日本发布新的半导体战略,“日之丸半导体”会卷土重来吗?

发表时间:2021-12-29    文章来源:远博志城产业研究中心 | 毕涛
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导读:


2021年6月,日本发布《半导体战略》,包括国内产业基础的强化与围绕半导体产业发展的国际战略两大对策,旨在重振日本半导体产业。日本半导体产业起步早,通过国外技术的国内市场化“二次创新”,在日本经济大发展的时期,实现飞跃式发展,同时在国家大项目政策的推动下,实现重点技术和产品的突破,实现“日之丸半导体”的全球引领角色构建。但是日美半导体摩擦、半导体产业发展趋势的转变、全球半导体竞争的白热化以及日本半导体厂商的属性局限让日本半导体产业逐步“跌下神坛”。未来,日本半导体产业在竞争白热化的国际产业环境下重构竞争优势,还需在技术端找到优势发力点以及为半导体产业构建应用生态。


2021年6月,日本经济产业省发布《半导体战略》,旨在重振日本半导体产业。该战略提出两大对策,一个是国内产业基础的强化,主要包括前沿半导体制造技术的联合研发以及国外半导体工厂的引进、数字化投资的加速与前沿逻辑半导体的设计研发的强化、半导体技术的绿色创新推进以及国内半导体生态的强化。另一个是围绕半导体产业发展的国际战略,主要包括出口管理与技术保护、日美供应链及重要技术合作、日欧产业联盟等。


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图:日本半导体产业画像(日本经产省《半导体战略》)


这个新的半导体战略给在竞争白热化的全球半导体竞争下颓势明显的日本半导体厂商一剂“强心剂”,但是从日本半导体产业发展的历史来看,“日之丸半导体”卷土重来,前路漫漫,道险且阻。


01


外国技术、民用市场以及强力政策“三驾马车”推动日本早期半导体产业发展

1947年美国贝尔实验室发明晶体管后,日本业界紧随其后,1950年开始,以日本电气为代表的日本企业便着手研究晶体管。但早期的日本晶体管及IC的研发更多是通过与美国、德国等半导体厂商合作,通过专利特许或技术援助的方式,进行面向民用领域和市场化的二次技术创新,20世纪60年代,日本各大半导体厂商已经形成了与美国半导体厂商的合作生态,包括东芝、日立、NEC、三菱等日本后来的龙头半导体厂商。


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表:20 世纪60 年代日本半导体厂商与国外企业合作情况


美国早期的晶体管、IC的发明与应用与军事、国防和宇宙航空密切相关,而日本二战后在美国主导下进行非军事化改革,且与美国签订有安保协议,主要集中力量发展经济。早期半导体的发展就是瞄准民用领域,以收音机、电视机以及电子计算器为典型代表。20世纪60年代到70年代,日本经济进入高速发展期,国民生产总值增长保持在年均10%以上,经济的腾飞带动国民收入水平加快提升,从而进一步带动了收音机、电视机等民用产品市场大发展,为日本早期半导体产业的发展创造了良好的应用生态,促进了早期半导体产业的大发展。民用领域的广泛运用推动日本半导体量产加快,1959年,东芝晶体管工厂、NEC玉川工厂、日立武藏工厂等半导体量产线陆续诞生,日本逐渐成为世界最大的晶体管生产国。


进入1970年代,日本进入政策加码期。1976年,通产省在日本电气通信(NTT) 开始了超级LSI开发项目,并且集结了富士通、日立、三菱、东芝、NEC、日电东芝情报系统、计算机综合研究所等7家大企业,组成联盟,共同推进超级LSI 技术研发,日本政府投入700亿日元,为期4年。其中,计算机综合研究所是由政府牵头成立,围绕计算机重大技术攻关,通产省工业技术院电子技术综合研究所(电综研)也发挥重要角色。日电东芝信息系统由日本电气和东芝联合设立,主要是负责大型计算机的销售和推广。共同研究所作为核心机构,实行“4主题6研究室”研究体制。


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图:20 世纪70 年代日本超级LSI 开发项目机制


为期4年的超级LSI开发项目成果斐然,研发的主要成果包括电子束曝光装置、光刻机等集成电路制造重大装备,申请的各类专利数量达到上千件,日本半导体制造装备的国产化比重从之前的20% 提升到项目结束后的70%。


在国外技术、民用市场和政策“三驾马车”的推动下,20世纪80年代,日本半导体席卷全球,不仅技术水平全球领先,市场份额也是“一骑绝尘”,1983 年,日本国内半导体行业30 家龙头企业的产值达到1兆9311亿日元,超过美国,跃居世界第一。1988年,日本以绝对优势占领1M DRAM 全球市场9成份额。1989年,日本半导体占据全球市场53%的份额,成为半导体王国,全球龙头半导体企业都是日本厂商身影,特别是在DRAM领域,日本具有绝对的话语权。


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图:1989 年全球TOP10 半导体厂商


02


国际竞争与趋势脱离使日本半导体产业角色渐失

日本性能优越、价格低廉的半导体大量进入美国市场后,对美国的半导体产业造成了巨大威胁。1983年美国商务部认定,“对美国科技的挑战主要来自日本,目前虽仅限少数的高技术领域,但预计将来这种挑战将涉及更大的范围”,“维持及保护美国的科技基础,才是国家安全保障政策上生死攸关的重要因素”。1986年初,美国基于通商法301条,对日本提起反倾销诉讼。同时美国以日本半导体进军美国威胁到了美国的高科技产业以及防卫产业从而成为安保上的问题为由给日本施压, 1986年7月,日美签订第一次《日美半导体协议》,协定的主要内容包括:日本扩大外国半导体加入日本市场的机会;为了事先防范倾销行为,日本政府要监控向美国以及第三国出口半导体的价格等情况;美国政府中断进行中的反垄断调查等条款。


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图:1980-1987 年日美半导体市场份额占比变化


另一方面,韩国半导体也在加速崛起。1976年,韩国政府通过《电子工业育成 计划-半导体即计算机关联产业》,明确了半导体及计算机关联产业的必要性、开发品类、工厂建设计划、政府主导培育的必要性、培育计划、基本方向、所需资金等事项,韩国半导体产业发展进入政策发力期。进入80年代后,政府对半导体的政策支持进一步强化,1986年,韩国政府开始执行《超大规模集成电路技术共同开发计划》,以政府为主、民间为辅,投资开发DRAM芯片核心基础技术,投入资金1.1亿美元。1984年,三星公司完成了64K DRAM芯片的研发,1988年,三星宣布完成了4M DRAM芯片的设计。1992年,三星开发出了64M DRAM芯片,随后开始向惠普、IBM等美国大型企业提供产品,实现了在技术和市场上赶超美日的目标,将技术发展达到了世界的领先水平。


同时,日本半导体产业未能实现与半导体产业发展新趋势的对接,进入90年代后,半导体产业中心从DRAM转向CPU,而正处于“泡沫经济”破灭造成的经济危机中的日本厂商未能及时进行战略投资,错失发展机遇。90年代后半期,逻辑芯片的设计、制造从垂直整合型向设计企业、制造企业的水平分离型模式转变,而日本的电子系、通信系半导体厂商在业务艰难的情况下,难以对半导体业务部门进行剥离,从而难以形成新的半导体设计、制造水平分离型模式。


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表:1989/2000/2020 年全球TOP10 半导体厂商


03


新趋势新格局下日本半导体还需重新定义技术优势和应用生态

随着半导体对于新一轮数字经济中的发展角色凸显,主要国家已经将半导体发展提升至国家战略层面,美国《2021财年国防授权法案》重视对半导体业的扶持,授权联邦激励措施以促进半导体制造和研究的投资。CHIPS法案授权商务部与私营部门合作开发尖端芯片制造工艺,或将被授权500亿美元发展芯片制造和3nm研发。欧盟《2030数字罗盘》将面向数字化(逻辑IC、HPC·量子计算机、量子通信基础设施)投资1345亿欧元。韩国发布“K半导体”战略, 计划到2030年成为半导体综合强国。我国于2014年发布《国家集成电路产业发展推进纲要》,明确了集成电路发展路径,也分别在2014年和2019年设立国家集成电路产业投资基金。


从企业层面来看,三星电子和SK海力士分别是全球DRAM龙头和第二大厂,同时三星在NAND快闪内存领域市占率居第一。英特尔在处理器领域保持了龙头地位,英国ARM的CPU基本设计图领域优势突出,英飞凌在功率半导体领域全球角色显著,全球半导体企业格局加快形成。


反观日本半导体,日本半导体厂商主要分为3派,以日立、东芝、三菱为代表的电机系,以NEC、富士通、OKI为代表的通信和IT系的,以及以索尼、松下、夏普、三洋为代表的家电影音系,缺少半导体独立厂商,从而未在半导体重要领域形成具有“独树一帜”优势的独立厂商(作为半导体独立厂商上市的企业只有日立、三菱电机以及NEC的系统LSI部门重组后形成的瑞萨电子一家),同时这些半导体厂商也在技术和产品创新上止步不前,通过专利许可费的盈利模式,导致没有重点领域构建发展优势,形成具有全球竞争力的产品群

2020年,从东芝分离出来的从事NAND型闪存芯片业务的芯片巨头Kioxia 推迟上市,东芝也宣布退出LSI芯片业务。索尼、富士通、NEC、OKI、松下、夏普也都纷纷撤出逻辑芯片业务,被松下兼并的三洋也将半导体业务卖给美国企业。


另一方面,日本以5G、手机、移动互联网等产业为代表的数字经济发展缓慢,制约了半导体产业的应用市场拓展,也成为日本半导体产业发展的掣肘。


面向未来,日本新发布的《半导体战略》只是明确了一个发展方向,日本半导体产业在竞争白热化的国际产业环境下构建竞争优势,还需在技术端找到优势发力点以及为半导体产业构建应用生态,而这些也是需要较长时间的。



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