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芯片世界地图︱日本(一):曾经半壁江山,今天只剩残羹剩饭?

2016/08/29
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曾经辉煌无限占据全球半壁江山的日本半导体,而如今的日子更像是“寻常人家”一般。顺应全球半导体买买买与卖卖卖的大潮,日本半导体也在“变卖家产”残喘。

都说鸿海、夏普经历了四年爱情长跑,终于画上句号,最后中国政府部门反垄断法相关审查程序的通过,也开始了夏普的另一个时代。如果辉煌依旧,夏普宁可独立前行也不想“下嫁”非豪门出身仅靠代工发家的鸿海吧。东芝、夏普相继卖盘,不禁对日本半导体产业颇感唏嘘。

日本半导体的日子真的只剩“残羹剩饭”?

日本半导体一边在“变卖家产”求生存,一边却在掷豪金收购欲争市场地位。瑞萨 30 亿美元聘礼准备迎娶 Intersil,在第二季度财报难看的情况下溢价 50%来收购,瑞萨为了汽车电子市场老大的地位也是拼了,不过业内分析师表示,老大位子别想,超越英飞凌,坐上老二的位子就不错了。

 

大家都在唱衰日本半导体的今天,日本半导体的生存现状究竟如何?是真的无法摆脱陨落的魔咒,还是已经寻找到转型的契机?日本半导体的明天将何去何从?

与非小编带着这些问题,和大家一起走进本期的《芯片世界地图》,从昨天的辉煌谈起,到今天的彷徨,以至迷茫的明天又是怎样?


日本半导体产业分布情况

日本半导体厂商众多,仅仅是日本的硅岛是九州岛厂商数量就是惊人的,1990 年 200 个、2000 年达到 400 个、2005 年企业数激增至 650 个。关于日本的半导体企业就不一一罗列。

 

 

前世辉煌
日本集成电路产业的发展,要追溯到 20 世纪 50 年代。二战后的日本百废待兴,但是作为美国抵御苏联影响的桥头堡,受到了美国极大的积极援助,而美国是世界半导体工业的发源地,半导体产业以科技为先导,这给了日本强有力的“支援”。

1963 年日本电气公司(NEC)自美国 Fairchild 公司取得平面技术 Planar Technology 的授权。日本政府要求 NEC 将取得的技术和国内其他厂商分享。由此项技术的引进,日本的 NEC、三菱、京都电气等开始进入半导体产业。日本半导体业的发展由此开始。

发展初期,日本 IC 产业主要以“引进赶超”、发展民用电子和瞄准市场动向为指导进行发展。一方面,“引进赶超”模式符合日本企业保守严谨的特点,将已经形成的独创性研究拓展至应用领域能极大的减少风险;另一方面,日本采用民用电子市场的潜在需求刺激技术和集成电路产业良性发展。下图为日本集成电路产业发展模式。

日本积极制定法案以及国家计划,在政府主导下半导体产业得以健康迅速的发展。

- 1957 年制定《电子工业振兴临时措施法》(电振法)

- 1971 年制定《特定电子工业及特定机械工业振兴临时措施法》(机电法)

- 1978 年制定《特定机械情报产业振兴临时措施法》(机情法)

- 1995 年出台《科学技术基本法》

计划包括超尖端电子技术开发计划、飞鸟计划与未来计划、SOC 基础技术开发计划 。下图为日本集成电路产业发展历程。

 

 

 

发家技术 DRAM、VLSI

DRAM(动态随机存取存储器
Intel 凭借雄厚的实力,量产第一颗 DRAM 时,产品的可靠度并不高,虽然如此 Intel 还是坐实了 DRAM 龙头的位置。PC 市场的扩大撬动了 DRAM 存储器需求膨胀的大门,整个市场都在等待着更高质量、高性能 DRAM 存储器的出现。当日本杀入这一产业后,巨大的变化发生了。

伴随着汽车产业的飞速发展,日本 DRAM 开始迅猛发展,日本花重金购买大批集成电路专利、注重品质提升和自身创新。日本采用 CMOS 工艺开发出了 1M DRAM,算是 DRAM 发展史的一个重要节点。

1980 年代初,日本 DRAM 产品可靠性已超越美国,80 年代日本取代美国成为 DRAM 主要供应国,在世界市场上的份额为 80%,以世界最高质量著称,被称为“产业中枢”。

在很长一段时间,全球半导体企业排名前三位都是由 NEC、东芝和日立包揽,并一度拥有 DRAM 行业 90%的市场份额。当时涉及 DRAM 的美国公司,除了 TI 和美光外,其他厂商都基本被日本打得找不着北,而此时的 Intel 也不仅没了威风也被迫转向了技术要求更高的微处理器

然而在 2000 年,它却不得不黯然退出半导体市场。仅存的一家 NEC 和日立的 DRAM 合资企业尔必达,虽然其技术实力优于三星,但它还是在 2012 年 2 月破产,被美光并购。下图为各国 DRAM 生产量份额趋势图。

可谓成也 DRAM,败也 DRAM。在某种程度上讲,DRAM 的失败要为日本半导体唱衰说买单。

VLSI(超大规模集成电路
日本政府在 1976-1979 年组织了一次著名的官产研相结合的超大规模集成电路的共同组合技术创新行动,这为日本拿下半导体领域的地位奠定基础。集成电路对微电子技术的发展来说十分关键, 通常被称为高技术工业的粮食。

由日本通产省出面组织, 以富士通、日立、三菱、日本电气、东芝五大公司为骨干, 联合日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所, 投资 720 亿日元共同实施了超大规模集成电路 ( VLSI) 项目。VLSI 研发联合体组织架构图。

 

 

而催化这场日本 VLSI 研发联合体的成立,进行自主研发芯片原因:

- 日本被迫向美国开放其国内计算机和半导体市场

在日本开放市场之前,日本的半导体公司和计算机公司就面临着美国竞争对手打价格而抢占市场的进攻, 并陷入亏损的危机。一旦市场开放, 这类竞争对日本半导体无疑是雪上加霜。

- 美国 IBM 公司正研发具有高性能、小体积特点的计算机系统——Future System

日本的计算机厂商在国内市场的份额从 1970 年的 60% 下降为 1974 年的 48% , 而 IBM 却占据了日本计算机市场 40% 的份额。IBM 对日本整个计算机行业的生存造成巨大的威胁。

VLSI 项目实行了四年,取得了大约 1000 多项专利,成果显著。1980 年, 64K 集成电路研制成功, 比美国早了半年;日本电气通信研究所研制成 256K 动态存储器,比美国早两年。

1986 年, 日本的半导体产品占世界市场的 45%  , 成为世界最大的半导体生产国。1989 年, 日本公司占据了世界存储芯片市场 53% 的份额, 而美国仅占 37% 。如下图为集成电路产业转移时间表。

衰败之路

- 1990 年,全球 10 大半导体公司中有日本占 6 家,NEC、东芝及日立高居前 3 大半导体公司,英特尔仅居全球第 4,三星尚未能进入前 10 排行榜

- 1995 年,全球 10 大半导体公司中有日本占 4 家,英特尔跃升为全球半导体公司龙头,NEC、东芝及日立退居 2、3、4 名,三星电子及现代电子挤进前 10 排行榜

- 2000 年,仅有 NEC、东芝及日立进入全球 10 大半导体排行榜,三星电子仅落在东芝及 NEC 之后排名第 4,英特尔仍居全球第一

日本半导体产业的下坡路似乎已经无法遏制。

今天迷茫中探索,是否能赢得明天的一席之地?

虽然现况来看,日本半导体的日子过的并不好。但日本是否最终走上衰亡的道路,还要深挖一下。

 

日本半导体产业退出 DRAM 后,日本 电子元器件向专用领域——图像传感器、汽车电子和功率半导体的转变。日本 IC 产业在慢慢摸索新兴应用的道路上前进。

汽车电子

日立、三菱和 NEC 合资成立的瑞萨电子尤为突出,在汽车半导体领域以世界市场占有率的绝对优势以及世界最高品质闻名业界,但 2015 年 NXP 收购 Freescale 对瑞萨的打击不小,瑞萨从第一的宝座陨落。

NAND

2015 年名列全球前 10 大半导体公司的日本公司仅剩东芝一家。东芝的主要依靠市占率为全球第 2 的 NAND 入榜。东芝社长田中久雄看好 NAND 闪存的未来潜力,他预估到 2020 年全球市场规模将是 2013 年的 10 倍。但随着三星电子、美光、SK 海力士等企业的闪存崛起,东芝也逐渐表现出力不从心。为了实现 NAND 闪存领域的再度突破,东芝建立新 Fab2 旨在提高 3D NAND 闪存的产能,目前主要生产 48 层 3D NAND 闪存,今年有望率先达到 64 层技术。

功率半导体

MarketsandMarkets 最新报告表明 IGBT 的市场规模预计达到 82.56 亿美元, 2015 年到 2020 年以 9.5%的复合增长率增长,预估了未来全球十大 IGBT 厂商,日本将拥有占据五席地位。

 

三菱电机推出三款应用于轨道牵引和电力传输,以及电动汽车领域的功率模块,都搭载了第 7 代 IGBT,既能提高产品热循环寿命和功率循环寿命,还能降低热阻。 日本企业不仅仅布局传统 IGBT,还积极加速 SiC 的应用进度。三菱电机已开始引入混合 SiC 产品,即 IGBT 芯片用传统的单晶硅续流二极管用 SiC,恢复特性特别好,开关频率高,节能效果更好。

CMOS 图像传感器
索尼(Sony)的 CMOS Image Sensor(CIS 影像感测器),在全球市场具有足够的竞争力。索尼的 CIS 以约 30%的市占率,高居全球第一,高端市场几乎全部是索尼的天下。

 

 

不过,虽然在积极探索,日本半导体的心酸的一面也无法避免。

半导体领域英特尔、三星和台积电是 ASML 的股东,拥有芯片先进制程设备的优先供货权,它们垄断了全球先进芯片制程。而日本的芯片光刻机厂商尼康和佳能已无法硬撑,芯片光刻机进入 EUV 时代,ASML 从此奠定垄断地位。佳能直接退出芯片光刻机领域了,仅保留低端半导体的 i-line 和 Kr-F 光刻机。尼康垂死挣扎让人看得心酸。


大家唱衰日本半导体,这与日企财务腐败也不无关系。财务造价绝非东芝一家。

还有一点容易被忽略,可是却非常重要。

据 SEMI 推测,日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额达到约 52%,而北美和欧洲分别占 15%左右。日本的半导体材料行业在全球占有绝对优势,在硅晶圆光刻胶、键合引线、模压树脂及引线框架等重要材料方面占有很高份额,如果没有日本材料企业,全球的半导体制造都要受挫。

日本消费领域品牌或竞争力在下降,被中韩赶超之势已不可阻挡,但工业领域品牌或竞争力并没有下降多少。


同样,消费领域的品牌也在走着转型之路:
- 松下从家电 DNA,扩展至汽车电子、住宅能源、商务解决方案等领域

- 夏普将转向健康医疗、机器人、智能住宅、汽车、食品、水、空气安全领域和教育产业

- 索尼复兴电子业务的计划遭遇挫折,电子领域今后将强化手机摄像头等核心部件

综上,日本这颗半导体的巨星是陨落了,失去以前耀眼的光芒,尤其是应用于消费领域的半导体产业,但是它为了今天的生存与明天的美好做着探索、做着转型。目前可以看到一些成果,但这些努力也遭受着竞争的威胁。我们无法判断日本的半导体做的每一步努力是否是正确的,也无法判断日本半导体产业的明天是怎样的。

未来的日本半导体,你看好吗?松下、夏普、索尼是否可以华丽转身呢?与非网期待你的观点!

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与非网编辑,网名小老虎。通信工程专业出身,喜欢混迹在电子这个大圈里。曾经身无技术分文,现在可以侃侃电子圈里那点事。喜欢和学生谈谈心情、聊聊理想,喜欢和工程师谈谈生活、聊聊工作。不求技术“上进”,只求结交“贵圈”的朋友!