日本半导体计划详解

半导体行业观察今天

来源：内容来自「蒙田研究所（Institut Montaigne）」，作者：Mathieu Duchâtel（蒙田研究所亚洲项目主管），谢谢。

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欧洲和日本的半导体产业，以及欧盟委员会和日本政府为应对美中竞争加剧的国际环境而对各自产业政策进行再投资的方式，都有着惊人的相似之处。

去年6月，日本经济产业省发布了“半导体和数字产业战略”，表示半导体在数字革命中的作用，并不像20世纪70年代的石油或工业革命中的蒸汽机那样，而是“工业中的大米，对所有行业都至关重要和不可替代的”——这个比喻结合了对国家生存的呼唤——每个人都需要大米才能生存，以及日本作为世界上生产最高国际标准大米的国家之一的自豪感。

(完整内容，可访问https://www.meti.go.jp/press/2021/06/20210604008/20210603008-1.pdf)

日本半导体工业的岌岌可危

与欧洲一样，日本有严重的脆弱性，但也有关键的优势。与美国相比，与台湾韩国的强大制造能力相比，上述关乎生存的提法，反映了日本半导体工业的衰落。根据日本经济产业省的数据，日本在世界半导体市场的份额从1990年的50%，下降到今天的10%。在同样的三十年里，欧洲半导体的产能份额也经历了类似的急剧下降，从44%下降到9%。

日本经济产业省的既定目标是到2030年保持10%的市场份额。根据政府的战略文件，这将需要相当大的投资——高达5万亿日元(380亿欧元)。这比美国目前正在讨论的520亿美元政府资金要少，低于欧盟为支持欧洲半导体产业而出台的政策工具的组合：欧盟将其7500亿欧元的复苏计划的20%用于数字转型（尽管其中只有一部分将资助欧洲半导体公司的项目）；欧盟还在建立一个公私合营的半导体联盟，以确保更多的投资，并正在准备第二个关于微电子的欧洲共同利益的重要项目。但是，日本经济产业省的数字只是一个估计，而不是一个批准的预算，日本将调整到与欧洲和美国相当的规模。

经济产业省对日本半导体衰退背后原因的分析是清晰和直接的，认为在某种程度上，这是美国在1986年的贸易谈判中强加给日本的：《美日半导体协议》中，日方做出了反倾销保证，以及在五年内向外国生产商开放日本半导体市场20%的份额条款。

然而，更决定性的是，日本工业在上世纪80年代末错过了两次转型。它没有投资于逻辑芯片，而是选择专注于DRAM存储芯片，而此时美国工业恰恰放弃了存储而专注于计算能力。结果，日本公司在存储芯片领域面临着韩国企业的激烈竞争。而且，就像欧洲一样，日本错过了集成电路（IC）设计和IC制造之间横向分工的列车。这种转变起源于硅谷和台湾：加州见证了无晶圆厂巨头的崛起，博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)和英伟达(NVIDIA)凭借为消费设备设计的新处理器，抢占了全球价值链的上游；台积电(TSMC)于1987年创建了代工模式，在不断创新制造能力的基础上，耐心地建立了全球领先地位。另一方面，日本没能保持原有企业的巨头地位，也没有创造新的巨头企业。

日本的供应链风险

上世纪80年代末的遗留问题已经难以推翻重来，但日本和欧洲一样，原本可以感到欣慰的是，全球价值链是根据市场参与者的理性原则组织的，相互依存确保了准入。然而，现在已经不是这样了，新冠肺炎疫情导致全球半导体供应链严重中断，中美科技战争也改变了日本的威胁评估。

目前的短缺已经敲响了警钟。由于目前的供应短缺，2021年全球汽车行业可能损失高达1100亿美元。这影响了日本庞大的汽车业，尽管由于2011年日本东北部地震和海啸后采取的弹性措施，日本汽车业比欧洲汽车制造商准备得更充分。例如，丰田就完全受益于其芯片储备政策。如今，从智能手机到服务器和电信硬件，短缺已经扩大到数字经济中更大范围的产品。对日本来说，地缘政治竞争，而不是自然灾害或全球健康危机，是需要解决的新风险。

这与欧盟强调战略自主性形成了鲜明的对比。经济产业省的出发点是日本在国际体系中的相对实力，以及日本抵御地缘政治冲击的需要。为了满足这一需求，日本的政策应将其定位为全球供应链中不可或缺的参与者：日本本身应该拥有咽喉要塞，使自己免受敌对势力的影响。在这种情况下，日本希望在与美国和欧洲的三角相互依存关系中成为一个不可或缺的伙伴。这种坚决的西向展望是一种战略选择。

而其他三个亚洲半导体参与者也是日本选择这种战略的部分原因：台湾是重要的合作伙伴，韩国主要是作为存储芯片领域的竞争者，而中国的竞争力越来越大。

具有一定讽刺意味的是，经过历史的曲折，中国故意倾销导致日本半导体行业部分破产的风险，如今已被日本认真考虑，而35年前，日本正是因为半导体倾销行为受到美国的贸易制裁。时代完全变了，在半导体产业极度依赖进口的情况下，中国制定了全球领导的愿景。随着中国不可避免地迎头赶上，一旦在半导体行业突破某些瓶颈，中国将获得巨大的战略影响力。日本在2010年成功地阻止了中国稀土出口的断供威胁，但半导体可能会造成更大的损害。

这种风险评估导致了一个在欧洲也听到的合乎逻辑的结论：最重要的是拥有扼制点和培养优势。顾名思义，日本的集成器件制造商(IDMs，即设计和生产半导体的公司)，就像欧洲的公司一样，并不以掌握半导体制造的尖端节点为目标。东芝、富士通、日立和三菱的半导体分公司的故事，与欧洲三大IDM公司意法半导体(STMicroelectronics)、英飞凌(Infineon)和恩智浦(NXP)的故事相似。没有台积电，并不意味着它们的业务没有蓬勃发展，它们在微控制器、传感器和功率半导体方面仍处于世界领先地位。日本经济产业省建议投资于研发和资本支出，以保持日本在功率半导体和传感器领域的高度竞争力。对于用于汽车工业和智能工厂的微控制器，日本经济产业省呼吁供应链多样化，以保持日本的高市场份额。日本在许多半导体材料领域拥有50%的市场份额，这是一张强有力的牌。2019年，当它对出口到韩国的光刻胶实施限制时，表明已经准备好打这张牌。

日本和欧洲对先进晶圆代工厂的讨论

日本经济产业省的战略文件强调了先进逻辑半导体在国内生产的重要性，欧洲的观察家们对这个问题非常熟悉：自去年以来，对于是否要在欧洲建立一个跨越7纳米制造工艺门槛的先进晶圆代工厂，持肯定和否定意见的人进行了激烈的辩论。

欧洲最先进的晶圆厂，在德累斯顿，使用22纳米的工艺技术。日本最先进的晶圆代工工艺是40纳米。很快，最前沿的将是2纳米——台湾刚刚批准了台积电在新竹的新工厂建设。由于最先进的逻辑处理器的市场基本上是最先进的消费数字设备，如iPhone，欧洲的许多工业企业认为，补贴先进的晶圆厂将是在浪费公共资金。他们的观点被Global Foundries在德累斯顿的最先进晶圆厂的负责人很好地捕捉到了，他说：“我们相信，从55纳米到22/12纳米的德累斯顿技术区间，将为欧洲工业在2035年后所需的90%的芯片提供解决方案。我们已经准备好或正在开发未来15年所需的解决方案”。

这个问题有两个不同的方面。一个是在需求激增或海外供应中断时，为欧洲和日本汽车及其他创新半导体工业消费者保持稳定的供给，因此，不需要跨越7纳米的门槛，但有更先进的本地晶圆厂将缓解设计者的压力，因为他们为自己的产品寻求更高的性能。

另外一方面则是要考虑二十年后的产业格局会是什么样子。从这个角度来看，先进制造业的问题是不能被忽略的。5年后，使用7纳米及以下工艺的逻辑芯片将集中在韩国、美国和台湾。由于技术转让的限制，中国仍将面临技术瓶颈，但它将尽其所能克服这些障碍。在日本和欧洲，将会有更多的IC设计公司需要先进的工艺制造。

它们可以从台积电购买芯片，包括可能从其位于亚利桑那州新的5纳米芯片厂购买。三星和英特尔也可能提供选择。但生产中断的风险是存在的，尤其是在全球需求可能超过晶圆厂产能的情况下。

这让欧洲和日本面临同样的困境：它们是否应该专注于现有的优势并拥有关键点？它们是否应该优先支持尖端集成电路设计者的出现，以便在本土创造对先进制造工艺的需求？即使日本和欧洲市场目前规模太小，无法消化产能，它们是否应该在假定此类产品存在全球市场的情况下，补贴台积电或英特尔建造先进晶圆厂？

这些问题的答案将决定欧洲和日本未来在全球半导体供应链中的地位。它们都打算加大对中小企业和初创企业生态系统的研发和创新支持。日本经济产业省的文件强调了“超越摩尔”的研究，目标是创造出在单一芯片中结合逻辑、内存和传感器功能的电路。摩尔定律指出，集成电路中晶体管的数量大约每两年翻一番，并根据经验描述和预测了工业流程的微型化。但是2纳米（一块芯片上两个晶体管之间的距离）可能是该定律的物理极限，而新的前沿领域是在一块芯片上的垂直整合层。长期以来，超越摩尔也一直是欧洲企业和研究中心的优先事项。

但欧盟和日本目前在处理这一问题上有一个关键的区别。日本已经确定了与台积电建立长期关系的方向，起步阶段规模相对较小；而欧盟正在考虑各种选择，在拨付公共资金时，仍可能优先考虑先进的逻辑集成电路设计，而非制造。

今年早些时候，台积电宣布在东京附近的筑波投资一个受补贴的研发中心，该设施汇集了约20家日本公司和日本领先的研发公共机构——日本先进产业科学与技术研究所（AIST），致力于先进制造业的垂直整合。现在看来，台积电在日本建造首个晶圆代工厂的计划几乎畅通无阻，台积电董事长Mark Liu证实，该公司目前正处于“在日本建立一家专业技术工厂的尽职调查过程”。日经亚洲最近报道称，该工厂将于2023年投入运营，主要使用28纳米技术为索尼生产图像传感器。这不是先进的逻辑芯片，但这是与台积电重建日本半导体生态系统的又一步。

台积电与日本的谈判，比与德国的“非常早期阶段”更为深入，台积电最终可能会在德累斯顿投资，以回应德国工业的需求。但日本的做法表明，支持一个行业的现有优势，并不一定排除对大型工业项目的追求。

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