日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的行與不行

李海燕

2023年12月13日，2023日本東京半導(dǎo)體展覽會(huì)上，Advantec公司展出的晶圓圖像。圖/視覺(jué)中國(guó)

日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在上世紀(jì)80年代到達(dá)頂峰后就在緩慢退步，但若簡(jiǎn)單認(rèn)為日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)失敗了，就是嚴(yán)重誤解，今天日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍有非常有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)和產(chǎn)品。

客觀認(rèn)識(shí)日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成敗及其背后的原因，對(duì)正在大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的中國(guó)，有非常強(qiáng)的參考價(jià)值。

日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為何逐漸落后？

很多人認(rèn)為，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在上世紀(jì)80年代后期超過(guò)了美國(guó)，這不是很準(zhǔn)確。80年代日本在DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）領(lǐng)域超越了美國(guó)，并不是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體超越了美國(guó)。

80年代，日本工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率整體都趕上了歐美主要發(fā)達(dá)國(guó)家，這并不是半導(dǎo)體一個(gè)行業(yè)的現(xiàn)象。戰(zhàn)后日本不斷從美國(guó)和歐洲獲得各種新技術(shù)，同時(shí)通過(guò)價(jià)格優(yōu)勢(shì)不斷占領(lǐng)美國(guó)市場(chǎng)。1985年廣場(chǎng)協(xié)議之前，日元匯率比較低，日本的勞動(dòng)力成本也低于歐美，因此有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。日本的企業(yè)管理特點(diǎn)也是其能趕超歐美的原因。從50年代起，日本企業(yè)就開(kāi)始整體質(zhì)量管理體系（TQC）。70年代，很多日本企業(yè)開(kāi)展ND（No Defects，零次品）活動(dòng)，打造零次品的生產(chǎn)體系。而美國(guó)一直是采取概率論方法，達(dá)到一定的合格率就可以。這背后是美國(guó)和日本的國(guó)民性格差異和文化差異。

上世紀(jì)90年代，日本半導(dǎo)體企業(yè)在全球的影響力緩慢下降。背后有三個(gè)主要的原因。一是美國(guó)的阻撓，其標(biāo)志為1986年日美兩國(guó)政府簽訂的“日美半導(dǎo)體協(xié)議”。這讓日本政府無(wú)法繼續(xù)大規(guī)模支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致日本企業(yè)擴(kuò)展速度放緩。二是90年代日本泡沫經(jīng)濟(jì)破滅，日本企業(yè)同時(shí)面臨多重壓力：日元大幅升值、日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)飽和、企業(yè)盈利能力嚴(yán)重下降。這就造成日本半導(dǎo)體企業(yè)設(shè)備投資不足，持續(xù)研發(fā)的能力下降。三是周邊國(guó)家和地區(qū)的崛起。90年代以前，半導(dǎo)體市場(chǎng)基本上是美國(guó)和日本在競(jìng)爭(zhēng)。90年代以后，韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)也加入競(jìng)爭(zhēng)。80年代半導(dǎo)體工業(yè)大發(fā)展，造成大部分的半導(dǎo)體制造技術(shù)裝置化，之前幾十年的技術(shù)積累凝結(jié)在了半導(dǎo)體制造設(shè)備中。韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)購(gòu)入相關(guān)設(shè)備，就能具備良好趕超基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，日本企業(yè)也沒(méi)有培育出EDA（Electronic Design Automation）企業(yè)。這和日本社會(huì)長(zhǎng)期重制造業(yè)，輕視軟件業(yè)有關(guān)，也和日本缺乏支持新興企業(yè)的資本市場(chǎng)有關(guān)。80年代日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如日中天的時(shí)候，日本各個(gè)大企業(yè)都是自己開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)軟件，并將其視為自己的競(jìng)爭(zhēng)能力，不愿對(duì)外公開(kāi)，這造成日本未能產(chǎn)生EDA企業(yè)。日本在工業(yè)設(shè)計(jì)軟件、模擬軟件、統(tǒng)計(jì)軟件領(lǐng)域是如此，封門閉戶各自單干，導(dǎo)致日本企業(yè)在工業(yè)軟件領(lǐng)域一直落后美國(guó)和歐洲。

日本半導(dǎo)體材料仍然強(qiáng)大

芯片的生產(chǎn)過(guò)程中需要用到幾十種原材料，有固體的，也有液態(tài)和氣體的，日本企業(yè)在大部分芯片原材料中都有很強(qiáng)的存在感。

光刻膠領(lǐng)域：JSR、東京應(yīng)用化工、信越化學(xué)工業(yè)、住友化學(xué)、富士膠片；電子級(jí)硅晶圓領(lǐng)域：信越化學(xué)工業(yè)、SUMCO；掩光罩領(lǐng)域：大日本印刷、凸版印刷、HOYA；半導(dǎo)體生產(chǎn)用特殊氣體領(lǐng)域：大陽(yáng)日酸、Air Water；化學(xué)藥品相關(guān)企業(yè)：關(guān)東化學(xué)、Resonac（昭和電工收購(gòu)日立化成之后更名）、大金工業(yè)、日本Zeon、住友精化、中央玻璃、巖谷產(chǎn)業(yè)、三井化學(xué)、關(guān)東電化工業(yè)、ADEKA；半導(dǎo)體生產(chǎn)用到的各種特殊化學(xué)藥業(yè)領(lǐng)域：StellaFarma、住友化學(xué)、關(guān)東化學(xué)、日本化藥、東京應(yīng)化工業(yè)、三菱氣體化學(xué)、三菱化學(xué)、大金工業(yè)、森田化學(xué)工業(yè)、德山；半導(dǎo)體生產(chǎn)用各種靶材領(lǐng)域：JX金屬、高純度化學(xué)研究所、Ulvac、三井金屬礦業(yè)、東曹；高純度水領(lǐng)域：栗田工業(yè)、Organo、野村精細(xì)科學(xué)；CMP研磨劑和研磨墊：富士膠片、富士見(jiàn)、Resonac、JSR、凸版印刷、富士紡；石英產(chǎn)品：AGC和東曹。

半導(dǎo)體材料在材料行業(yè)中屬于技術(shù)壁壘非常高的領(lǐng)域。半導(dǎo)體材料對(duì)純度的要求非常高，比如硅的純度要求是11N，也就是99.999999999%。一個(gè)半導(dǎo)體工廠每天需要大量高純度水用來(lái)做清洗。水的純度要求也在6N以上。這種高純度的水，不是每個(gè)國(guó)家都有能力制造。

日本半導(dǎo)體材料的強(qiáng)大有兩個(gè)因素。一是70年代和80年代日本電子行業(yè)整體非常發(fā)達(dá)。當(dāng)時(shí)各個(gè)行業(yè)的日本企業(yè)都面臨開(kāi)拓新業(yè)務(wù)的問(wèn)題，很多企業(yè)都加入了半導(dǎo)體材料生產(chǎn)隊(duì)伍。比如，大日本印刷公司是成立150年的印刷企業(yè)，它轉(zhuǎn)用了印刷行業(yè)的制版技術(shù)進(jìn)入到掩光罩領(lǐng)域，成為全球最大的掩光罩生產(chǎn)商。半導(dǎo)體材料的研發(fā)需要大量資金。日本企業(yè)普遍多元化經(jīng)營(yíng)交叉投入，彌補(bǔ)了日本資本市場(chǎng)不發(fā)達(dá)這個(gè)缺點(diǎn)。

另一個(gè)因素是精密化工材料行業(yè)的封閉性比其他行業(yè)更強(qiáng)。不僅日本半導(dǎo)體材料行業(yè)，其他國(guó)家的高科技材料行業(yè)也一樣。生產(chǎn)設(shè)備都是開(kāi)發(fā)企業(yè)自行設(shè)計(jì)和定制的，市場(chǎng)上沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)品。這些公司很多時(shí)候特意不把自己的技術(shù)申請(qǐng)專利，而是黑箱化。后發(fā)國(guó)家除了研發(fā)之外很難模仿。

日本最大食品企業(yè)味之素公司的ABF是半導(dǎo)體生產(chǎn)中必須使用的材料。ABF是Ajinomoto Build-up Film的簡(jiǎn)稱，即味之素堆積膜，用作CPU的絕緣材料，目前味之素獨(dú)占這一市場(chǎng)。味之素中文就是味精，該公司已有100多年歷史。上世紀(jì)70年代，味之素公司摸索著使用氨基酸生產(chǎn)中積累的技術(shù)，去開(kāi)發(fā)一些新產(chǎn)品和新材料。1996年，味之素公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)薄膜型絕緣體，四個(gè)月左右就成功了。但讓半導(dǎo)體公司使用該材料花了三年左右時(shí)間，之后味之素公司一直獨(dú)占該細(xì)分市場(chǎng)。味之素的護(hù)城河除了大量專利，還有大量生產(chǎn)工藝上的技術(shù)秘密，構(gòu)成了高進(jìn)入壁壘。

半導(dǎo)體材料的范圍很廣。比如在芯片生產(chǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)移晶圓需要用到一種電子吸盤，目前日本的株式會(huì)社NTK Ceratec公司是該細(xì)分市場(chǎng)的龍頭。該公司是日本工業(yè)陶瓷領(lǐng)域的著名公司日本特殊陶業(yè)（NTK）的子公司。

日本半導(dǎo)體設(shè)備仍然強(qiáng)大

全世界半導(dǎo)體制造設(shè)備的企業(yè)排名，前15名一般是這樣分布的：美國(guó)6家，日本6家，荷蘭2家，韓國(guó)1家。日本的頭部企業(yè)如下：東京電子、愛(ài)德萬(wàn)、尼康、SCREEN、迪斯科、國(guó)際電氣、佳能，東京精密、Lasertec、TOWA，荏原、Ulvac。

此外，半導(dǎo)體工廠的搬運(yùn)設(shè)備，日本企業(yè)也有很強(qiáng)的存在感，包括村田機(jī)械、大福、Rotze等；晶圓檢查裝置亦然，主要包括日立高科、Lasertec等；探針臺(tái)領(lǐng)域亦然，主要是東京電子和東京精密兩家企業(yè)。

日本的半導(dǎo)體制造設(shè)備行業(yè)70年代起步。80年代之前，半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)權(quán)在美國(guó)，而且整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模比較小，那時(shí)日本主要是進(jìn)口美國(guó)的設(shè)備。東京電子一直是日本最大的半導(dǎo)體制造設(shè)備專業(yè)公司，該公司成立于1963年，2019年的銷售收入為1.3萬(wàn)億日元，其中半導(dǎo)體制造設(shè)備占91%，F(xiàn)PD（平面顯示板）制造設(shè)備占9%。該公司最初就是進(jìn)口美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和產(chǎn)品，后來(lái)自己研制。過(guò)去50年，東京電子一直保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。

東京電子是個(gè)比較特殊的例子。業(yè)內(nèi)很多知名企業(yè)都是在70年代以后的半導(dǎo)體發(fā)展大潮中逐步跨入到半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域的。比如尼康和佳能進(jìn)入到光刻機(jī)領(lǐng)域，是因?yàn)橹坝泄鈱W(xué)技術(shù)和精密加工技術(shù)的積累。村田機(jī)械株式會(huì)社是位于京都的公司，成立于1935年，該公司最初生產(chǎn)紡織機(jī)械，該業(yè)務(wù)到現(xiàn)在也存在。60年代村田機(jī)械開(kāi)始進(jìn)軍物流設(shè)備領(lǐng)域，1979年成功開(kāi)發(fā)無(wú)人駕駛自動(dòng)搬運(yùn)車ROBO-FAMILY，1982年開(kāi)發(fā)出重物品搬運(yùn)機(jī)器人，1986年開(kāi)發(fā)出無(wú)塵車間的空中搬運(yùn)系統(tǒng)，進(jìn)軍無(wú)塵搬運(yùn)領(lǐng)域。

SCREEN是具有百年歷史的京都企業(yè)，該企業(yè)的源頭是印刷制版。荏原（Ebara）是日本最大泵類生產(chǎn)企業(yè)。半導(dǎo)體制造的生產(chǎn)線需要大量的各種高端泵，荏原從泵（真空泵和液體泵等）進(jìn)入到半導(dǎo)體行業(yè)，之后研發(fā)了CMP（化學(xué)機(jī)械拋光）設(shè)備，目前是全球第二的CMP設(shè)備企業(yè)。日立高科是日立集團(tuán)的子公司。日本企業(yè)戰(zhàn)后刻苦研發(fā)高端電子顯微鏡，后來(lái)日立和日本電子（JEOL）占據(jù)了全球主要市場(chǎng)。日立高科用電子顯微鏡占據(jù)的半導(dǎo)體檢測(cè)的主要市場(chǎng)是自然結(jié)果。

日本的精密制造業(yè)整體都很強(qiáng)大，半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)是其中一環(huán)。上世紀(jì)90年代以后，日本國(guó)用戶逐步下降，但日本半導(dǎo)體制造設(shè)備公司依然保持了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

原因有三：一是技術(shù)壁壘，制造高精度的復(fù)雜機(jī)械需要技術(shù)積累；二是持續(xù)的研發(fā)和產(chǎn)品升級(jí)。半導(dǎo)體行業(yè)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，這需要設(shè)備供應(yīng)商同步提高。比如，東京電子的研發(fā)是提前4代開(kāi)展的，基本上現(xiàn)在研發(fā)的都是十年后應(yīng)用的設(shè)備；三是設(shè)備商和客戶共進(jìn)化。高端設(shè)備不是賣了就結(jié)束了，運(yùn)維也非常重要。比如一臺(tái)EUV光刻機(jī)，需要ASML常年派駐六名左右的工程師駐場(chǎng)維護(hù)。一臺(tái)普通的光刻機(jī)，熟練掌握操作方法和技巧，也需要三個(gè)月以上的培訓(xùn)。設(shè)備制造企業(yè)和用戶深度綁定，一旦形成合作關(guān)系，除非有特殊原因，這個(gè)關(guān)系很難被打破。

很多人有種錯(cuò)覺(jué)，我們只是光刻機(jī)不行，其他的很容易搞定。實(shí)際上半導(dǎo)體工廠需要上百種設(shè)備，不只是光刻機(jī)。比如真空泵和其他各種類型的泵，目前全球范圍內(nèi)由英國(guó)的愛(ài)德華（Edwards）和日本的荏原（Ebara）占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。

這里介紹一個(gè)頗具日本特色的事例。大家都知道光刻機(jī)的硬件有三大組成部分：光源、鏡頭組和精密制動(dòng)工作臺(tái)。日本給光刻機(jī)提供光源的企業(yè)叫Gigaphoton，該公司是日本最大的工程機(jī)械公司小松制作所的全資子公司。該公司成立于2000年，之前是小松研究所的一部分。目前，Gigaphoton給2000臺(tái)以上的光刻機(jī)提供光源系統(tǒng)。日本沒(méi)有美國(guó)那樣的發(fā)達(dá)資本市場(chǎng)，創(chuàng)新融資沒(méi)有美國(guó)便捷。但日本也在不斷開(kāi)拓新領(lǐng)域，資金來(lái)源主要靠企業(yè)內(nèi)部的交叉補(bǔ)貼。日本公司往往有多條業(yè)務(wù)線，盈利業(yè)務(wù)拿出一部分利潤(rùn)來(lái)支持基礎(chǔ)研發(fā)和新產(chǎn)品研發(fā)。Gigaphoton就是典型。

小松制作所和Gigaphoton的例子在日本非常普遍。出光興產(chǎn)是日本大型石油公司，主業(yè)是石油貿(mào)易。該公司在1985年開(kāi)始研發(fā)OLED材料，歷經(jīng)磨難后在1999年推出產(chǎn)品。目前該公司和德國(guó)的BASF并列，是OLED最重要的原材料提供商。最近幾年，出光公司在加力研究固態(tài)電池的電解質(zhì)，相關(guān)專利數(shù)量在全世界名列前茅。

光刻機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中尼康為何會(huì)敗給ASML？

80年代中期，尼康和佳能在光刻機(jī)領(lǐng)域崛起，打敗了它們的美國(guó)老師。2002年，尼康的市場(chǎng)份額輸給了荷蘭ASML。此時(shí)雙方基本上沒(méi)有技術(shù)差距，尼康佳能合計(jì)的市場(chǎng)份額依然超過(guò)ASML。但2007年以后，雙方的技術(shù)差距越來(lái)越大。如今ASML在最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)制造上一枝獨(dú)秀。筆者認(rèn)為以下幾個(gè)因素比較重要。

第一是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。80年代，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，80年代后期市場(chǎng)份額超過(guò)美國(guó)，美國(guó)后來(lái)脅迫日本簽訂日美半導(dǎo)體協(xié)定阻擊日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。日美半導(dǎo)體摩擦的間接結(jié)果是韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣和荷蘭崛起。在光刻機(jī)市場(chǎng)，三星和臺(tái)積電作為用戶，當(dāng)然期望有多種選擇，這樣自己才有議價(jià)權(quán)。2000年左右，英特爾、三星和臺(tái)積電陸續(xù)成為ASML的股東，本質(zhì)上構(gòu)成戰(zhàn)略合作聯(lián)盟，而日本公司被排斥在外。

第二是尼康自身和日本國(guó)內(nèi)環(huán)境的變化。尼康的原名是日本光學(xué)工業(yè)株式會(huì)社，成立于1917年，是當(dāng)時(shí)的三菱財(cái)閥為了生產(chǎn)軍用光學(xué)產(chǎn)品（光學(xué)測(cè)距儀和望遠(yuǎn)鏡等）而成立的公司。1988年更名為株式會(huì)社Nikon。戰(zhàn)后，尼康的主要收入來(lái)源是照相機(jī)。90年代以后，光刻機(jī)的收入超過(guò)照相機(jī)。

尼康進(jìn)入光刻機(jī)領(lǐng)域是因?yàn)橛泄鈱W(xué)鏡頭和精密機(jī)械（包括光波干涉儀等）的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。1975年-1980年，日本通商產(chǎn)業(yè)省組織了“超LSI共同研究所”，開(kāi)展半導(dǎo)體產(chǎn)品超精密加工基盤技術(shù)的共同研究。當(dāng)時(shí)從富士通、日立制作所、三菱電機(jī)、日本電氣和東芝公司抽調(diào)了上百名技術(shù)人員聯(lián)合攻關(guān)。

“超LSI共同研究所”委托尼康和佳能研發(fā)光刻機(jī)，本質(zhì)上是日本政府資助尼康和佳能研究光刻機(jī)。2000年左右，美國(guó)的IT泡沫破滅，半導(dǎo)體投資下降，尼康經(jīng)營(yíng)壓力非常大。如果那時(shí)尼康接受英特爾的股權(quán)投資，后來(lái)結(jié)果可能完全不同。但尼康是三菱財(cái)閥的企業(yè)，接受英特爾的股權(quán)投資不太現(xiàn)實(shí)。當(dāng)時(shí)的整體環(huán)境，日本企業(yè)對(duì)外國(guó)企業(yè)入股非常排斥。

日本的兩家光刻機(jī)企業(yè)，從光學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)能力來(lái)講，尼康比佳能強(qiáng)。佳能后來(lái)研發(fā)了復(fù)印機(jī)和打印機(jī)，成為公司主要盈利產(chǎn)品。尼康主要就是照相機(jī)和光刻機(jī)。泡沫經(jīng)濟(jì)以后，日本生產(chǎn)半導(dǎo)體的綜合電機(jī)企業(yè)都很艱難，日本在世界半導(dǎo)體市場(chǎng)的份額也在不斷下降。這種情況下，日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很難養(yǎng)得起兩家光刻機(jī)企業(yè)，而尼康佳能又沒(méi)能及時(shí)整合光刻機(jī)業(yè)務(wù)，反而繼續(xù)彼此競(jìng)爭(zhēng)。

第三個(gè)原因就是ASML自始至終執(zhí)行全球化路線，尼康則是以日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)為重心。荷蘭國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很小，90年代的歐洲也沒(méi)有大型半導(dǎo)體企業(yè)。從最開(kāi)始，ASML就必須走國(guó)際化路線。

談到ASML，國(guó)內(nèi)媒體總是熱衷于介紹美國(guó)Cymer提供了光源，德國(guó)蔡司提供了鏡頭等。我們對(duì)光刻機(jī)的理解不能停在這個(gè)層面。一個(gè)公司的技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步是需要市場(chǎng)依托的，是需要客戶的不斷反饋的。單純從全世界采購(gòu)優(yōu)質(zhì)的零部件，是打造不出完美設(shè)備的。光刻機(jī)這樣的精密機(jī)械，背后的控制程序都是軟件，軟件的重要程度和光源鏡頭等硬件同樣重要，ASML自己掌握軟件開(kāi)發(fā)。

1982年，比利時(shí)佛蘭德市政府決定培育微電子產(chǎn)業(yè)。1984年，地方政府、企業(yè)界和大學(xué)共同組建了非營(yíng)利組織的IMEC。同時(shí)設(shè)立了半導(dǎo)體產(chǎn)品制造工廠MEITEC。第一代理事長(zhǎng)是著名的魯汶大學(xué)的Van Overstraeten教授。ASML和IMEC長(zhǎng)期保持密切合作關(guān)系。1989年，ASML給IMEC交付248納米的光刻機(jī)。1989年，提供193納米的光刻機(jī)。2003年，提供157納米的光刻機(jī)。2004年，交付了液浸式光刻機(jī)。2006年，交付了第一臺(tái)EUV原型機(jī)。在ASML發(fā)展的初期，IMEC給ASML提供的技術(shù)支持和反饋，對(duì)ASML的發(fā)展影響巨大。

尼康2007年就造出了EUV樣機(jī)，只比ASML晚一年。圖/法新

2000年以后，ASML和全球最大的三個(gè)光刻機(jī)用戶，美國(guó)英特爾、韓國(guó)三星、中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電構(gòu)成了相對(duì)穩(wěn)定的聯(lián)盟，至此大局已定。

尼康初期的技術(shù)積累比較多，日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也比較大，因此尼康走的是國(guó)內(nèi)協(xié)作路線。2000年以后，日本終端用戶不斷減少，尼康收入不斷下降，研發(fā)投入就跟不上。實(shí)際上，尼康2007年就造出了EUV樣機(jī)，只比ASML晚一年。樣機(jī)是為日本的研究組合Selete研制的。Selete是日本國(guó)內(nèi)主要的十家半導(dǎo)體公司在1996年每家出資5億日元設(shè)立的半導(dǎo)體技術(shù)共同開(kāi)發(fā)公司。十家公司分別是：富士通、日立制作所、松下電器、三菱電機(jī)、NEC、沖電氣、三洋電機(jī)、夏普、索尼、東芝。

后來(lái)的發(fā)展態(tài)勢(shì)很明顯，尼康敗給了ASML。EUV光刻機(jī)一臺(tái)價(jià)格超過(guò)1.5億美元。研發(fā)這樣的設(shè)備，費(fèi)用可想而知。如果沒(méi)有資金補(bǔ)助，尼康不會(huì)冒險(xiǎn)研發(fā)。但日美半導(dǎo)體協(xié)定限制了日本政府的行動(dòng)能力。不過(guò)，尼康除了芯片用光刻機(jī)，2006年之后還有一個(gè)主要的收入源——FPD光刻機(jī)，也就是生產(chǎn)液晶面板時(shí)使用的光刻機(jī)。在這個(gè)領(lǐng)域，尼康和佳能一直占據(jù)著主要市場(chǎng)份額。

日本一直都行的半導(dǎo)體產(chǎn)品有何特點(diǎn)？

日本在半導(dǎo)體制造設(shè)備和半導(dǎo)體材料領(lǐng)域一直堅(jiān)挺，除此之外，日本也仍有一些半導(dǎo)體產(chǎn)品在全世界范圍保持著比較強(qiáng)的存在感。主要是CMOS Image Sensor（也就是把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)的半導(dǎo)體產(chǎn)品，主要用在數(shù)碼相機(jī)和智能手機(jī)攝像頭等領(lǐng)域）、功率半導(dǎo)體（在各種設(shè)備中控制電力的半導(dǎo)體產(chǎn)品）、NAND Flash Memory，汽車用微處理器（控制包括發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的各個(gè)功能單元的微處理器）、LED（LED燈也是一種廣義的半導(dǎo)體產(chǎn)品）。

這幾種半導(dǎo)體產(chǎn)品日本企業(yè)能頑強(qiáng)地堅(jiān)持到現(xiàn)在，有兩個(gè)最重要的原因：（1）穩(wěn)定的應(yīng)用場(chǎng)景；（2）技術(shù)原創(chuàng)性和產(chǎn)品化都保持領(lǐng)先。

穩(wěn)定且不斷擴(kuò)大的應(yīng)用場(chǎng)景非常重要。半導(dǎo)體產(chǎn)品必須應(yīng)用到某個(gè)具體的產(chǎn)品當(dāng)中。90年代以后，日本頑強(qiáng)存活下來(lái)的幾個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品在日本國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)都是穩(wěn)定增長(zhǎng)的。

案例1：CMOS Image Sensor。CMOS Image Sensor與日本數(shù)碼相機(jī)在90年代以后的崛起密切相關(guān)。雙方相互支持，良性互動(dòng)。戰(zhàn)后，日本照相機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展，以尼康為代表的日本照相機(jī)品牌風(fēng)靡全世界。90年代以后，日本的照相機(jī)企業(yè)和電機(jī)企業(yè)陸續(xù)都進(jìn)入到數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，日本企業(yè)自始至終占據(jù)了全球數(shù)碼相機(jī)90%以上的市場(chǎng)份額。豐厚的市場(chǎng)回報(bào)給索尼公司更多的研發(fā)動(dòng)力，CMOS Image Senor的性能的不斷提高，提高了數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)的魅力，創(chuàng)造了更大的市場(chǎng)，是一種標(biāo)準(zhǔn)的良性互動(dòng)。其中，索尼公司早在70年代就開(kāi)始CCD的研發(fā)和應(yīng)用，在這個(gè)領(lǐng)域一直不斷的積累和進(jìn)步。

案例2：汽車用微處理器。1980年，日本汽車產(chǎn)量達(dá)到1000萬(wàn)臺(tái)左右，成為全球最大汽車生產(chǎn)國(guó)。汽車用微處理器和美國(guó)的環(huán)境管制以及70年代的石油危機(jī)有密切關(guān)系。美國(guó)在1970年推出了《1970年大氣凈化修正法》，也就是俗稱的“馬斯基法”（Muskie Act）。該法案對(duì)汽車尾氣排放提出了苛刻的減排要求，很多汽車公司都認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)。美國(guó)的一些汽車公司開(kāi)始委托日本公司開(kāi)發(fā)控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噴油和排氣再燃燒的微處理器。東芝公司經(jīng)過(guò)5年多努力，在70年代末成功為福特公司研發(fā)成功這種微處理器。之后該技術(shù)轉(zhuǎn)用到了日本各汽車公司。日本的瑞薩半導(dǎo)體頑強(qiáng)的活下來(lái)，就是因?yàn)槠渲饕a(chǎn)品都是車用半導(dǎo)體。

案例3：功率半導(dǎo)體。目前全球功率半導(dǎo)體前十大企業(yè)來(lái)自德日美三國(guó)。德國(guó)的英飛凌最強(qiáng)，遙遙領(lǐng)先。日本企業(yè)在十強(qiáng)中占據(jù)四五席，一般為東芝、三菱電機(jī)、富士電機(jī)、日立、羅姆。這幾家企業(yè)除了羅姆公司是專門的半導(dǎo)體公司，其他幾家都是“綜合電機(jī)”公司，也就是類似德國(guó)西門子那樣的多元化公司，英飛凌就是從西門子分出來(lái)的企業(yè)。

功率半導(dǎo)體和DRAM等半導(dǎo)體產(chǎn)品的技術(shù)路線有很大不同，該領(lǐng)域日本形成了正循環(huán)態(tài)勢(shì)。比如東芝公司在1981年就推出了全世界第一臺(tái)變頻民用空調(diào)，變頻裝置的核心就是功率半導(dǎo)體。90年代，日本最早在鐵道車輛和新干線車輛導(dǎo)入了IGBT，極大促進(jìn)了鐵道領(lǐng)域的節(jié)能。

案例4：LED。90年代以后，日本主導(dǎo)了LED相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，主要原因是日本科學(xué)家在90年代初期突破了藍(lán)色LED技術(shù)。三原色當(dāng)中，藍(lán)色發(fā)光LED是最后突破的。2014年，因?yàn)樵谒{(lán)色LED上的貢獻(xiàn)，三位日本科學(xué)家赤崎勇、天野浩、中村修二獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。中村修二所在的日亞化學(xué)是位于日本德島縣的一個(gè)小規(guī)?；瘜W(xué)企業(yè)，因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)展，該企業(yè)連續(xù)增長(zhǎng)了20年。

案例5：NAND Flash Memory。東芝公司在該領(lǐng)域一直保持強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，最重要的原因是該產(chǎn)品就是東芝發(fā)明的。東芝的舛岡富士雄在1984年左右發(fā)明了NAND Flash Memory，東芝在這方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)一直到今天。

日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能否再現(xiàn)往日輝煌？

進(jìn)入2023年，日本的東證指數(shù)恢復(fù)到了1990年泡沫經(jīng)濟(jì)尾聲的高峰。日本東京核心地段的土地價(jià)格在2021就恢復(fù)到了1989年最高峰時(shí)期的水平。那么，日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能恢復(fù)80年代和90年代的榮光嗎？筆者認(rèn)為：日本半導(dǎo)體行業(yè)的下滑已經(jīng)停止了，今后大概率會(huì)有反彈，但不會(huì)再現(xiàn)往日輝煌。

日本半導(dǎo)體行業(yè)停止下滑的最重要原因是國(guó)際環(huán)境的變化，也就是中美之間的摩擦和臺(tái)灣海峽局勢(shì)的緊張。在這個(gè)大背景下，日本的戰(zhàn)略地位發(fā)生了一些微妙的變化。以美國(guó)為首的西方國(guó)家對(duì)于過(guò)分依賴中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的芯片代工和封裝有比較強(qiáng)的危機(jī)感。同時(shí)，日本政府抓住機(jī)會(huì)也推出了一些補(bǔ)助政策，支持臺(tái)積電在日本熊本縣設(shè)立工廠。2022年，日本成立新的國(guó)策半導(dǎo)體公司Rapidus，該公司預(yù)計(jì)在北海道設(shè)立工廠。

不僅日本不會(huì)恢復(fù)過(guò)去的榮光，美國(guó)也不會(huì)。80年代，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基本是美日兩國(guó)企業(yè)的天下。現(xiàn)在，全世界主要國(guó)家的企業(yè)都在這個(gè)行業(yè)角逐。這個(gè)國(guó)際的大競(jìng)爭(zhēng)和大分工在90年代就開(kāi)始了。例如，在前十大半導(dǎo)體軟件企業(yè)中，美國(guó)有四家，英國(guó)有兩家，中國(guó)有兩家，加拿大有一家，以色列有一家。分別是ARM（英國(guó)），Synopsys（美國(guó)），Cadence Design Systems（美國(guó)），Imagination Technologies（英國(guó)），CEVA（以色列），SST（美國(guó)），VeriSilicon（中國(guó)），Alphawave（加拿大）eMemory Technology（中國(guó)臺(tái)灣），Rambus（美國(guó)）。

在全球經(jīng)濟(jì)高度專業(yè)化分工的時(shí)代，我們平常不認(rèn)為有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的國(guó)家，也有半導(dǎo)體行業(yè)的隱形冠軍。比如奧地利這個(gè)看似和半導(dǎo)體毫不相干國(guó)家，也有兩家隱形冠軍企業(yè)，IMS納米制造公司（IMS Nanofabrication）和EV集團(tuán)。IMS公司是多光束掩模寫(xiě)入器的全球領(lǐng)先企業(yè)。我們都對(duì)EUV光刻機(jī)津津樂(lè)道，但EUV光刻機(jī)使用的光刻掩模的制造精度比EUV還要高，是通過(guò)電子線來(lái)描畫(huà)的。IMS的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是東芝公司旗下的Nuflare公司，2016年該公司被英特爾收購(gòu)。EV集團(tuán)是全球晶圓鍵合設(shè)備市場(chǎng)第一名，晶圓鍵合是一種將硅片鍵合制成芯片的精密工藝。索尼、三星、豪威制造的大多數(shù)CMOS圖像傳感器都要都用到EV集團(tuán)的技術(shù)。

日本今后能否在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)獲得更多影響力，取決于日本半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)能力，特別是在自己的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域能否持續(xù)研發(fā)和外延。比如，佳能和大日本印刷最近幾年在積極研發(fā)納米壓抑技術(shù)，2023年10月已正式推出相關(guān)設(shè)備。如果這個(gè)技術(shù)獲得成功，比起使用光刻機(jī)，制造成本會(huì)大幅度下降，就會(huì)蠶食ASML的市場(chǎng)份額。

對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的啟示

最近幾年，美國(guó)不斷阻擊中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。筆者認(rèn)為，短期中國(guó)很痛苦，長(zhǎng)期美國(guó)可能更痛苦。道理很簡(jiǎn)單，中國(guó)是最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，美國(guó)的圍堵會(huì)迫使中國(guó)加快半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)產(chǎn)替代，這意味著美國(guó)企業(yè)將喪失中國(guó)這個(gè)巨大市場(chǎng)。

中國(guó)可從三個(gè)角度考慮今天的應(yīng)對(duì)之策。短期最重要的事情是穩(wěn)定和美國(guó)及其他主要發(fā)達(dá)國(guó)家的關(guān)系。90年代以后，美國(guó)已經(jīng)不能獨(dú)自構(gòu)建一個(gè)完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)在美國(guó)拉攏荷蘭和日本，原因就在這里。中期來(lái)講，加快導(dǎo)入海外人才和培養(yǎng)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體相關(guān)人才最重要。十年之內(nèi)，我們做的大部分工作都是國(guó)產(chǎn)替代，很多細(xì)分領(lǐng)域都是發(fā)達(dá)國(guó)家10年前、20年前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和產(chǎn)品。長(zhǎng)期來(lái)講，如果中國(guó)想占據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)權(quán)，就需要在基礎(chǔ)理論上有所突破，否則很難成為半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó)。

在今后半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展中，中國(guó)不是沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。筆者認(rèn)為，目前蓬勃興起的第四次產(chǎn)業(yè)革命對(duì)中國(guó)的半導(dǎo)體發(fā)展是一個(gè)百年一遇的機(jī)會(huì)。第四次產(chǎn)業(yè)革命在2020年左右拉開(kāi)帷幕，其中有兩個(gè)主要內(nèi)容，也就是DX和GX。DX就是Digital Transformation，全球經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其中最重要的是人工智能。GX就是Green Transformation，全球經(jīng)濟(jì)的綠色低碳轉(zhuǎn)型，其中最重要的是從化石能源轉(zhuǎn)到可再生能源。前三次產(chǎn)業(yè)革命都是歐美國(guó)家主導(dǎo)的。第四次產(chǎn)業(yè)革命，中國(guó)和歐美日站到了同一個(gè)起跑線。

在這次產(chǎn)業(yè)革命中，汽車行業(yè)也會(huì)迎來(lái)一個(gè)百年一遇的大變局。汽車會(huì)變成一個(gè)智能化產(chǎn)品。目前，一個(gè)高檔電動(dòng)汽車需要用到1000個(gè)左右的芯片（并不都是高端芯片）和100個(gè)左右的傳感器。新能源汽車是半導(dǎo)體產(chǎn)品最大的應(yīng)用市場(chǎng)，中國(guó)的新能源汽車已經(jīng)走到了世界前列。

碳中和時(shí)代，光伏、風(fēng)能等可再生能源的占比會(huì)上升，功率半導(dǎo)體會(huì)有更多應(yīng)用場(chǎng)景。目前以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體也是各國(guó)家爭(zhēng)奪的重要領(lǐng)域。這個(gè)領(lǐng)域，中國(guó)也處于第一陣營(yíng)。

回望過(guò)去70年，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較順利的時(shí)候，都有比較好的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，兩者是一個(gè)互相支持、良性互動(dòng)的關(guān)系。80年代以前，晶體管收音機(jī)、電子計(jì)算器和電視機(jī)為半導(dǎo)體產(chǎn)品提供了巨大應(yīng)用市場(chǎng)。日本的液晶產(chǎn)業(yè)也是因?yàn)殡娮佑?jì)算器的應(yīng)用而積累了初期技術(shù)。80年代以后是電腦，90年代以后是個(gè)人電腦、數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)。2007年以后，個(gè)人電腦和智能手機(jī)成為應(yīng)用半導(dǎo)體產(chǎn)品的兩個(gè)最大的產(chǎn)業(yè)，但日本企業(yè)喪失了這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主導(dǎo)權(quán)，這直接導(dǎo)致日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)興乏力。

不僅日本，美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也一樣。80年代以前的半導(dǎo)體產(chǎn)品非常昂貴。美國(guó)是軍工和科研部門的訂單支撐了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。90年代以后，英特爾長(zhǎng)達(dá)30年位居全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)首位，這是因?yàn)橛⑻貭柼峁┝水?dāng)時(shí)最重要的半導(dǎo)體產(chǎn)品CPU。進(jìn)入2023年，美國(guó)的英偉達(dá)公司成為全球市值最大的半導(dǎo)體公司，這是因?yàn)樵摴镜腉PU是人工智能時(shí)代最重要的半導(dǎo)體產(chǎn)品。

（編輯：馬克）