關(guān)于日本半導(dǎo)體的發(fā)展之路分析

前些天，IC insights發(fā)布了一份全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報告，其內(nèi)容主要是在過去幾十年的時間里，全球主要半導(dǎo)體供應(yīng)商的市占率變化情況。其中，有一項是按照不同國家和地區(qū)進行劃分的，如下圖所示。

我們發(fā)現(xiàn)，日本的半導(dǎo)體市場影響力和份額自1990年以來，發(fā)生了明顯的變化。2017年，其IC市場份額（不包括Foundry）只有7%。但在1990年，這個數(shù)字是90%。在過去的幾十年里，日本曾經(jīng)非常重要的半導(dǎo)體供應(yīng)商，包含NEC、日立(Hitachi)、三菱( Mitsubishi) 等，有的將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)剝離，有的合并整合，一番洗牌后，這些曾經(jīng)的半導(dǎo)體巨無霸，現(xiàn)在皆已不是全球半導(dǎo)體主要供應(yīng)商。

曾經(jīng)的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，是何等輝煌，從以下幾組數(shù)據(jù)可見一斑：

1986年, 日本的半導(dǎo)體產(chǎn)品占世界 45%，是當(dāng)時世界最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)國；

1989年, 日本公司占據(jù)了世界存儲芯片市場53% 的份額，而美國僅占37%；

1990年，全球前10大半導(dǎo)體公司中，日本占6家，NEC、東芝及日立高居前3大半導(dǎo)體公司，英特爾僅居全球第4，三星尚未能進入前10。

與以上數(shù)據(jù)形成鮮明反差，當(dāng)今的日本半導(dǎo)體似乎進入了大蕭條時期，前不久，Gartner發(fā)布了一份2017年全球半導(dǎo)體市場初步統(tǒng)計報告，如下圖所示，數(shù)據(jù)顯示，在排名前10的企業(yè)中，只有一家（東芝Toshiba）來自日本，且排名第8。

圖源：Gartner

而如果東芝的NAND Flash業(yè)務(wù)成功剝離以后，日本半導(dǎo)體在全球產(chǎn)業(yè)中的影響力將會進一步下降。

曾幾何時，日本是全球半導(dǎo)體存儲，特別是DRAM的領(lǐng)導(dǎo)者，而目前，被自競爭對手，尤其是韓國和美國的存儲產(chǎn)品徹底壓制，其在行業(yè)市場發(fā)聲漸微，已經(jīng)退出第一陣營。

在集成電路Fabless和IDM企業(yè)當(dāng)中，日本廠商的影響力越來越小，也只有Toshiba、Sony和Renesas這三家在支撐，但排名已經(jīng)比較靠后。

而日本曾經(jīng)引以為豪的顯示面板業(yè)務(wù)，特別是昔日的行業(yè)霸主Sharp，已經(jīng)沒有多少市場份額，幾乎要靠賣相關(guān)專利維持。

因此，很多人認(rèn)為，日本這顆昔日半導(dǎo)體巨星隕落了，已經(jīng)失去了以前耀眼的光芒，尤其是應(yīng)用于消費領(lǐng)域的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

衰落背后的繁榮

事實果真如此嗎？我們知道半導(dǎo)體是個成熟的產(chǎn)業(yè)，整個產(chǎn)業(yè)鏈分為上中下游，包括上游的材料、設(shè)備、EDA軟件，中游的設(shè)計、制造，以及下游的封測等。各環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，成熟而又復(fù)雜，缺失了哪個環(huán)節(jié)，整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都無法正常運轉(zhuǎn)。

半導(dǎo)體是個技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，得核心技術(shù)者得天下，而越往上游，核心技術(shù)越密集、越高端，特別是在半導(dǎo)體材料和設(shè)備領(lǐng)域，雖然其相關(guān)企業(yè)的營收很難排進產(chǎn)業(yè)前10，但技術(shù)密集這一特點決定，半導(dǎo)體材料和設(shè)備直接影響著整個產(chǎn)業(yè)鏈的中下游動向。沒有合格、先進的材料和設(shè)備，IC設(shè)計就只能是紙上談兵，IC制造、封測也是無米之炊。

生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片需要多種設(shè)備和材料。只要1種設(shè)備或材料無法供給，就無法完成半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)。

圖源：新時代證券研究所

而日本，正是半導(dǎo)體材料和設(shè)備的強國。

材料

據(jù)SEMI推測，日本企業(yè)在全球半導(dǎo)體材料市場上所占的份額達(dá)到約52%，而北美和歐洲分別占15%左右。日本的半導(dǎo)體材料行業(yè)在全球占有絕對優(yōu)勢，在硅晶圓、光刻膠、鍵合引線、模壓樹脂及引線框架等重要材料方面占有很高份額，如果沒有日本材料企業(yè)，全球的半導(dǎo)體制造都要受挫。

放眼望去，半導(dǎo)體材料幾乎被日本企業(yè)壟斷，信越、SUMCO（三菱住友株式會社）、住友電木、日立化學(xué)、京瓷化學(xué)等。

在靶材方面，全球前6大廠商市占率超過90%，其中前兩大是日本廠商 Shin-Etsu和SUMCO， 合計市占率超過50%。

硅片方面，全球硅片行業(yè)形成日本信越化學(xué)、三菱住友、中國***地區(qū)環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)和韓國LG五大供應(yīng)商壟斷格局，占據(jù)全球超過90%以上的硅片供應(yīng)。其中，日本信越半導(dǎo)體占27%，日本三菱住友占26%。

光刻膠，主要包括PCB光刻膠專用化學(xué)品（光引發(fā)劑和樹脂）、液晶顯示器（LCD）光刻膠光引發(fā)劑、半導(dǎo)體光刻膠光引發(fā)劑和其他用途光刻膠4大類。 目前，半導(dǎo)體市場上主要使用的光刻膠包括 g 線、 i 線、KrF、 ArF 四類光刻膠，其中 g 線和 i 線光刻膠是市場上使用量最大的。

市場上正在使用的KrF和ArF光刻膠核心技術(shù)基本被日本和美國企業(yè)所壟斷，產(chǎn)品也基本出自日本和美國公司，包括陶氏化學(xué)、 JSR株式會社、信越化學(xué)、東京應(yīng)化工業(yè)、Fujifilm等企業(yè)。

以上只列出了半導(dǎo)體材料中的幾種，而更多的材料，同樣被日本企業(yè)所把控。而在所有材料供應(yīng)商中，幾乎都能看到SUMCO和信越這兩個名字。可以說這兩家就是全球半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的“臺積電”或“英特爾”，絕對是巨無霸級別的。

SUMCO，日本三菱住友株式會社，是全球第二大硅晶圓供應(yīng)商。同時生產(chǎn)多種半導(dǎo)體材料。2017年第四季度財報顯示，因硅晶圓需求供不應(yīng)求，且12英寸硅晶圓價格上漲，帶動SUMCO公司2017年合并營收大增23.3%，達(dá)到2606.27億日元（約合24.29億美元）、合并營益暴增199.6%，達(dá)420.85億日元、合并純益暴增310.1%，至270.16億日元。

信越化學(xué)工業(yè)株式會社，作為IC電路板硅片的主導(dǎo)企業(yè)，信越始終奔馳在大口徑化及高平直度的最尖端。最早研制成功了最尖端的300mm硅片，并實現(xiàn)了SOI硅片的量產(chǎn)，并穩(wěn)定供應(yīng)著優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。同時，一貫化生產(chǎn)發(fā)光二極管中的GaP（磷化鎵）、GaAs（砷化鎵）、AIGaInP（磷化鋁鎵銦）系化合物半導(dǎo)體單晶與切片。

信越能夠制造出具有11個9（99．999999999％）的純度與均勻的結(jié)晶構(gòu)造的單晶硅，在全世界處于領(lǐng)先水平，其先進工藝可以將單晶硅切成薄片并加以研磨而形成硅片，其表面平坦度在1微米以下。

設(shè)備

在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，核心裝備集中于日本、歐洲、美國、韓國四個地區(qū)。Gartner的數(shù)據(jù)顯示，列入統(tǒng)計的、規(guī)模以上全球晶圓制造設(shè)備商共計58家，其中，日本企業(yè)最多，達(dá)到21 家，占 36%。

其次是歐洲的13家、北美10家、韓國7家，中國4家（上海盛美、上海中微、 Mattson（亦莊國投收購）和北方華創(chuàng)，僅占不到 7%）。

具體來說，美國、日本、荷蘭是半導(dǎo)體設(shè)備最具競爭力的3個國家。從半導(dǎo)體設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域來看，日本企業(yè)在具有非常強的競爭力，市場份額超過50%的半導(dǎo)體設(shè)備種類當(dāng)中，日本就有10種之多。

日本企業(yè)壟斷半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)與市場，占全球半導(dǎo)體設(shè)備總體市場份額高達(dá)37%。 在電子束描畫設(shè)備、涂布/顯影設(shè)備、清洗設(shè)備、氧化爐、減壓CVD設(shè)備等重要前端設(shè)備、以劃片機為代表的重要后道封裝設(shè)備和以探針器為代表的重要測試設(shè)備環(huán)節(jié)，日本企業(yè)處于壟斷地位，競爭力非常強。

在前道15類關(guān)鍵設(shè)備中，日本企業(yè)平均市場份額為38%，在6類產(chǎn)品中市場份額占比超越40%，在電子束，涂布顯影設(shè)備市場份額超過90%；在后道9類關(guān)鍵設(shè)備中，日本企業(yè)平均市場份額為41%，在劃片，成型，探針的市場份額都超過50%。

具體市場份額和市占率如下圖所示。

圖源：新時代證券研究所

在以極紫外光刻機EUV為代表的先進光刻設(shè)備領(lǐng)域，荷蘭公司ASML處于絕對壟斷地位，而英特爾、三星和臺積電是ASML的股東，擁有芯片先進制程設(shè)備的優(yōu)先供貨權(quán)，它們壟斷了全球先進芯片制程，占據(jù)全球80%的市場份額，以及全部的高端市場份額。

而日本在光刻機方面則略遜一籌，進入EUV時代以后，傳統(tǒng)雙雄尼康和佳能已無法硬撐，ASML從此奠定壟斷地位，佳能直接退出了光刻機領(lǐng)域了，僅保留低端的i-line和Kr-F光刻機。

中國與世界先進水平的差距

設(shè)備方面，中國雖然具備了一定的基礎(chǔ)，但是技術(shù)實力與國外相比仍存在較大的差距，即使在相對發(fā)展水平較高的IC封測領(lǐng)域，與國際先進水平相比，差距依然明顯。

而日本企業(yè)在晶圓清洗設(shè)備、切割機、研磨機、晶圓檢測設(shè)備、單晶爐、CVD設(shè)備、涂布顯影設(shè)備、光刻機、刻蝕設(shè)備、 IC測試設(shè)備等產(chǎn)品中具有國際競爭優(yōu)勢。相比之下，國內(nèi)企業(yè)僅在 PECVD、氧化爐等產(chǎn)品中取得技術(shù)突破，在其他半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域的國產(chǎn)率極低，尚不具備自主研發(fā)并投入于工業(yè)生產(chǎn)的能力。

我國主要半導(dǎo)體設(shè)備廠商如下圖所示。

圖源：新時代證券研究所

材料方面，我國在國際分工中多處于中低端領(lǐng)域，大部分產(chǎn)品自給率較低，主要依賴進口。國內(nèi)半導(dǎo)體材料企業(yè)集中于6英寸以下生產(chǎn)線，有少數(shù)廠商開始打入國內(nèi)8英寸、12英寸生產(chǎn)線。

在光刻膠方面，由于其技術(shù)要求較高，我國光刻膠市場基本被外資企業(yè)占據(jù)，國內(nèi)企業(yè)市場份額不足40%，高分辨率的KrF和ArF光刻膠，其核心技術(shù)基本被日本和美國企業(yè)所壟斷，尤其是半導(dǎo)體用光刻膠市場，國內(nèi)企業(yè)份額不足30%，與國際先進水平存在較大差距。

奮起直追

可見，無論是設(shè)備，還是材料，我國對進口（特別是來自于日本的產(chǎn)品）的以來成都很高，長遠(yuǎn)來看，這對于提升行業(yè)整體競爭力、保證產(chǎn)業(yè)安全都是不利的，需要我們不斷努力、迎頭趕上。

最近，美國政府再次禁止美國企業(yè)向我國的中興通訊銷售芯片和元器件，再一次給我們敲響了警鐘，不僅是在集成電路產(chǎn)品方面，在上游的設(shè)備、材料和EDA等方面，我們處于全面落后的地位，如果不努力趕上，像中興這種嚴(yán)重被動的局面還有可能在產(chǎn)業(yè)鏈的多個環(huán)節(jié)上演，需要我們把資金用好，用在刀刃上，踏踏實實地把研發(fā)工作夯實，并培育出一大批核心產(chǎn)業(yè)人才。

當(dāng)然，在落后的局面下，我國的半導(dǎo)體材料和設(shè)備也在奮起直追，而且取得了一定的成績。

例如在設(shè)備方面，最核心的光刻機在上海微電子裝備公司有所突破，已經(jīng)研制成功90nm設(shè)備；在刻蝕機方面，北方華創(chuàng)以硅刻蝕機見長，在沉積設(shè)備方面，北方華創(chuàng)的PVD和LPCVD，以及沈陽拓荊的PECVD，已通過主流晶圓代工廠驗證，實現(xiàn)了小批量的設(shè)備交付；天津華海清科和上海盛美的CMP（化學(xué)機械拋光）設(shè)備也已經(jīng)達(dá)到國際先進水平。

材料方面，江豐電子的靶材已經(jīng)具備較強的競爭力，其產(chǎn)品也打入了國際主流市場；在大硅片方面，國內(nèi)企業(yè)有新昇半導(dǎo)體，但競爭力還需要進一步提升；電子氣體方面，雅克科技收購的科美特和江蘇先科具備一定的研發(fā)能力；在CMP拋光墊方面，鼎龍股份在研發(fā)，江豐電子已經(jīng)有出貨；在工藝化學(xué)品方面，江化微、晶瑞股份有一定研發(fā)能力，但競爭力還不強。

結(jié)語

在半導(dǎo)體設(shè)備和材料領(lǐng)域，日本經(jīng)過多年的投入、研發(fā)、技術(shù)、人才的積累，使其在這一產(chǎn)業(yè)上游有著很強的話語權(quán)，要想強大，是沒有捷徑可走的，我國也必須吸收先進的經(jīng)驗和理念，扎扎實實地做好每個環(huán)節(jié)地工作，才能真正把設(shè)備和材料水平搞上去。

與此同時，也必須吸取日本半導(dǎo)體設(shè)計、制造、IDM等方面衰落的教訓(xùn)，特別是在與國外強權(quán)政治的博弈方面，政府要做好應(yīng)對和引導(dǎo)工作，才能不犯大錯，以保證產(chǎn)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定地向前發(fā)展。