè)計端。

2001年，日本聯(lián)合11家公司斥資3億多美元建立日之丸鑄造廠，旨在推動日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從IDM走向Fabless。雖然這項舉措最初的確對半導(dǎo)體行業(yè)有利，但卻削弱了制造商的多樣性，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)未來的競爭環(huán)境。此外，彼時日企研發(fā)投入大大減少，帶來一系列連鎖反應(yīng)。2005年，政府更是呼吁日立、東芝和瑞薩三家公司聯(lián)合建立65nm工廠，最終，三家公司一致認(rèn)為共享工廠難以實現(xiàn)商業(yè)化，而在2006年結(jié)束了這項提議。^[6]

自此之后，日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)就一蹶不振，2012年3月，松下、索尼、夏普三家公司赤字總額達到16000億日元以上^[10]。同年，日本引以為傲的存儲廠商爾必達和車載半導(dǎo)體巨頭瑞薩相繼陷入經(jīng)營危機。

從市場排名上來看，1985年日本前10名市場份額占全球60%，而到2019年，世界IC（半導(dǎo)體元件產(chǎn)品）市場銷售額中，美國以55%以上占比位居第一，韓企達21%，而日企則僅占6%，且無一家日本半導(dǎo)體企業(yè)進入世界前10名^[2]。到現(xiàn)在，雖然日本在材料、設(shè)備等上游依舊掌握絕對話語權(quán)，但在全球半導(dǎo)體市場份額上僅占10%。^[11]

世界前10名半導(dǎo)體廠商及其產(chǎn)值變化^[2]

十年河?xùn)|十年河西，雖然曾經(jīng)風(fēng)光無限，但現(xiàn)在，半導(dǎo)體已淪為日本的政治道具。2019年，日本限制向韓國出口氟化聚酰亞胺、光刻膠和高純氟化氫3種半導(dǎo)體工藝材料，而韓國在氟化聚酰亞胺、光刻膠、高純度氟化氫三種材料上對日本依賴度分別高達93.7%、91.9%、43.9%^[12]，一度打亂韓國半導(dǎo)體行業(yè)進程，直到2023年雙方才達成和解。^[13]

2023年3月，日本又稱從7月開始將把6類23種高端半導(dǎo)體制造設(shè)備（14nm~10nm制程以下）加入到對華出口管制對象，涉及芯片清潔、沉積、光刻、蝕刻等環(huán)節(jié)，東京電子（Tokyo Electron）、迪恩士（SCREEN）和尼康（Nikon）等數(shù)十家日本企業(yè)或?qū)⑹芄苤朴绊憽?sup style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; overflow-wrap: break-word !important; font-size: 12px;">[14]

日本沒有就此躺平，依然夢想著再次重回巔峰，為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，日本在近兩年推出兩個舉措：一方面讓臺積電進入日本，2021年宣布的7740億日元半導(dǎo)體補貼中，其中6140億日元將會用于支援臺積電（TSMC）的熊本工廠和鎧俠的四日市工廠；另一方面通過電裝、索尼、NTT、NEC、軟銀、鎧俠、三菱UFJ銀行8家大型日企成立的Rapidus，攻克最新的2nm和1nm工藝制程技術(shù)。至今，為了發(fā)展半導(dǎo)體，日本計劃的補貼規(guī)模已達2萬億日元。^[15]

雖然現(xiàn)在日本不遺余力地重金砸向半導(dǎo)體，但是否行之有效，誰都無法判斷。需要指出的是，地緣政治摩擦之下，半導(dǎo)體地位凸顯，現(xiàn)在去不補貼半導(dǎo)體，只會使日本經(jīng)濟前景更加渺茫。

吃著“老本”的材料和設(shè)備

歷史坎坷，又錯失占領(lǐng)市場最佳時機，現(xiàn)在日本的半導(dǎo)體行業(yè)仍靠細(xì)分領(lǐng)域立足。

在制造上落后的日本，目前更為注重市場較小、利潤率相對更低，但技術(shù)難度又較大的材料和設(shè)備領(lǐng)域。由于這些領(lǐng)域過于細(xì)分，加之對技術(shù)基礎(chǔ)要求高，大型半導(dǎo)體公司鮮有涉獵，看似在夾縫中求生的日本，現(xiàn)在形成了獨特的壟斷墻。^[16]

CSET數(shù)據(jù)顯示，2021年日本EDA、IP核、設(shè)計、Fab（晶圓代工）、ATP（assembly test and packaging，組裝、測試、封裝）在全球市場占比均小于等于10%，相關(guān)領(lǐng)域競爭力弱，而上游晶圓、制造設(shè)備、封測設(shè)備領(lǐng)域則全球領(lǐng)先^[17]。另有數(shù)據(jù)顯示，長期以來，日本設(shè)備市場份額占全球市場接近四成，材料市場則占接近六成。^[18]

按領(lǐng)域分類的全球半導(dǎo)體市場格局^[17]

晶圓制造中涉及的材料包括硅片（38%）、掩膜版（13%）、電子特氣（13%）、CMP材料（13%）、光刻膠（12%）、濕化學(xué)品（5%）、靶材（2%），日企則實現(xiàn)了半導(dǎo)體材料全覆蓋。

• 硅片：產(chǎn)線投入大、折舊費用高、毛利率波動劇烈且多簽署長期供貨協(xié)議（LTA），信越化學(xué)（Shin-Etsu）和勝高（Sumco）合計市場份額長期超過50%；^[19]

• 掩膜：45nm是分水嶺，比45nm更為先進的制程晶圓廠普遍由自己的專業(yè)工廠生產(chǎn)，而成熟制程則偏向選用第三方掩膜廠商產(chǎn)品以獲得更好的成本，大日本印刷（DNP）、凸版印刷（Toppan Photomask）、豪雅（Hoya）三家日企極具市場統(tǒng)治力，SKE則在平板顯示用掩膜擁有20.2%市場份額；^[20]

• 電子特氣：電子特氣對純度要求極高，大陽日酸則包攬了18%的全球市場，具體到我國半導(dǎo)體用電子氣體，關(guān)東電化、中央硝子、昭和電工等日企表現(xiàn)出極強統(tǒng)治力；^[21]

• CMP材料：CMP拋光液方面，日立化成和富士美（Fujimi）兩家公司合計市場份額長期保持在20%以上，CMP拋光墊方面，美國杜邦長期占據(jù)超過80%的市場份額，而日本Fujibo、JSR則占據(jù)個位數(shù)市場；^[22]

• 光刻膠：屬高技術(shù)壁壘材料，工藝復(fù)雜，純度要求高，認(rèn)證周期為2~3年，日本的東京應(yīng)化、JSR、富士、信越化學(xué)、住友化學(xué)均為主流廠商，除美國杜邦外，當(dāng)前可生產(chǎn)EUV光刻膠的均為日本企業(yè)；^[23]

• 濕化學(xué)品：下游領(lǐng)域應(yīng)用多、技術(shù)門檻高、更新?lián)Q代快、功能性強、附加性強，日企擁有27%的全球市場份額，包括關(guān)東化學(xué)公司、三菱化學(xué)、京都化工、住友化學(xué)等；^[24]

• 靶材：在所有行業(yè)中，半導(dǎo)體用靶材對純度要求最高，日礦金屬市占率則達到30%，東曹市占率達20%，2021年日本靶材占據(jù)16%中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)能。^[25]

從市場端來看，半導(dǎo)體材料市場需求強勁，但受制需求，前景極具不確定性，相關(guān)企業(yè)極有可能受到?jīng)_擊。TechCet數(shù)據(jù)顯示，2022年半導(dǎo)體材料市場約660億美元，相比2021年需求增長8%，CMP研磨墊、特種氣體、前驅(qū)體材料、SOI晶圓等材料細(xì)分市場同比增長超過兩位數(shù)。2023年內(nèi)存開工率下降將抑制前驅(qū)體材料、特種氣體、清潔化學(xué)劑、電容器材料等市場，而10nm以下先進制程節(jié)點會是2023年材料產(chǎn)量主要增長點。^[26]

日本半導(dǎo)體材料代表公司及現(xiàn)狀（數(shù)據(jù)均為可追溯最近數(shù)據(jù)）^[27]~[36]，制表丨果殼硬科技

芯片制造過程中，涉及的制造設(shè)備包括薄膜沉積設(shè)備（27%）、刻蝕設(shè)備（22%）、量測設(shè)備（13%）、光刻機（20%）、化學(xué)機械拋光CMP設(shè)備（4%）、清洗設(shè)備（4%）、涂膠顯影機（3%）、熱處理設(shè)備（3%）、離子注入設(shè)備（3%）、去膠設(shè)備（1%）^[37]，日本基本掌握全部設(shè)備，而國產(chǎn)設(shè)備在國內(nèi)市場僅占17.2%。^[38]

比如，東京電子（TEL）是全能手，掌握多數(shù)半導(dǎo)體制造設(shè)備且擁有高市占率，尼康（Nikon）、佳能（Canon）是阿斯麥（ASML）以外少數(shù)可生產(chǎn)先進光刻機的企業(yè)，愛德萬測試（Advantest）、日立高科（Hitachi High-Tech）、Lasertec的檢測和測量設(shè)備具備強市場統(tǒng)治力，東京精密（Accretech）、迪斯科（DISCO）晶圓切割設(shè)備競爭強勁，日本荏原CMP設(shè)備、芝浦固晶設(shè)備也在市場有一席之地。

日本半導(dǎo)體設(shè)備代表公司及現(xiàn)狀（數(shù)據(jù)均為可追溯最近數(shù)據(jù)）^[39]~[47]，制表丨果殼硬科技

從市場數(shù)據(jù)來看，2022年半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，日企約占全球30%市場份額^[48]。Tech Insights數(shù)據(jù)顯示，2021年日企半導(dǎo)體設(shè)備總銷售額為3.4萬億日元，其中東京電子（TEL）排名第三、愛德萬測試（Advantest）排名第六、迪恩士（SCREEN）排名第七、美國泰瑞達（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]

全球半導(dǎo)體設(shè)備份額增長穩(wěn)固，日企則非常依賴中國市場。SEMI報告顯示，2022年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備出貨金額相較2021的1026億美元增長5%，創(chuàng)下1076億美元的歷史新高^[50]。而2022年日本向中國大陸出口的半導(dǎo)體制造設(shè)備金額則超過8200億日元，且中國大陸是日企的第一大出口目的地，占其出口總額的31%。^[51]

2021年前15半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商^[49]

從中游IC來看，日企更擅長制造被動元器件，這些器件也大多依賴材料技術(shù)優(yōu)勢，比如鋁電解電容、陶瓷電容等。

此外，日產(chǎn)芯片覆蓋范圍小、企業(yè)少，但在特定領(lǐng)域仍占據(jù)優(yōu)勢。比如，索尼在圖像傳感器芯片方面位居世界首位，由NEC、日立制作所、三菱電機半導(dǎo)體部門合并而成的瑞薩電子在車載半導(dǎo)體方面也具有全球領(lǐng)先優(yōu)勢，鎧俠是全球六大NAND Flash廠商之一。^[52]

日本主要IC企業(yè)，制表丨果殼硬科技

除了上述公司，日本也存在許多****冠軍。Ferrotec是日本半導(dǎo)體設(shè)備和材料供應(yīng)商，其零部件洗凈業(yè)務(wù)、半導(dǎo)體精密石英業(yè)務(wù)在中國市占率分別達到60%、40%，其熱電半導(dǎo)體制冷器、真空密封件、功率半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體石英制品、精密陶瓷制品、探針板用可切削陶瓷、硅熔接產(chǎn)品全球市占率分別達到35%、65%、10%、15%、11%、90%、90%^[53]；味之素供應(yīng)了全球99%的ABF載板相關(guān)材料^[15]。此外，旭化成（Asahi-Kasei）、揖斐電（IBIDEN）、三井化學(xué)、昭和電工、新光電工業(yè)、長瀨產(chǎn)業(yè)、日本電氣硝子、芝浦等也是重要的半導(dǎo)體公司。^[54]

國產(chǎn)不該走日本的老路

站在陰影里的日本半導(dǎo)體，再次輝煌并非易事，專家分析表明，以現(xiàn)如今日本的發(fā)展情況來講，重回20世紀(jì)80年代水平，將是至少780億美元的投資，以彌補20多年投資上的不足，并且除此之外已別無他法。^[55]

不過與之相悖的是，日企一直非常保守，尤其在半導(dǎo)體上，許多企業(yè)曾經(jīng)歷慘敗，因此，哪怕收到大量訂單，也不會輕易選擇擴產(chǎn)，反而更追求成為“小而美”的公司。^[56]

以現(xiàn)在半導(dǎo)體整體需求下行趨勢來看，日企在設(shè)備、材料上的優(yōu)勢已開始逐漸弱化，坐吃老本已行不通。半導(dǎo)體設(shè)備協(xié)會（SEAJ）數(shù)據(jù)顯示，截至2023年2月，日本半導(dǎo)體設(shè)備銷售額連續(xù)五個月下降，同時SEAJ預(yù)計日本今年半導(dǎo)體設(shè)備銷售額將降至近3.5萬億日元，年降幅5%，為四年來首次下降。^[57]

不止如此，日企經(jīng)營效率逐漸下降，2022年《IMD世界競爭力年鑒》中，日本綜合競爭力從2018年第25位下降至第34位（在63個國家和地區(qū)中），縱覽近20年，日企排名國際競爭力已從20位以后下降至30位以后，經(jīng)營效率相關(guān)指標(biāo)均在40名以后。^[58]

日本世界競爭力相關(guān)數(shù)據(jù)^[58]

事實上，日本半導(dǎo)體曾經(jīng)的處境與國產(chǎn)半導(dǎo)體非常類似，短期崛起，并被美國無理打壓，雖然我們無法從源頭避免外國收緊限制，但從中吸取經(jīng)驗：

• 日本對生產(chǎn)模式變化缺乏敏感性，頑固地堅持了在研發(fā)和生產(chǎn)中選用垂直生產(chǎn)模式，難以滿足市場需求，久而久之市場便淘汰了這些日企的產(chǎn)品；^[59]

• 日本沒有抓住市場潮流，不僅沒有重視微處理器（CPU）、蜂窩移動技術(shù)以及智能手機等市場，同時日本式的技術(shù)至上主義漸遭瓶頸，導(dǎo)致日企愈發(fā)無法跟上市場發(fā)展節(jié)奏；^[9]

• 日本產(chǎn)業(yè)鏈體系韌性不足，缺乏高端制程制造工藝，僅可生產(chǎn)40nm的低端產(chǎn)品，與上游競爭優(yōu)勢形成二元悖論；^[3]

• 閉門造車式發(fā)展并不能造出先進技術(shù)，只有“引進來、走出去”才能提高競爭力；

• 《日美半導(dǎo)體協(xié)議》中，“外國產(chǎn)品要占日本市場份額的20%”這一條成為美國殺手锏，不斷要求日本開放市場，而中國也應(yīng)引以為戒，認(rèn)清相關(guān)條款危害，警惕美國圖謀。^[59]

對于日本濫用出口管制措施，中國半導(dǎo)體協(xié)會表示：中日半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相互依賴、相互促進，中國在上游原料制品、部件、封裝領(lǐng)域具備優(yōu)勢，擁有豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品應(yīng)用場景和最大半導(dǎo)體市場，而日本在半導(dǎo)體設(shè)備、材料、特定半導(dǎo)體產(chǎn)品、硬件集成等方面具有優(yōu)勢，采取管制只會進一步削弱日企在國際市場的競爭力。^[60]

不論如何，日本躺著吃老本的日子早已遠(yuǎn)去，走著相似歷史的國產(chǎn)半導(dǎo)體也應(yīng)尋求全新的打法。