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  • 日本發布新的半導體戰略,“日之丸半導體”會卷土重來嗎?

    發表時間:2021-12-29????文章來源:遠博志城產業研究中心 | 畢濤
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    導讀:


    2021年6月,日本發布《半導體戰略》,包括國內產業基礎的強化與圍繞半導體產業發展的國際戰略兩大對策,旨在重振日本半導體產業。日本半導體產業起步早,通過國外技術的國內市場化“二次創新”,在日本經濟大發展的時期,實現飛躍式發展,同時在國家大項目政策的推動下,實現重點技術和產品的突破,實現“日之丸半導體”的全球引領角色構建。但是日美半導體摩擦、半導體產業發展趨勢的轉變、全球半導體競爭的白熱化以及日本半導體廠商的屬性局限讓日本半導體產業逐步“跌下神壇”。未來,日本半導體產業在競爭白熱化的國際產業環境下重構競爭優勢,還需在技術端找到優勢發力點以及為半導體產業構建應用生態。


    2021年6月,日本經濟產業省發布《半導體戰略》,旨在重振日本半導體產業。該戰略提出兩大對策,一個是國內產業基礎的強化,主要包括前沿半導體制造技術的聯合研發以及國外半導體工廠的引進、數字化投資的加速與前沿邏輯半導體的設計研發的強化、半導體技術的綠色創新推進以及國內半導體生態的強化。另一個是圍繞半導體產業發展的國際戰略,主要包括出口管理與技術保護、日美供應鏈及重要技術合作、日歐產業聯盟等。


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    圖:日本半導體產業畫像(日本經產省《半導體戰略》)


    這個新的半導體戰略給在競爭白熱化的全球半導體競爭下頹勢明顯的日本半導體廠商一劑“強心劑”,但是從日本半導體產業發展的歷史來看,“日之丸半導體”卷土重來,前路漫漫,道險且阻。


    01


    外國技術、民用市場以及強力政策“三駕馬車”推動日本早期半導體產業發展

    1947年美國貝爾實驗室發明晶體管后,日本業界緊隨其后,1950年開始,以日本電氣為代表的日本企業便著手研究晶體管。但早期的日本晶體管及IC的研發更多是通過與美國、德國等半導體廠商合作,通過專利特許或技術援助的方式,進行面向民用領域和市場化的二次技術創新,20世紀60年代,日本各大半導體廠商已經形成了與美國半導體廠商的合作生態,包括東芝、日立、NEC、三菱等日本后來的龍頭半導體廠商。


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    表:20 世紀60 年代日本半導體廠商與國外企業合作情況


    美國早期的晶體管、IC的發明與應用與軍事、國防和宇宙航空密切相關,而日本二戰后在美國主導下進行非軍事化改革,且與美國簽訂有安保協議,主要集中力量發展經濟。早期半導體的發展就是瞄準民用領域,以收音機、電視機以及電子計算器為典型代表。20世紀60年代到70年代,日本經濟進入高速發展期,國民生產總值增長保持在年均10%以上,經濟的騰飛帶動國民收入水平加快提升,從而進一步帶動了收音機、電視機等民用產品市場大發展,為日本早期半導體產業的發展創造了良好的應用生態,促進了早期半導體產業的大發展。民用領域的廣泛運用推動日本半導體量產加快,1959年,東芝晶體管工廠、NEC玉川工廠、日立武藏工廠等半導體量產線陸續誕生,日本逐漸成為世界最大的晶體管生產國。


    進入1970年代,日本進入政策加碼期。1976年,通產省在日本電氣通信(NTT) 開始了超級LSI開發項目,并且集結了富士通、日立、三菱、東芝、NEC、日電東芝情報系統、計算機綜合研究所等7家大企業,組成聯盟,共同推進超級LSI 技術研發,日本政府投入700億日元,為期4年。其中,計算機綜合研究所是由政府牽頭成立,圍繞計算機重大技術攻關,通產省工業技術院電子技術綜合研究所(電綜研)也發揮重要角色。日電東芝信息系統由日本電氣和東芝聯合設立,主要是負責大型計算機的銷售和推廣。共同研究所作為核心機構,實行“4主題6研究室”研究體制。


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    圖:20 世紀70 年代日本超級LSI 開發項目機制


    為期4年的超級LSI開發項目成果斐然,研發的主要成果包括電子束曝光裝置、光刻機等集成電路制造重大裝備,申請的各類專利數量達到上千件,日本半導體制造裝備的國產化比重從之前的20% 提升到項目結束后的70%。


    在國外技術、民用市場和政策“三駕馬車”的推動下,20世紀80年代,日本半導體席卷全球,不僅技術水平全球領先,市場份額也是“一騎絕塵”,1983 年,日本國內半導體行業30 家龍頭企業的產值達到1兆9311億日元,超過美國,躍居世界第一。1988年,日本以絕對優勢占領1M DRAM 全球市場9成份額。1989年,日本半導體占據全球市場53%的份額,成為半導體王國,全球龍頭半導體企業都是日本廠商身影,特別是在DRAM領域,日本具有絕對的話語權。


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    圖:1989 年全球TOP10 半導體廠商


    02


    國際競爭與趨勢脫離使日本半導體產業角色漸失

    日本性能優越、價格低廉的半導體大量進入美國市場后,對美國的半導體產業造成了巨大威脅。1983年美國商務部認定,“對美國科技的挑戰主要來自日本,目前雖僅限少數的高技術領域,但預計將來這種挑戰將涉及更大的范圍”,“維持及保護美國的科技基礎,才是國家安全保障政策上生死攸關的重要因素”。1986年初,美國基于通商法301條,對日本提起反傾銷訴訟。同時美國以日本半導體進軍美國威脅到了美國的高科技產業以及防衛產業從而成為安保上的問題為由給日本施壓, 1986年7月,日美簽訂第一次《日美半導體協議》,協定的主要內容包括:日本擴大外國半導體加入日本市場的機會;為了事先防范傾銷行為,日本政府要監控向美國以及第三國出口半導體的價格等情況;美國政府中斷進行中的反壟斷調查等條款。


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    圖:1980-1987 年日美半導體市場份額占比變化


    另一方面,韓國半導體也在加速崛起。1976年,韓國政府通過《電子工業育成 計劃-半導體即計算機關聯產業》,明確了半導體及計算機關聯產業的必要性、開發品類、工廠建設計劃、政府主導培育的必要性、培育計劃、基本方向、所需資金等事項,韓國半導體產業發展進入政策發力期。進入80年代后,政府對半導體的政策支持進一步強化,1986年,韓國政府開始執行《超大規模集成電路技術共同開發計劃》,以政府為主、民間為輔,投資開發DRAM芯片核心基礎技術,投入資金1.1億美元。1984年,三星公司完成了64K DRAM芯片的研發,1988年,三星宣布完成了4M DRAM芯片的設計。1992年,三星開發出了64M DRAM芯片,隨后開始向惠普、IBM等美國大型企業提供產品,實現了在技術和市場上趕超美日的目標,將技術發展達到了世界的領先水平。


    同時,日本半導體產業未能實現與半導體產業發展新趨勢的對接,進入90年代后,半導體產業中心從DRAM轉向CPU,而正處于“泡沫經濟”破滅造成的經濟危機中的日本廠商未能及時進行戰略投資,錯失發展機遇。90年代后半期,邏輯芯片的設計、制造從垂直整合型向設計企業、制造企業的水平分離型模式轉變,而日本的電子系、通信系半導體廠商在業務艱難的情況下,難以對半導體業務部門進行剝離,從而難以形成新的半導體設計、制造水平分離型模式。


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    表:1989/2000/2020 年全球TOP10 半導體廠商


    03


    新趨勢新格局下日本半導體還需重新定義技術優勢和應用生態

    隨著半導體對于新一輪數字經濟中的發展角色凸顯,主要國家已經將半導體發展提升至國家戰略層面,美國《2021財年國防授權法案》重視對半導體業的扶持,授權聯邦激勵措施以促進半導體制造和研究的投資。CHIPS法案授權商務部與私營部門合作開發尖端芯片制造工藝,或將被授權500億美元發展芯片制造和3nm研發。歐盟《2030數字羅盤》將面向數字化(邏輯IC、HPC·量子計算機、量子通信基礎設施)投資1345億歐元。韓國發布“K半導體”戰略, 計劃到2030年成為半導體綜合強國。我國于2014年發布《國家集成電路產業發展推進綱要》,明確了集成電路發展路徑,也分別在2014年和2019年設立國家集成電路產業投資基金。


    從企業層面來看,三星電子和SK海力士分別是全球DRAM龍頭和第二大廠,同時三星在NAND快閃內存領域市占率居第一。英特爾在處理器領域保持了龍頭地位,英國ARM的CPU基本設計圖領域優勢突出,英飛凌在功率半導體領域全球角色顯著,全球半導體企業格局加快形成。


    反觀日本半導體,日本半導體廠商主要分為3派,以日立、東芝、三菱為代表的電機系,以NEC、富士通、OKI為代表的通信和IT系的,以及以索尼、松下、夏普、三洋為代表的家電影音系,缺少半導體獨立廠商,從而未在半導體重要領域形成具有“獨樹一幟”優勢的獨立廠商(作為半導體獨立廠商上市的企業只有日立、三菱電機以及NEC的系統LSI部門重組后形成的瑞薩電子一家),同時這些半導體廠商也在技術和產品創新上止步不前,通過專利許可費的盈利模式,導致沒有重點領域構建發展優勢,形成具有全球競爭力的產品群

    2020年,從東芝分離出來的從事NAND型閃存芯片業務的芯片巨頭Kioxia 推遲上市,東芝也宣布退出LSI芯片業務。索尼、富士通、NEC、OKI、松下、夏普也都紛紛撤出邏輯芯片業務,被松下兼并的三洋也將半導體業務賣給美國企業。


    另一方面,日本以5G、手機、移動互聯網等產業為代表的數字經濟發展緩慢,制約了半導體產業的應用市場拓展,也成為日本半導體產業發展的掣肘。


    面向未來,日本新發布的《半導體戰略》只是明確了一個發展方向,日本半導體產業在競爭白熱化的國際產業環境下構建競爭優勢,還需在技術端找到優勢發力點以及為半導體產業構建應用生態,而這些也是需要較長時間的。



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