日韩芯片战争开打一月:日本掐住韩国七寸 仍是高科技产业王者

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时间: 2019-08-07

来源:腾讯新闻&知乎       21世纪经济报道 

  如果短期内日本不撤回禁令的话,韩国半导体制造厂就只能停工,或者即便不停工,使用替代原料进行风险量产,但是得到的芯片的可靠性问题必然受到客户们的强烈怀疑,无疑将会引起不小的业内地震。

       1、日本的进攻

       上一次日本参与半导体界的贸易战还是30年前,当时日本和美国的芯片大战改变了全球半导体产业的格局。从结果看,日本基本输掉了内存芯片的高地,加上去年东芝出售闪存芯片业务,日本半导体制造的衰落成为公认的事实。隔壁的韩国则顺势抢下内存产业,三星、SK海力士等企业在存储产业的崛起,给外界传达了掌控上游产业链的高科技形象。然而,这一次日韩贸易战的爆发,印象突然反转。

       原来山外有山,上游之中也有层次,日本恰恰站在了食物链顶端。

       在亚洲的局部战中,大家又开始重新审视日本的力量。根据日本政府对于韩国半导体材料的出口管制,7月初,日本经济产业省就宣布,日本将限制对韩国出口3种半导体及OLED材料。自7月4日起,包括“氟聚酰亚胺”、“光刻胶”和“高纯度氟化氢”3种材料将限制向韩国出口。

       在这三个领域,日本都占有垄断地位。

       其中,氟化聚酰亚胺用于手机、电视OLED显示屏,且日本企业的产能占到了全球的90%。这将影响到三星、LG的OLED产品,三星在手机OLED屏市场上占比约90%,LG是OLED大屏生产者,不过LG在广州正在建立产线。光刻胶和DRAM、NAND Flash等存储芯片的生产制造相关。光刻技术是芯片制造中重要的工艺,而光刻胶则是光刻技术实现的关键材料,是涂覆在半导体基板上的感光剂,占芯片制造成本约为7%,日企在该领域占据了8成以上的市场。高纯度氟化氢是用于半导体生产的刻蚀气体,主要用于制造过程中的清洗、刻蚀,日本的市场份额约在70%左右。“衰落”的日本,此时展现出雄厚的半导体内力,且态度强硬。

       那么,日本在半导体材料和设备领域地位如何?半导体生产工艺主要分为设计、制造、封测三大环节,在后两个环节中,就需要关键设备和材料,他们也是保障芯片顺利生产的上游基石。而日本的硬核能力就是在上游的原材料和硬件设备上,众多技术门槛非常高,尤其是材料方面,不少日本企业的产品不可替代。这也是为什么日本断供,韩国半导体即使有第二供应商,依旧被扼住喉咙。国际半导体产业协会SEMI报告显示,2018年全球半导体材料营收为519亿美元,同比增长10.6%;全球半导体制造设备销售额从2017年的566.2亿美元飙升14%至2018年的645亿美元,两者都创下历史新高。再来计算一下他们在半导体产业中的体量。

       根据IC Insights数据,2018年半导体产值约4700亿 美金。由此可得,半导体材料约为总产值的11%,设备约为12%。两者相加为23%,占半导体产业的四分之一左右。在整个产业中,材料和设备的体量不算大,但高壁垒使得玩家极少,且高玩和普通玩家差距很大。

 

       2、幕后王者的底气

       虽然日本逐渐离开了大众熟知的半导体成品战场,但是从整体产业链来看,日本的链条十分完备。首先看原材料部分。在晶圆制造材料中,主要包括硅片、光刻胶、光罩、湿电子化学品、靶材、CMP抛光材料,电子气体、其他材料;封装材料中,有封装基板、引线框架、键合丝、包装材料以及其他材料。而日本和美国企业占据主导地位,尤其是日本企业,在全球半导体材料市场上占据了半壁江山。例如,在材料中成本占比最高的硅片领域(超过30%),日本信越化学一骑绝尘,市场份额第一,随后为日本 SUMCO(三菱住友)、中国台湾环球晶圆、德国 Siltronic、韩国的SK 海力士。

      西南证券(4.510, -0.05, -1.10%)报告显示,2018年,前四大硅片供货商的全球市占率达到了94%,其中日本信越化学占比28%,日本三菱住友占比25%,台湾环球晶圆占17%,德国Silitronic占15%、韩国SK 海力士占9%。

       在光刻胶领域,日本JSR、东京应化工业、住友化学、美国陶氏、富士电子等企业垄断;在靶材领域,日本的日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯占据了大部分市场。此外,日本的知名半导体材料供应商还包括住友化学、昭和电工、 DAIKIN 业、 Stella Chemifa 、森田化工、日本凸版印刷株式会社等等。 

       再看设备供应商:全球五大设备巨头之一的东京电子就是日本企业,在技术桂冠光刻机方面,日本尼康和佳能可以生产,虽然制程和市场份额比不上荷兰的ASML,但是仍能为本国公司提供。而光刻机为半导体制造中最为核心的设备,一台光刻机的价格是波音飞机的2倍多,超过1亿美元。

       根据西南证券的报告,晶圆制造核心设备为光刻机、刻蚀机、PVD和CVD,四者总和占晶圆制造设备支出的75%。其中,光刻机被荷兰阿斯麦(ASML)和日本的尼康(Nikon)及佳能(Canon)垄断,TOP3 市占率高达92.8%。刻蚀机被美国的泛林集团(LAM)、应用材料(AMAT)及日本的东京电子(TEL)垄断,TOP3 市占率高达90.5%;PVD被应用材料、Evatec(瑞士公司)、Ulvac(日本公司)垄断,TOP3 市占率高达96.2%;CVD被应用材料、东京电子、泛林集团垄断,TOP3 市占率高达70%;氧化/扩散设备主要被日本的日立(Hitachi)、东京电子和ASM(荷兰公司)垄断, TOP3 市占率高达94.8%。 


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    (图片来源:西南证券) 

 

      上图中蓝色标记的公司均为日本企业,在设备领域的主要环节中,日本都有涉足,且都跻身全球前三,和美国、欧洲公司共享高度垄断地位。再看全球主要设备商排名的数据(如下图所示),半导体调研公司VLSI Research发布的2018年全球半导体生产设备厂商的排名中,日本厂商占据7家,韩国只有一家三星子公司SEMES进入榜单,排在第12名。


日韩芯片战争开打一月:日本掐住韩国七寸 仍是高科技产业王者                  日韩芯片战争开打一月:日本掐住韩国七寸 仍是高科技产业王者         


(图片来源:VLSI Research)

        在最强劲的材料和设备之外,日本的芯片供应商在细分领域亦有建树。比如瑞萨电子是全球排名前三的车用半导体厂商,今年以67亿美元完成了对芯片商IDT的收购。索尼虽面临架构整合、工厂关闭等问题,但是仅CMOS传感器芯片一项,就在影像拍摄领域制霸。而芯片设计方面,日本软银在2016年宣布以310亿美元的价格收购了Arm。Arm是国际知名的芯片架构授权公司,其商业模式主要涉及IP的设计和许可,全世界超过95%的智能手机和平板电脑中的处理器芯片都在采用Arm架构。 不论从产业链的完整布局还是上游技术壁垒来看,日本的实力都不可小觑。 

        3、技术流的转型升级

        如果说东芝等巨头退出消费终端、半导体制造市场是日本企业战略撤退的一个缩影,那么半导体材料、设备的精进就是日本产业转型升级的冰山一角。

 首先,我们不能静态地来看待半导体产业,半导体不论在应用端还是研究端,各个链条环节上都在发生深刻的变化。而日本在产业链上,越来越往上游走,上游是日本的强处,中下游成品市场中,日本竞争力在变弱。从技术壁垒来看,大家都希望越来越往上游迁移,现在虽然下游制造很凶猛,但是技术是否足够有竞争力、利润能否持久都是难题。而日本在上游的工艺很长远,其技术势能原本就高,继续往上游走也是不二的选择。其次,也不能单纯地说从下游产业往上游产业攀登,实际上日本整体都在从应用端、低端产品往高端市场发展。只不过,体现在半导体行业中,也是从较低端的半导体行业,往更高端的半导体行业攀登,从半导体的成品往材料等方向发展。

       但大家可能还是会觉得奇怪,技术厉害应该拿出更多的知名产品,但是日本的发展模式或许不是这样的思路,而是从技术流来进行各行各业的升级,包括电子行业、汽车业、供应链等等。比如日立,早在2010年,日立集团就开始精简业务,主动退出了消费电子领域,转向上游的B2B产业。之后的四年内,日立集团从亏损转为盈利。在2014年,东原敏昭成为日立集团新任CEO,进行“创新事业”的新探索,即在制造基础性硬件设备外,提供信息化解决方案等IT服务的软能力。松下也是类似路线,往B2B产业的方向转型。或者说,日本对产业发展的考量,比我们想象中的更有远见,而不是短视。

       再回到日韩的问题上,虽同处在亚洲,但是日本和韩国的产业角色完全不一样,这也让韩国深受日本禁令的牵制。一方面,韩国位于半导体技术俯冲带,但日本是产业链上的核心技术节点。俯冲带是堵上自己的命运,孤注一掷投入到这项产业中,然而日本拥有自己完整的产业链。在半导体产业外,日本还有农业、军工、科技、教育等完整的体系。相比半导体,日本的医疗、重型装备、自动化制造、汽车等领域都在向上游迁移的过程中升级。另一方面,韩国是一个典型的出口贸易国家,GDP严重依赖出口,2018年,半导体占据韩国出口额的20%左右。2019年,韩国出口额却持续下降,重要的因素就是半导体产业的出口萎缩,韩国产业通商资源部公布数据显示,5月韩国半导体出口额下降了30.5%。6月韩国的总出口额同比下降13.5%,出口连续7个月呈下滑趋势。而日本GDP结构更稳定,消费基本占据了50%以上的份额。我们总认为日本是一个小国,确实,市场和美国中国相比,日本是小市场,大家也习惯用岛国思维来看待日本。


       影响: 日本准确掐到了韩国经济的七寸

       韩国经济的最大弱点是:它严重依赖出口的,其外贸出口占GDP比重达50%左右,其中半导体出口额又占韩国出口额的25%左右。所以,半导体财阀企业,如三星和SK海力士的公司营收状况,在一定程度上就是韩国经济的晴雨表,是毫无争议的韩国经济命脉。

       过去一年多,全球半导体行业本就进入低谷周期,三星们也不例外,在这样的时候再对它们来个釜底抽薪,对韩国经济的伤害性就会立竿见影。

       相对其他行业,半导体行业还有一个独特的特点:没有任何一个国家可以完全掌握半导体行业的全产业链,但是相对而言,美国和日本掌握了设备和材料的上游产业链,所以对这个行业的控制性较强。

       被限制的材料是氟聚酰亚胺、光刻胶、高纯度氟化氢。光刻胶对光刻的重要性不言而喻,而氟化氢气体是DE(干法刻蚀)工艺中非常重要的原料气体之一。

       日本直接切断了半导体原材料的供应,就会让三星们陷入“巧妇难为无米之炊”的境地。因为任你三星工艺能力再强,强到都可以把英特尔拉下马,强到可以让台积电紧张,但这都没有用,不给你材料,你的生产线就只能停工。

       有人可能会问:日本不供应,从其他国家买不就可以了吗?

       这就又涉及了技术上的一个问题:原材料供应方变化导致的芯片良率损失。

       半导体行业和其他行业不同的一个特点就是,原材料上一丁点改变都有可能会对产品良率造成影响(通常是负面影响),由于半导体制品的昂贵售价,即便是0.1%的良率损失,折算成金钱都是非常巨大的数字。

       事实上,在芯片生产的上千步流程中,每一个机器使用的零件供应商、每一步使用原材料的供应商,都是严格指定的,不允许随便更换。

       如果有特殊需求(如成本考量)需要更换,则要经历严格而又漫长的认证过程,以认真考察对工艺、良率以及产品可靠性的影响。

       而日本切断供应以后,三星已购买的原料库存仅仅能够再支撑两三个月,这么短时间想要找到光刻胶和氟化氢这么重要原材料的替代商家并认证结束,难度无异于登天。

       所以,如果短期内日本不撤回禁令的话,韩国半导体制造厂就只能停工,或者即便不停工,使用替代原料进行风险量产,但是得到的芯片的可靠性问题必然受到客户们的强烈怀疑,无疑将会引起不小的业内地震。

       一旦停工的话,受供需关系影响,存储芯片价格大概率会上涨。

       日本高科技产业远远没有衰落

       在日韩贸易战开打前,有一种声音在业内广泛流传:日本已经在半导体、芯片以及显示面板领域没落了。

       但是经过和韩国的一战充分证明,日本在更上游的半导体材料及设备领域保持了极大的优势。

       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。

       放眼望去,半导体材料几乎被日本企业垄断,信越、SUMCO(三菱住友株式会社)、住友电木、日立化学、京瓷化学等。

       在靶材方面,全球前6大厂商市占率超过90%,其中前两大是日本厂商Shin-Etsu和SUMCO, 合计市占率超过50%。

       硅片方面,全球硅片行业形成日本信越化学、三菱住友、德国世创、韩国LG四大供应商垄断格局,占据全球超过90%以上的硅片供应。其中,日本信越半导体占27%,日本三菱住友占26%。

       光刻胶,主要包括PCB光刻胶专用化学品(光引发剂和树脂)、液晶显示器(LCD)光刻胶光引发剂、半导体光刻胶光引发剂和其他用途光刻胶4大类。目前,半导体市场上主要使用的光刻胶包括 g 线、 i 线、KrF、 ArF 四类光刻胶,其中 g 线和 i 线光刻胶是市场上使用量最大的。

市场上正在使用的KrF和ArF光刻胶核心技术基本被日本和美国企业所垄断,产品也基本出自日本和美国公司,包括陶氏化学、 JSR株式会社、信越化学、东京应化工业、Fujifilm等企业。

       但是,日本经济和产业体系的完备,却超过我们的想象。比欧洲的大部分国家,产业链更加完备,面积、人口也高于欧洲大部分国家。大家常说,日本失去了20年,日本真的失去了20年吗?相比20年前日本自身产业地位,可能是失去了,但在这20年中,日本对全球的技术输出依然强劲。


      近年韩国等企业不断宣传,日本文化偏隐忍,也很少大肆宣扬。但是日本已经早早转型,不到关键时刻,不见真章。直至当下日韩贸易战,高下立见。


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