日本“重聚”半导体

　　2013年，曾辗转于日立、尔必达等日本半导体大厂的汤之上隆回顾自己的从业历史并与业内交流，写下《失去的制造业》一书，反思在过去几十年的半导体竞争中，日本是如何从颇具声望到走向颓势。
　　这是早年间日本对本土优势产业反思的一个缩影。彼时，关于日本经济“失去三十年”相关论述被反复剖析。不过即便如此，到今天日本任何风吹草动依然牵动人心。
　　2024开年突遭大地震后，产业界尤为关注的话题就是日本本土半导体厂商经营是否受到影响。虽然按照销售规模看，日本在芯片设计和终端类细分产业Top10中鲜见身影，但作为当前半导体产业链上游重要的参与者，日本始终屹立不倒，且正着力强化其系统性的产业能力。
　　近年来日本产业界动作频繁：新成立的晶圆厂Rapidus积极推进2nm晶圆代工，光刻胶龙头JSR将被JIC所收购，东芝退市前有诸多本土和外资竞购；同时积极引进台积电、力积电等晶圆代工厂在日本建厂等。这些事件背后都少不了日本官方机构推动的身影。
　　在当前半导体产业发展正从“全球化”走向“在地化”的趋势之下，日本积极扩充产业环节，也显示出其正依托既有上游产业优势，希冀扩充在半导体产业核心位置的意图。
　　一方面，新能源变革正为日本打开新的发展机会；另一方面，业界也对日本希冀在晶圆代工领域弯道超车的追赶颇为存疑。重新“聚合”优势能力的日本半导体产业正在哪里，又将走向何方？
　　加码上游
　　“守住晶圆代工厂，才能守住世界第一”是日本业界一种观点。这显示出晶圆代工厂在半导体产业链中的关键吸引作用，也是日本积极对内和对外发展“两手抓”的其中一个原因。
　　2022年日本推动成立Rapidus，意为“快速”，背后有众多本土机构参与投资。其官网明确列出成立背景：对半导体的重要性和日本半导体产业衰落的担忧日益高涨；半导体“经济安全保障”是当务之急；2030年代，面向汽车、AI等用途扩大了半导体在成品中的附加价值。
　　为此，其中长期（2020年代后）的事业发展构想是，通过与美欧等合作，推进面向下一代半导体制造技术的发展，希望在日本本土实现2nm制程以下的先进晶圆制造。以此强化日本的产业力量，引领世界制造业。
　　当然业界对此也存在疑虑。一种观点认为，日本参与投资的本土企业投入金额并不算大，相比于台积电每年庞大的资本开支，Rapidus的发展需要长期关注。
　　集邦咨询资深研究副总经理郭祚荣则分析认为，预计先进工艺制程方面，日本将从2022年的没有显著份额提升到2027年的3。“日本在半导体材料和气体原料方面的位置全球领先。40年前日本在全球半导体行业占据一席之地，目前看他们的目标是在区域竞争中找回之前的优势，希望从原本的原材料大国，转变成半导体制造大国之一。”
　　他总结道，当前半导体正从此前主张自由贸易的“全球化”转向“在地化”生产趋势，这将牵扯到未来数十年的行业变化，其中日本对产业链的积极态度值得进一步关注。
　　日本加码晶圆代工的另一面，是在半导体材料、设备等领域一直处在龙头位置，有其产业特色支撑。
　　据第三方机构Gartner及SEMI的数据，2021年日本企业占全球半导体设备市场份额达25，其中测试设备的市占率为43。3，封装设备市占率为35，晶圆制造设备市占率为27。6。
　　2021年全球前15名半导体设备企业中日本有7家，分别为TEL（第3）、Advantest（第6）、Screen（第8）、Hitachi（第10）、DISCO（第11）、Nikon（第13）、KokusaiElectric（第15）。
　　华泰研究指出，在半导体材料方面，日本2022年全球占比48。其一些关键材料在半导体制造的前道工序中起着至关重要的作用，如EUV光刻胶是用于制造7nm以下芯片的关键材料，日本企业在该领域有100份额；ArF光刻胶用于130nm至7nm工艺的芯片制造，日本占有87份额。
　　信越化学一直是全球颇具影响力的半导体材料供应商。据IHSMarkit和Siltronic统计，该公司在半导体硅片制造市场的份额常年维持在30左右，稳定在第一位置。
　　日本官方机构也在背后推动投资。2023年6月，光刻胶龙头公司JSR（日本合成橡胶公司）宣布，将接受日本政府出资的“产业革新投资机构”（JIC）约9093亿日元收购要约，完成后JSR将从东京证券交易所摘牌退市。当年9月日本东芝公司宣布，以日本国内基金“日本产业合作伙伴”（JIP）为主的财团，已完成对东芝的要约收购，为东芝私有化退市扫清障碍。
　　历史上，日本官方机构多次出面驱动本土半导体机构的收并购，多有力挽狂澜之姿。如驱动NEC与日立合并为尔必达，以单独发展DRAM运存业务。反观近年来官方机构多次再度出手，显示出其对产业在地化发展的重视。在备受关注的光刻机领域，日本曾经也是霸主，近期也有不少新动作。
　　光刻之战
　　20世纪80年代中期，日本在多个关键半导体领域都走在了全球前列：DRAM运存市场全球80份额；尼康的光刻机在日本市场占据75份额，在韩国、中国和美国市场份额都达50；佳能略晚推出步进式光刻机，彼时在欧洲市场份额占一半，世界其他地区是10～15；NEC一度多年是半导体销售额全球第一的企业。
　　在尼康和佳能高歌猛进的那些年，今天的光刻机巨头ASML还处在初创时期。但后续面对《日美半导体协议》签署、全球经济危机等外因驱动，以及内因对技术思路的固守等问题，令其逐渐被赶超。
　　虽然当前光刻机领域，ASML占据全球80份额，但尼康和佳能就排在其后。近期财报显示，目前对尼康和佳能来说，光刻机相关的业务均非首要收入贡献，不过依然是其中一大支柱。
　　1917年成立的尼康，光刻机业务的发展历程甚至长于数码相机。其近期发布的截至2024财年3月份的完整财年财报显示，旗下影像业务和精机业务两大类分别是公司前位收入构成来源，二者合计共约支撑公司总收入的69。精机业务主要涵盖平板显示制造和曝光设备，半导体制造和光刻设备两大部分，后者主要产品就是光刻机。
　　近期一次大型展会期间，尼康市场相关业务人员对21世纪经济报道记者介绍，尼康旗下的光刻机产品可以覆盖下游包括CPU、存储器、图像传感器、射频元件、功率半导体、传感器等产品类型的需求。对比同业的光刻业务来看，ASML无论从工艺先进性还是市场份额看的确是领先不少，目前尼康主要停留在DUV阶段。“量化来说，ArFi极限可以面向7nm以上工艺制程，相比之下EUV（极紫外光）主要面向的是7nm以下工艺制程。”
　　据该名人员介绍，尼康新近推出了ArF液浸式扫描光刻机、i线步进式光刻机两类产品。前者搭载了IAS的ArF液浸式扫描光刻机；后者通过缩小投影倍率5倍，可以应对功率半导体、通信用半导体、MEMS等各种器件，替换既有设备。
　　“合作伙伴对我们最新的i线步进式L1机型很关注。因为面向第三代半导体市场，需求非常火热。很多朋友都对我说，产品推出晚了些，更早点推出会卖得更好。但日本企业就是稳扎稳打的风格。目前我们这款光刻机主要在接订单阶段，预计到2024年中前后会开始设备交付。”尼康该名人士对21世纪经济报道记者续称，“因为第三代半导体和硅片不同，其拉晶生长方式决定了晶圆片表面实际上凹凸不平，我们的光刻机通过把景深做深5倍，光圈变大之后，就可以很好应对三代半材料表面平坦度的问题。因此可以提高良率。”
　　佳能新近发布的财报显示，2022财年和2023财年旗下各大业务对公司的销售贡献比重相差不大，其中打印机类业务均贡献销售收入的56，图像类业务贡献20收入，涵盖半导体相关业务的工业类部门业务收入均贡献约8。
　　相比尼康，佳能在半导体相关业务部分贡献的收入比重似乎并不算大。当然根据公司的定位差异，实际涉及的业务贡献不止于此。例如在尼康的零部件业务部分，也有专门提供给EUV的器件产品。
　　不过近期佳能提出，其采用纳米压印路线的光刻机有望生产2nm芯片，该消息备受关注。对此有业内人士对记者分析，纳米压印并不算是新技术，佳能后续面临的挑战可能在于，是否有客户愿意与其合作，推动进一步落地应用。
　　半导体未来
　　面向如今产业发展趋势，日本半导体的未来除了上游优势，还有一大王牌：功率半导体。三菱电机、富士电机、东芝、瑞萨电子、罗姆等公司都在其中占据一定市场地位。
　　功率半导体备受关注与目前全球兴起的新能源变革息息相关。日本材料巨头SUMCO近期发布的财报中就提到，展望2024年的半导体生产市场已经如预期在复苏进程，其中数据中心和EV新能源汽车相关产业有强劲投资需求；个人电脑和智能手机的需求正处在触底回升阶段，尽管这两个领域目前还需要疲软一段时间。
　　新能源汽车就是功率半导体一大重点应用市场。而日本本土已有丰田、本田等整车厂，将可以形成良好的产业闭环。
　　日系头部半导体厂商不约而同提到了对功率半导体的发展。前述展会期间，东芝方面业务人员对21世纪经济报道记者介绍，东芝的半导体业务正希望通过调整业务板块，实现业务持续性成长：一方面是增强基本业务，包括二极管、三极管、逻辑IC、模拟器件等；同时助力功率半导体等业务增长，涵盖氮化镓、碳化硅、MOSFET、IGBT等。
　　据介绍，东芝加快了对12英寸硅晶圆的投入，其也是本土首家采用12英寸晶圆生产功率半导体的厂商。希望通过加强和重要客户的关系，配以灵活决策并增加产能，目标到2025年的全球MOSFET功率器件排名中，东芝能位列第三名（2020年为第四名）。
　　在两年火热的碳化硅市场，东芝方面业务人员对记者表示，车载、光储充、开关电源、轨道交通四大领域是公司关注的重要市场。为此其推出了内置快恢复二极管的碳化硅MOS单管，其更适合逆变的应用；也在量产碳化硅模块。
　　华泰研究指出，功率半导体竞争格局较为分散，CR8中日企占4席。2022年全球功率分立器件CR8市占率为55，其中日本公司4家（三菱、富士电机、东芝、罗姆）合计市占率达14；同时瑞萨、三菱电机、富士、罗姆等企业在高压IGBT、MOSFET以及SiCMOSFET等领域产品矩阵完善。
　　回顾历史，根据汤之上隆为代表的日本产业界分析，在发展以存储器为代表的核心产业过程中，日本过于强调长达25年的高品质保障而非低成本，由此输在了并不强调过长周期可靠性的PC时代，导致即便整合了多方优势的尔必达，逐渐被三星和美光所超越，最终被美光收购。擅长高品质制造技术而非低成本制造技术，让日本存储产业陷入“创新窘境”，甚至蔓延到电器等领域。
　　但当前全球半导体市场已经出现新的产业发展背景，“在地化”发展令日本本土产业背上了新的希冀，新的下游市场也带来更多竞争机会。虽然其新推出的一些技术或产业发展方向存在一定争议或观望情绪，但日本今天的半导体产业走向，其实也是一种全球范围内对新发展路径的探索思路。基于上游既有深厚沉淀，将为日本半导体产业带来什么新契机，值得进一步关注。作者：骆轶琪。