浅谈日本半导体产业

08 5月 2017

      近日,东芝发布消息称将拆分旗下半导体事业,成立新公司“东芝存储”,并准备出售新公司超过半数以上的股权来弥补母公司严重的财务亏损。根据IC Insights此前公布的2016年全球前20的半导体企业名单来看,日本目前仅有东芝、索尼和瑞萨名列其中,而东芝现又面临财务危机,让人不禁唏嘘,昔日七八十年代拥有辉煌成绩(1990年,日本厂商在半导体企业TOP10榜单中有六家)的日本半导体产业究竟怎么了?

      笔者根据现有的文献资料,对日本半导体产业的发展做了一个简单的总结,望能带给产业相关读者一些思考。

      萌芽崛起(1950-1979):民用电子+引进赶超+VLSI项目

      日本半导体的发展初期,主要是以“引进赶超”的技术思路和“民用电子”的市场导向进行发展的。

      1957之后,由于苏联成功发射人造卫星以及美苏核武器竞争的激化,使得美国将电子产业的重心从民用移到军用上面,这为当时日本民用电子产品进军美国市场创造了条件,日本民用电子产业得到飞速发展,这极大地刺激了日本半导体产业的良性发展。同时,日本采取大量引进先进技术、重金购买集成电路专利的办法,来达到起步快、缩短与技术发达国家差距的目的。

      20世纪70年代初的日本在半导体产业上还是严重落后美国的,当时有两件事刺激了日本政府进行自主研发芯片来缩短与发达国家差距和抵抗美国企业侵蚀市场的决心。一件是日本被迫向美国开放其国内计算机和半导体市场,第二件是计算机领域领跑者IBM推出的称为未来系统的高性能计算机,采用了远超日本技术水平的一兆的动态随机存储器,令日本产业界感受到了很大的威胁。

      1976年,在通商产业省(现在的经济产业省)的主持下,“VLSI技术研究协会”成立,并成立了“VLSI共同研究所”,来自市场上存在竞争关系的各大企业(日立、 三菱、富士通、东芝、日本电气)的研究人员一起进行研究开发。该共同研究项目一直持续到1981年,总预算达到700亿日元,用于进行半导体产业核心共性技术的突破。项目实施的四年内共取得了约1000多项专利,大幅度提升了成员企业的 VLSI制作技术水平,日本公司借此抢占了 VLSI 芯片市场的先机。VLSI项目取得了巨大的成功,促使日本半导体产业发生了飞速发展。

      从鼎盛到衰落(1980-1999):成也DRAM,败也DRAM

      日本依靠其产品的成本优势和可靠性,在上世纪80年代进入行业的鼎盛时期,而动态随机存储器DRAM是最主要和成功的产品。

      自Intel推出最早的DRAM产品——1KB的存储器1103后,美国的半导体企业一直主导着这个市场,但是到70年代后期,日本企业开始快速成长起来了;80年代初,日本在DRAM市场上的所占份额已经超过美国,跃居世界首位。到1986年,日本半导体企业在世界DRAM市场所占的份额达到了80%!这主要得益于日本半导体产品由于规模化生产带来的成本优势和高可靠性。

      各国家和地区的DRAM市场份额的变化

      上世纪80 年代,日本半导体行业在国际市场上占据了绝对的优势地位。截至1990年,日本半导体企业在全球前十中占据了六位,包括NEC、东芝、日立、富士通、三菱、松下,日本半导体达到鼎盛时期。

      1990年全球十大半导体企业

      但是80年代后期,日本的DRAM市场份额急剧减少,探究其原因,主要是因为DRAM市场结构发生了很大的变化,早期主要是以大型机为主,对存储器的可靠性要求很高,日本企业在技术上有优势;但到80年代后期,个人计算机发展起来,个人电脑看中的更是低廉的价格,该市场对存储器的可靠性和寿命要求相对较低,但是这个市场的需求量巨大。而日本企业没有根据市场做出及时的转变,同时太注重工匠精神,过于忽略成本追求高质量,仍旧以高可靠性为产品生产指标,这便给了美光、三星等企业赶超的机会。

      由于日本半导体产品品种较为单一,主要以DRAM为主,DRAM市场份额的下降,直接让日本半导体产业受到了重创。

      另一方面,上世纪80年代末,半导体领域的企业开始盛行水平分工的模式,自身没有工厂的Fabless设计公司和专门提供半导体生产服务的硅代工企业分工合作的生产方式慢慢发展起来。而日本企业对这种水平分工模式始终抱有抵制心理,顽固地坚持纵向联合模式,这也是日本半导体产业衰落的主要原因。传统的纵向联合模式具有生产配套的优势,适合规模化生产,将设计、制造、封装都整合在内。但是随着市场的转变,客户的需求越来越多样化,这种模式不仅无法对客户的要求作出快速反应,同时随着工艺变得越来越先进,产品的生产成本也会随之大幅提高。无论是欧美还是韩国、台湾、大陆的半导体企业都慢慢走向这种水平分工化路线,这样的好处是设计公司可以专注于设计,对市场的反应迅速,而晶圆代工厂专注于代工,这样就可以将机器折旧影响到的成本劣势降到很低,通过大量的订单收入抵充摊薄折旧。

      休整(2000-2009):重启“官产学”项目+结构性改革

      为了挽回日本半导体产业颓败之势,日本半导体企业进行了结构性改革。除尔必达外所有其他的日本半导体制造商均从通用 DRAM 领域中退出,将资源集中到了具有高附加值的系统集成芯片等领域。但尔必达于 2012 年宣告破产,2012年7月被美光购并,标志着日本在DRAM的竞争中彻底被淘汰。

      另一方面,日本官、产、学三方检讨丧失半导体大国地位的教训,认真总结1976年的VLSI项目成功的经验,开始启动多项“官产学”计划,如飞鸟计划Asuka、未来计划MIRAI、HALCA、DIIN等。2006年,日本推出新的五年计划,被视为ASUKA计划的延续。新五年计划分两部分:一个是SELETE(Semiconductor Leading Edge Technologies Inc)五年研发项目,每年投资预算100亿日元,探索45纳米和32纳米实际应用工艺。另一部分是STARC(Semiconductor Technology Academic Research Center)五年研发计划,每年投资预算50亿日元,用于开发DFM(Design for Manufacturing)设计平台。

浅谈日本半导体产业

      现状(2010-)

      尽管日本在全球的半导体市场份额上已经不复昨日的辉煌,但是在一些专用领域和半导体材料、精密制造设备领域,日本企业还占据着很重要的市场份额,扮演着举足轻重的角色!比如:

      在IC元器件领域:索尼在CMOS图像传感器市场位于全球第一;瑞萨在汽车半导体领域处于全球领先地位;东芝是全球第二大NAND Flash供应商(不知最后会花落谁家);三菱、日立、富士电机、罗姆在功率半导体市场特别是在IGBT市场上享有威望;在MEMS领域日本具备很强的实力,包括松下(陀螺仪、传感器)、电装(加速度计)、旭化成(电子罗盘)、欧姆龙(麦克风);电阻电容电感等方面日本更是领先全球。

      在半导体相关精密制造设备领域:东京电子是全球第二大芯片设备制造商,主力产品是成膜和蚀刻设备;另外大型半导体设备提供商还有DNS(晶圆洗净、蚀刻等)、爱德万(检测设备)、迪思科(晶圆切削设备)、东京精密(计量测试、加工设备等)。

      在半导体相关材料领域:日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额超过五成,包括硅晶圆(信越、胜高)、光刻胶(日本合成橡胶、东京日化)、光罩(大日本印刷、凸版)等重要材料,如果没有日本材料企业,全球的半导体制造都要受挫。

      结语:

      半导体产业是科技发展的基石,发展半导体产业是大国崛起的必经之路。日本半导体企业在这浮沉六十几年的发展经历能为我国产业的发展提供思考和借鉴;同时,我们也不能盲目跟风唱衰日本半导体,日本产业的资本/研究创新成果/企业的管理经验等的深厚积累,都值得我们学习赶超并时刻保持一份清醒警惕。

(来源:互联网)

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