智東西（公眾號：zhidxcom）
文 | 心緣
今天，已經(jīng)是日本進入令和時代的第51天。站在新的歷史節(jié)點上，當日本回首三十年前的昭和時代，它或許會感到唏噓不已。
要知道，昭和時代的1968年，日本曾立于世界半導(dǎo)體和存儲芯片的巔峰，甚至將美國踩在腳下，而踏入平成時代（1989-2019）的日本不僅失去了世界第二大經(jīng)濟體的桂冠，亦從半導(dǎo)體神壇隕落。
根據(jù)美國集成電路研究公司統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從1990年到2007年，日本半導(dǎo)體占全球市場份額從49%跌至7%，從鼎盛時期獨霸全球十大半導(dǎo)體公司中六個席位，到近兩年東芝半導(dǎo)體碩果僅存。
不過，熄聲多年的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)并沒有安于現(xiàn)狀，而是韜光養(yǎng)晦，不動聲色地獨霸2018年TOP 15半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠商（來源：VLSI Research）的7席之地，日本半導(dǎo)體史上最大并購案也在上個月落下圓滿的尾音。
如今，失去霸主地位的日本半導(dǎo)體在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中究竟是怎樣的存在？日本在意欲復(fù)興電子產(chǎn)業(yè)的計劃中主要采取了哪些舉措？在AI洪流的沖擊下，日本作為遲鈍的入局者又如何在自動駕駛、AI、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域蓄力？ 智東西試圖深扒日本半導(dǎo)體當前格局，以鄰國為鑒，看到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)背后可能存在的問題和機遇。
一、低調(diào)的掌局者：全面制霸半導(dǎo)體材料和設(shè)備
得技術(shù)者得天下，而得上游核心技術(shù)者，將直接影響到整個中下游產(chǎn)業(yè)走向和發(fā)展進度。
盡管在芯片設(shè)計等領(lǐng)域日漸失勢，但日本半導(dǎo)體供應(yīng)鏈仍為全世界提供超過1/2的半導(dǎo)體材料和1/3的半導(dǎo)體制造設(shè)備，把握絕大多數(shù)芯片企業(yè)的核心命脈。
近日美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)調(diào)查公司VLSI Research發(fā)布2018年全球TOP 15半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠商，其中日本廠商獨占7席。
1、控場硅晶圓和光罩技術(shù)
生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片需要19種必備材料，其中多數(shù)均有極高技術(shù)壁壘。而日本在硅晶圓、合成半導(dǎo)體晶圓、光罩等14種重要材料方面分別占據(jù)超過50%的份額，在全球半導(dǎo)體材料行業(yè)長期保持著絕對優(yōu)勢。
其中，有一家日企的名字或許不如軟銀、索尼、任天堂那般廣為人知，卻在2018年日企排行榜上高居榜首，它就是全球最大的有機硅供應(yīng)商——信越化學(xué)。
信越化學(xué)成立于1920年代中期，從1939年就開始生產(chǎn)硅產(chǎn)品，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)。經(jīng)過80年的發(fā)展，信越化學(xué)已占據(jù)全球約27%的硅片供應(yīng)。
另一家同等重量級的供應(yīng)商當屬三菱住友，它占據(jù)全球約26%的硅片供應(yīng)，與信越化學(xué)堪比材料界的“臺積電”和“英特爾”。也就是說，但凡這兩家半導(dǎo)體材料巨頭抖一抖，整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都要為之一震。
在制作集成電路的過程中，要利用光蝕刻技術(shù)將圖形復(fù)制到晶圓上，就要用到光罩（光掩膜版）的原理。而全球最大的光罩生產(chǎn)商同樣來自日本，它就是日本凸版印刷株式會社，至今已有119歲高齡。這家公司和美國Photronics、大日本印刷株式會社DNP三家占據(jù)了半導(dǎo)體光掩模市場80%以上的份額。
使得光刻工藝得以實現(xiàn)選擇性刻蝕的關(guān)鍵材料——光刻膠，目前其核心技術(shù)仍被日本和美國企業(yè)所壟斷。日本合成橡膠公司JSR是全球最大的光刻膠生產(chǎn)商，另外信越化學(xué)、TOK、三菱住友均處于行業(yè)領(lǐng)先地位。國內(nèi)光刻膠若想突破高端光刻膠技術(shù)壁壘，依然道阻且長。
2、壟斷十大半導(dǎo)體設(shè)備
同樣，生產(chǎn)設(shè)備對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不可或缺。在這一領(lǐng)域必備的26種設(shè)備中，日本企業(yè)在10種設(shè)備所占的市場份額超過50%。
從表格中可以看出，日本在電子束描畫設(shè)備、涂布/顯影設(shè)備、清洗設(shè)備、氧化爐、減壓CVD設(shè)備等重要前端半導(dǎo)體設(shè)備幾乎壟斷市場，但在光刻機方面稍遜一籌，曾經(jīng)的光刻機雙雄尼康佳能在對手荷蘭ASML的強大攻勢下雙雙敗北。
在后端半導(dǎo)體設(shè)備，日本的劃片機和成型器也是世界第一，此外日本還是三款重要后端檢測設(shè)備的霸主。
相對而言，我國在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的短板還比較明顯，僅在PECVD、氧化爐等產(chǎn)品中取得技術(shù)突破，對于大多數(shù)關(guān)鍵的半導(dǎo)體設(shè)備尚不具備自主研發(fā)高端產(chǎn)品的能力。
二、業(yè)務(wù)拆分“斷舍離”，重金收購求回血
日本制造業(yè)秉承大和民族一貫的工匠精神，追求精專于核心業(yè)務(wù)，當旁支阻礙到自己的主心骨時，便毫不猶豫地割舍。
當然，并不是每個企業(yè)都能做到當機立斷，有的企業(yè)是壯士扼腕，及時止血，有的企業(yè)卻是經(jīng)過長期跋涉，最終走到末路窮途，不得已而為之。
1、結(jié)構(gòu)性改革：剝離弱勢業(yè)務(wù)，猛攻核心專長
隨著人們對手機攝影需求的飆高，高像素已經(jīng)成為各大手機廠商較量的核心競爭力之一。自安卓和iOS問世后，蘋果、三星、華為、小米、OPPO、vivo等各大主流手機無不曾奉索尼CMOS圖像傳感器為座上賓。
而索尼在發(fā)展成CMOS市場的絕對領(lǐng)頭羊之前，也曾在消費電子業(yè)務(wù)領(lǐng)域趟過渾水、踩過泥坑。9年前索尼在全球CMOS排行榜位居第六，份額不過7%。為了減少不必要地損失，索尼從2007年起開始削減半導(dǎo)體資本支出，轉(zhuǎn)向資產(chǎn)精簡戰(zhàn)略。
隨后不久，索尼開始大刀闊斧地砍掉累贅業(yè)務(wù)，400 億日元賣掉子公司索尼化學(xué)與信息設(shè)備公司、解散光驅(qū)部門、出售曾讓喬布斯贊嘆的VAIO PC業(yè)務(wù)、剝離電視業(yè)務(wù)、轉(zhuǎn)讓電池業(yè)務(wù)……索尼逐步將重心集中在生命力強的業(yè)務(wù)，而CMOS正是被置于最高優(yōu)先級發(fā)展的精編隊伍，在2016年被放在和視頻游戲、電影以及音樂的戰(zhàn)略地位。
一邊是砍掉冗余業(yè)務(wù)線，另一邊，索尼也在不斷加高端CMOS的技術(shù)壁壘，比如收購多家傳統(tǒng)300mm晶圓廠并進行改造，用于設(shè)計CMOS傳感器制造。
▲索尼企業(yè)中期戰(zhàn)略之半導(dǎo)體
去年5月，索尼總裁兼CEO吉田憲一郎發(fā)布企業(yè)中期戰(zhàn)略，指明未來三年索尼CMOS的目標是保持其“成像領(lǐng)域全球第一”的地位，為此索尼將把傳感應(yīng)用擴展到如汽車等智能手機以外的領(lǐng)域中。
和索尼做出相似選擇還有三菱、富士通和瑞薩電子等。
在21世紀初，三菱將其DRAM業(yè)務(wù)剝離為Elpida Memory，專注于成為控制電力方面的能源半導(dǎo)體技術(shù)的佼佼者。富士通也在2013年將其MCU和模擬IC業(yè)務(wù)出售給Spansion，將其無線半導(dǎo)體業(yè)務(wù)出售給英特爾，并計劃關(guān)閉其在三重縣的300毫米晶圓廠。
瑞薩電子在將最先進MCU全部交付臺積電代工后，在去年6月宣布關(guān)閉負責生產(chǎn)家電、車用MCU的高知工廠。自此，瑞薩自家晶圓廠將退出生產(chǎn)車用半導(dǎo)體，專注于軟件和半導(dǎo)體研發(fā)。
2、處境艱難，揮淚甩賣
和索尼堅持把CMOS當成主業(yè)相比，東芝作為如今全球TOP 10半導(dǎo)體企業(yè)榜單上的唯一日系半導(dǎo)體“幸存者”，似乎并不打算繼續(xù)堅持半導(dǎo)體這條路了。
繼前些年瘋狂甩賣NAND、圖像傳感、家電、相機和醫(yī)療等業(yè)務(wù)后，去年6月，東芝將其最賺錢的存儲芯片部門打包180億美元賣給了以貝恩資本為首的財團。并因為在于接受壟斷法調(diào)查時，中國方面的審查相當遲緩，在4月就開始考慮停止銷售半導(dǎo)體部門。
不過，東芝割舍半導(dǎo)體部門不僅意味著這家公司的毅然轉(zhuǎn)型，同樣也意味著日企半導(dǎo)體輝煌時代暫時完全翻篇。
3、大筆收購，重金回血
長期以來，頻繁的合并和收購已成為日本電子產(chǎn)業(yè)復(fù)興計劃中的常態(tài)。根據(jù)美媒Bloomberg，日本在2018年海外收購額達到1404億美元。
如今在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域聞名遐邇的瑞薩電子，是日立剩余半導(dǎo)體和集成電路部門、三菱的系統(tǒng)LSI部門與NEC其剩余的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)綜合的產(chǎn)物。
2016年，日本軟銀集團在半導(dǎo)體收購史上留下了濃墨重彩的一筆，花費310億美元買下掌握全球絕大多數(shù)的智能手機和平板電腦核心命脈的英國芯片設(shè)計公司ARM。在移動終端領(lǐng)域勢不可擋的ARM架構(gòu)也從此歸屬于日企。而ARM在雄霸手機市場多年后，也開始面向更大的物聯(lián)網(wǎng)市場開啟新的征途。
最新的消息當屬今年3月24日，瑞薩電子和IDT共同宣布，瑞薩電子已成功完成對美國無晶圓廠公司IDT 67億美元的收購。
IDT（Integrated Device Technology）是模擬/混合信號芯片行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，通過這次收購，瑞薩電子完善了其產(chǎn)品陣容，通過各自優(yōu)勢產(chǎn)品能夠優(yōu)化高性能計算電子系統(tǒng)的性能和效率，從而提升其在自動駕駛汽車技術(shù)方面的競爭力。
▲瑞薩電子和IDT收購交易細節(jié)
瑞薩電子CEO吳文精也非常直白地回復(fù)了收購原因：“為了在接下來5~10年于高度競爭的全球半導(dǎo)體市場生存，我們不能只是仰賴有機成長，”他表示競爭對手的行動非?？欤粫o瑞薩太多追趕空間，這次收購案相當于是“花錢買時間。”
三、AI遲到者：傳統(tǒng)巨頭玩跨界，產(chǎn)學(xué)研合力補空缺
如今AI芯片的熱浪正在席卷了全球，不過日本并沒有做出迅速的反應(yīng)，當中美兩國企業(yè)幾近霸占AI芯片榜單，日本的AI芯片計劃開始覺醒。
作為日本最重要的國立研發(fā)機構(gòu)之一，新能源?產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）物聯(lián)網(wǎng)推進部、創(chuàng)新推進部于在去年4月發(fā)布的“加快AI芯片開發(fā)的創(chuàng)新推進項目”基本計劃。
圍繞加快AI芯片創(chuàng)新設(shè)想快速落地的目標，該計劃重點突出兩個方向：一是加強與AI芯片相關(guān)創(chuàng)新設(shè)想的實用性研發(fā)，二是促進AI芯片快速開發(fā)的通用技術(shù)基礎(chǔ)的研發(fā)。
此外，以東京大學(xué)為中心運營的LSI開發(fā)支持基地VDEC，目標在2032年其面向邊緣的AI芯片在世界上獲得約750億日元的市場額。?通過這些舉措，日本正試圖搭建一套完整的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的研發(fā)體系，培養(yǎng)更多AI芯片開發(fā)人才，以推動技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品落地。
1、自動駕駛：自研創(chuàng)新架構(gòu)，爭奪終端市場
瑞薩電子仍然是汽車應(yīng)用的微控制器（MCU）和片上系統(tǒng)（SoC）器件的巨頭。據(jù)IHS Markit稱，2017年瑞薩汽車半導(dǎo)體收入達到36億美元，和英飛凌、恩智浦半導(dǎo)體一同在全球汽車MCU全球市場占據(jù)主導(dǎo)地位。
隨著自動駕駛市場日趨火熱，瑞薩基于在車載芯片界的長期優(yōu)勢，推出了一款基于其嵌入式人工智能e-AI（embedded-Artificial Intelligence）解決方案、適用于自動駕駛深度學(xué)習的動態(tài)可配置處理器DRP（Dynamically Reconfigurable Processor），以低功耗實現(xiàn)實時圖像處理。
此外，瑞薩還發(fā)布了自動駕駛影像分析硬件計算平臺RCAR，新RCAR SoC專為深度學(xué)習而生，預(yù)計明年搭載在L4自動駕駛汽車上，計算性能達5 TOPS。
日本汽車零部件供應(yīng)商電裝（Denso）在2017年9月成立了設(shè)計開發(fā)新世代高性能半導(dǎo)體的子公司NSITEXE，這家公司適用自動駕駛的自研數(shù)據(jù)流處理器DFP（data flow processor），據(jù)稱能有效減少海量計算導(dǎo)致的電力消耗，抑制設(shè)備運行中的發(fā)熱問題。
2、AI芯片：起步偏遲，暫無標桿產(chǎn)品
在AI賽道上，日本遲到了，但日企已經(jīng)開始窮追猛趕。如今在CPU、GPU、FPGA、ASIC四大主流AI芯片架構(gòu)之外，軟件定義芯片、類腦計算等創(chuàng)新的芯片架構(gòu)亦開始冒出萌芽。日本已經(jīng)官宣的幾款A(yù)I芯片都沒有采用上述常規(guī)的架構(gòu)，而是紛紛探索起創(chuàng)新之路。
比如在被中美企業(yè)控場的云端AI芯片領(lǐng)域，富士通已經(jīng)通過研發(fā)AI芯片DLU嘗試撬開一個缺口。據(jù)悉這一芯片將于今年上市，其使用的技術(shù)曾被用于超級計算機“京”上。不過這一芯片目前只知道是采用New ISA架構(gòu)，用于加快深度學(xué)習模型訓(xùn)練，關(guān)于其性能和功耗方面的細節(jié)暫未透露。
除此之外，電子技術(shù)巨頭NEC正在和東京大學(xué)緊密合作，致力于研發(fā)新一代類腦計算AI芯片。
3、物聯(lián)網(wǎng)與機器人：巨頭布局，跨國合作
傳感器和通信芯片需要低成本和高產(chǎn)量的200mm線。截至2014年，日本擁有最大的200mm安裝晶圓廠產(chǎn)能，提供低成本和成熟的制造工藝，能滿足物聯(lián)網(wǎng)芯片需求。
從日本軟銀的一系列收購，尤其是接手英國芯片設(shè)計商ARM和波士頓機器人來看，軟銀對新興的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也相當看重。早在2017年年底，軟銀就開始與以色列半導(dǎo)體創(chuàng)企Inuitive就AI和物聯(lián)網(wǎng)展開合作，利用彼此的技術(shù)打造適用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的高性能低功耗芯片。
瑞薩電子除了在汽車領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力外，最近一年在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也開始動作頻頻，先是在去年9月宣布和阿里巴巴就物聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)展開深度戰(zhàn)略合作，2個月后又推出了基于32位CPU內(nèi)核的微控制器RX66T，可以靈活地配置于機器人、家電等電子產(chǎn)品上，為AI技術(shù)的端應(yīng)用提供有力的支持。
四、由盛到衰：昔日霸主隕落神壇
如今芯片強企聚集在美國、韓國、以色列等國，中國也抓住AI時代的機遇，迅速發(fā)展起一批身價頗高的AI芯片創(chuàng)企。然而回溯到50年前，日本半導(dǎo)體從依賴進口到自主研發(fā)的逆襲之旅猶如一部熱血史詩，激勵人心。
1960年代，日本國內(nèi)半導(dǎo)體制造設(shè)備的國產(chǎn)化比率只有20%。當美國將電子產(chǎn)業(yè)重心轉(zhuǎn)移至軍用，日本消費電子遇到了迅速成長的絕佳時機。日本以舉國之力進行自主研發(fā)，集合富士通、三菱、日立、NEC、東芝等競爭對手培養(yǎng)起強大的電子企業(yè)聯(lián)合體，并用關(guān)稅壁壘和貿(mào)易保護政策為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)保駕護航。
從1970年起，日本半導(dǎo)體開啟一路扶搖直上的「黃金15年」，該產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增加了5倍，出口增加了11倍。到1980年代，日本國產(chǎn)化比率超過70%，占全球DRAM市占率的80%，發(fā)展成世界最大半導(dǎo)體生產(chǎn)國（1986年約45%）和世界最大存儲芯片生產(chǎn)國（1989年約53%）。
1990年，日本在全球十大半導(dǎo)體公司中獨占六席，但到2018年，東芝成為TOP 10中日本僅剩的“獨苗”。
英國《經(jīng)濟學(xué)人》曾如是比喻半導(dǎo)體：“如果說數(shù)據(jù)是21世紀的石油，那么使數(shù)據(jù)有效利用的半導(dǎo)體就相當于內(nèi)燃機?！痹诎雽?dǎo)體這樣關(guān)乎一個國家安危的領(lǐng)域，美國不會想看見昔日的手下敗將變成強勁的對手，美國對日本的半導(dǎo)體經(jīng)濟戰(zhàn)爭自此開啟。
然而成也蕭何，敗也蕭何。日本因?qū)⒏鞔笃髽I(yè)集結(jié)起來，集中火力鉆研技術(shù)，在半導(dǎo)體屆以火箭般的速度崛起，但也因為過于專注技術(shù)、內(nèi)部官僚化且決策過程慢、對外界變化反應(yīng)遲緩，沒能長期站穩(wěn)腳跟。
由于沒跟上PC時代的市場變化，過度執(zhí)著于成品率而不愿降低成本，再加上其擅長的垂直分工體系愈發(fā)無力招架新興的Fabless生產(chǎn)方式，與《美日半導(dǎo)體協(xié)議》的雙重沖擊下，日本的半導(dǎo)體大廈開始地震。
而韓國乘勢起步，在成本方面大幅領(lǐng)先，其市場份額開始趕超日本。再加上接踵而至的貿(mào)易摩擦，日本在DRAM、IDM、顯示面板等業(yè)務(wù)的影響力都聲勢漸微，富士通、東芝陸續(xù)撤離DRAM事業(yè)。伴隨著第二及第三次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，日本優(yōu)勢漸失。
▲ 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的三次轉(zhuǎn)移（來源：CNKI，廣發(fā)證券發(fā)展研究中心）
1990年代的泡沫經(jīng)濟崩潰使得日本進入“失去的20年”，電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值大幅縮水，2013年總產(chǎn)值不到巔峰時期的一半。如今半導(dǎo)體市場份額只有不到10%。而這時，曾被日企甩在身后的英特爾推出奔騰，隨后通過與微軟攜手開啟了PC半導(dǎo)體巔峰時代。
內(nèi)憂外患的夾擊之下，日本半導(dǎo)體帝國轟然坍塌。
讓日本半導(dǎo)體復(fù)興之路格外艱難的主因還有人才的流失。六年前，瑞薩、索尼、富士通、松下等幾個半導(dǎo)體大廠相繼裁員，致使日本半導(dǎo)體行業(yè)的求人倍率持續(xù)提高，而半導(dǎo)體行業(yè)的不景氣又致使報考電子專業(yè)的學(xué)生數(shù)量減少。
▲ 東芝存儲器的四日市工廠
而中美企業(yè)輪番上陣“挖墻腳”，更使得原本就人才告急的日本雪上加霜。美國存儲巨頭美光在取消與英特爾合作、宣布推進閃存開發(fā)后，以800萬日元以上的高薪待遇狂挖東芝技術(shù)人員。中國紫光集團旗下的半導(dǎo)體存儲器開發(fā)企業(yè)長江存儲科技在川崎建設(shè)記憶體工廠并啟動招聘。
與此同時，中國市場對日本半導(dǎo)體市場影響力日益增加。前兩個月?lián)斦勘硎?，日本對中國出口額達到100億美元，汽車和芯片制造設(shè)備的出貨量增加。而當中國諸多企業(yè)因為春節(jié)而閉門歇業(yè)時，日本的經(jīng)濟受出貨量的拖累而放緩。
結(jié)語：日本芯片啟示錄
達爾文曾說過：“能夠生存下來的物種，并不是那些最強壯的，也不是那些最聰明的，而是那些對變化作出快速反應(yīng)的物種。”
日本用二三十年站到世界半導(dǎo)體界的巔峰，又在三十年間從全球TOP半導(dǎo)體供應(yīng)商榜單中消失蹤跡，鄰國的境遇就仿佛一面鏡子，我們從中可以看見希望，也可以看見警醒。
盡管日本在AI時代算是遲到者，但它仍然牢牢扼住了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的咽喉——覆蓋高中低端的材料和設(shè)備。而中國缺“芯”之痛最大的痛點恰恰在于此，我國擁有各國艷羨的龐大半導(dǎo)體市場，卻缺乏自給自足的技術(shù)實力。只有攻破高端半導(dǎo)體材料的技術(shù)壁壘，最終打造完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈才成為可能。
拘泥于技術(shù)上的高精尖、沒有及時應(yīng)對時代變化，沒有保持對客戶需求的高度敏感、內(nèi)部官僚化決策緩慢等問題，讓日本半導(dǎo)體的雄圖為業(yè)隨著泡沫經(jīng)濟的破碎而崩塌。
但我們不能忽視的是，如今仍然屹立著的日本半導(dǎo)體企業(yè)們，無不是經(jīng)年累月持續(xù)投入研發(fā)，擁有一個或幾個極具競爭力的核心產(chǎn)品，并保持著難以逾越的技術(shù)壁壘。
掉隊的日本，基于長期積累的技術(shù)基石和產(chǎn)學(xué)政三位一體的聯(lián)合攻勢，絕非沒有在AI時代重新崛起的可能。
時勢造英雄，新的變革齒輪還在緩緩滾動，無論是昔日輝煌過的日本，還是背負“芯”痛而奮起直追的中國，都站在了改變命運的關(guān)鍵節(jié)點。
