雷火竞技半导体设备日本半导体对我国的启示

　　日本半导体早已不复上世纪八十年代之勇，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 亿日元追加补贴，加上之前的 700 亿日元，共投入 3300 亿日元专攻 2nm 制程技术。此外，该国最近还跟随美国脚步，开始对 23 种半导体设备进行出口管制。

　　那么，现在的日本究竟有什么了不起的，凭什么蠢蠢欲动限制中国半导体产业，各个领域发展的真实情况如何，对国产半导体产业又有哪些启示？

　　在纺织品、钢铁、彩电、汽车、半导体等多领域中，日本曾表现出强劲国际竞争力，使美国倍感压力，导致双方爆发多次贸易摩擦[2]。这在日本半导体发展史上尤为突出，分为跟随赶超、盛极转衰、重塑优势多个时期。[3]

　　日本半导体起步非常早，1951 年就通过了《工业合作法案》，彼时晶体管已问世二十年，世界各国无一不在探索更为小型化的电子电路，直至 1958 年杰克・基尔发明集成电路，行业才算线]。这段时期，日本半导体发展一直与美国存在差距，真正发展是自战后经济复苏开始。

　　[3]；1962 年，日本电气从美国仙童购买平面光刻工艺。要知道，当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技术，让日本半导体发展速度非常惊人。[5]

　　当然，单纯买技术造芯片，永远也不可能追上市场需求。20 世纪 70 年代前期，日本计算机产业仍落后美国 10 年以上半导体，或许日本也意识到半导体设备，这种打法并不能与美国公司形成强有力竞争，所以将目光转移到 VLSI（超大规模集成电路）上。简单解释来说，集成电路规模越大，就意味着同样面积容纳元件数越多，技术也就越先进。

　　[6]。而其中最为关键的一次投资，是在 1976 年，日本政府筹集 720 亿日元，引导日立、日本电气、富士通、三菱、东芝、NEC 六大公司实施 VLSI（超大规模集成电路）计划，集中精力攻坚 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设备进行前瞻性应用研究，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）技术，为半导体制造铺平道路，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。

　　[6]。再从当时公司的销售额情况来看，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，增速明显低于日本。

　　[8]。但反观日本政府，则对半导体行业支持力度日渐衰弱，此前积累的优势逐渐蚕食殆尽。[9]

　　20 世纪 90 年代，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，开始分化为 Foundry（晶圆代工）、Fabless（设计）等高度专业化的公司，台积电便诞生于 1987 年，成为第一家纯晶圆代工企业。这一时期，日本政府认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，日本联合 11 家公司斥资 3 亿多美元建立日之丸铸造厂，旨在推动日本半导体产业从 IDM 走向 Fabless。虽然这项举措最初的确对半导体行业有利，但却削弱了制造商的多样性，导致产业结构难以适应未来的竞争环境。此外，彼时日企研发投入大大减少，带来一系列连锁反应。2005 年，政府更是呼吁日立、东芝和瑞萨三家公司联合建立 65nm 工厂，最终，三家公司一致认为共享工厂难以实现商业化，而在 2006 年结束了这项提议。

　　[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经营危机。

　　[2]。到现在，虽然日本在材料、设备等上游依旧掌握绝对话语权，但在全球半导体市场份额上仅占 10%。[11]

　　[12]，一度打乱韩国半导体行业进程，直到 2023 年双方才达成和解。[13]

　　2023 年 3 月，日本又称从 7 月开始将把 6 类 23 种高端半导体制造设备（14nm~10nm 制程以下）加入到对华出口管制对象，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。

　　日本没有就此躺平，依然梦想着再次重回巅峰，为了实现这个目标，日本在近两年推出两个举措：一方面让台积电进入日本，2021 年宣布的 7740 亿日元半导体补贴中，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 家大型日企成立的 Rapidus，攻克最新的 2nm 和 1nm 工艺制程技术。至今，为了发展半导体，日本计划的补贴规模已达 2 万亿日元。

　　[17]。另有数据显示，长期以来，日本设备市场份额占全球市场接近四成，材料市场则占接近六成。[18]

　　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品以获得更好的成本，大日本印刷（DNP）、凸版印刷（Toppan Photomask）、豪雅（Hoya）三家日企极具市场统治力，SKE 则在平板显示用掩膜拥有 20.2% 市场份额；

　　从市场端来看，半导体材料市场需求强劲，但受制需求，前景极具不确定性，相关企业极有可能受到冲击。TechCet 数据显示，2022 年半导体材料市场约 660 亿美元，相比 2021 年需求增长 8%，CMP 研磨垫、特种气体、前驱体材料、SOI 晶圆等材料细分市场同比增长超过两位数。2023 年内存开工率下降将抑制前驱体材料、特种气体、清洁化学剂、电容器材料等市场，而 10nm 以下先进制程节点会是 2023 年材料产量主要增长点。

　　[37]，日本基本掌握全部设备，而国产设备在国内市场仅占 17.2%。[38]

　　比如雷火竞技，东京电子（TEL）是全能手，掌握多数半导体制造设备且拥有高市占率，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雷火竞技，爱德万测试（Advantest）、日立高科（Hitachi High-Tech）、Lasertec 的检测和测量设备具备强市场统治力，东京精密（Accretech）、迪斯科（DISCO）晶圆切割设备竞争强劲，日本荏原 CMP 设备、芝浦固晶设备也在市场有一席之地。

　　[48]。Tech Insights 数据显示，2021 年日企半导体设备总销售额为 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]

　　[50]。而 2022 年日本向中国大陆出口的半导体制造设备金额则超过 8200 亿日元，且中国大陆是日企的第一大出口目的地，占其出口总额的 31%。[51]

　　除了上述公司，日本也存在许多隐形冠军。Ferrotec 是日本半导体设备和材料供应商，其零部件洗净业务、半导体精密石英业务在中国市占率分别达到 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、精密陶瓷制品、探针板用可切削陶瓷、硅熔接产品全球市占率分别达到 35%、65%、10%、15%、11%、90%、90%

　　[53]；味之素供应了全球 99% 的 ABF 载板相关材料[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、芝浦等也是重要的半导体公司。[54]

　　以现在半导体整体需求下行趋势来看，日企在设备、材料上的优势已开始逐渐弱化，坐吃老本已行不通。半导体设备协会（SEAJ）数据显示，截至 2023 年 2 月，日本半导体设备销售额连续五个月下降，同时 SEAJ 预计日本今年半导体设备销售额将降至近 3.5 万亿日元，年降幅 5%，为四年来首次下降。雷火竞技雷火竞技雷火竞技