芯片分为三种芯片:功率芯片、逻辑芯片和储存芯片。功率芯片大多应用于提高设备节能性能;而大家所熟知的CPU比如英特尔、麒麟芯片这些属于逻辑芯片;储存芯片主要应用于数据保护、数据安全和数据保存方面。这三种芯片中,功率芯片是最简单制造的。然而在以前,我国却需要每年花费大量金钱去美日德进口芯片,比如德国英飞凌、美国安生美和日本的三菱电机。日本一直以来都是我国功率半导体的最大进口国,无论是价格还是性能,日本功率半导体芯片都受到了中国买家的青睐。
不过就在近日,有媒体发现日本功率半导体企业似乎不太开心,原因就是因为中国功率半导体芯片企业在飞速崛起,生产速度和规模都达到了前所未有的高度,最重要的是,我国在不久前刚刚突破且拥有了300mm半导体硅片生产能力。其实说到功率芯片,我国缺少的并不是技术,而是原材料。因为制造功率芯片需要大量的硅,而我国的硅材料有90%都来自进口,没有掌握到硅片的核心技术,让我国头疼了很长时间。
日本的信越化学是全球最大的半导体硅片厂商,市占率高达28.5%,排名全球第一,而全球第二的硅片厂商也是日本的。这些企业不仅有着优良的技术,制造经验还十分丰富,所以即便国产硅片价格再低,由于纯度不够以及晶体缺陷,几乎没人愿意购买。所以,国产企业很难在硅片上有所突破,很多研究硅片的国产企业都倒闭了。好在2017年以后,我国开始大力扶持硅片厂商,在多个地区投资建厂,直到现在我国硅片的年生产量已经足够为我国供给。
到了现在,我国功率半导体市场规模已经超过了1263亿元,复合增长率也达到了惊人的30%以上,是全球国家中名副其实的第一名。中国庞大的市场,再加上国产 科技 企业对功率芯片的巨大需求,中国功率芯片领域在未来很有可能能够超越日本的地位。
半导体设备,即在芯片制造和封测流程中应用到的设备,广义上也包括生产半导体原材料所需的机器设备。在整个芯片制造和封测过程中,会经过上千道加工工序,涉及到的设备种类大体有九大类,细分又可以划出百种不同的机台,占比较大市场份额的主要有:光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机等。
半导体行业周期性带来新动能
从全球半导体发展情况来看,受宏观经济变化及技术革新影响,半导体行业存在周期性。2017-2019年,全球半导体行业来到了下滑周期。2019年,全球固态存储及智能手机、PC需求增长放缓,全球贸易摩擦升温,导致全球半导体需求市场下滑,全年销售额为4121亿美元,同比下降12.1%。进入2020年,有5G商用化、数据中心、物联网、智慧城市、汽车电子等一系列新技术及市场需求做驱动,将给予半导体行业新的动能。
全球半导体设备市场规模约600亿美元
根据国际半导体产业协会SEMI统计数据显示,近年来全球半导体设备销售额呈波动态势,2019年为597.5亿美元,比2018年的645.3亿美元的历史高点下降了7.4%。2020年一季度,全球半导体设备销售额为155.7亿美元,比2019年第四季度减少13%,但与2019年一季度相比,增长了13%。半导体设备总市值虽仅几百亿美元,但其是半导体制造的基石,支撑着全球上万亿的电子软硬件大生态,设备对整个半导体行业有着放大和支撑作用,确立了整个半导体产业可达到的硬性尺寸标准边际值。
前道设备占据主要市场份额
从半导体的制造流程来看,前道流程较多,涉及的设备种类也较多。在一个新晶圆投资建设中,设备投资一般占70-80%。而按工艺流程分类,在新晶圆的设备投资中,晶圆加工的前道设备占据主要的市场份额,约80%封测设备占据约18%的比重。
市场主要集中在中国台湾及大陆地区
近些年,在全球半导体设备消费市场中,中国大陆,中国台湾,韩国这三大市场一直排在前三位。其中,中国大陆最具发展潜力,从前些年的第三,到最近一年的第二,一直处于上升态势。
具体来看,2019年,中国台湾是半导体设备的最大市场,销售额增长了68%,达到171.2亿美元,占全球市场的比重为28.65%。中国大陆则以134.5亿美元的销售额保持其第二大设备市场的地位,占比为22.51%。排名第三的是韩国,销售额为99.7亿美元,同比下降44%,占比为16.69%。
2020年一季度,排名前三的仍是中国台湾、中国大陆以及韩国,销售额占比分别为25.82%、22.48%、21.58%。
日美荷品牌占领前位
目前全球半导体设备市场集中度较高,以美国、荷兰、日本为代表的TOP10企业垄断了全球半导体设备市场90%以上的份额。美国著名设备公司应用材料、泛林半导体、泰瑞达、科天半导体合计占据整个设备市场40%以上份额,而且均处于薄膜、刻蚀、前后道检测三大细分领域的绝对龙头地位。技术领先和近半的市场占有率,任何半导体制造企业都很难完全脱离美国半导体设备供应体系。
未来规模预计超千亿
从整体来看,尽管受疫情的影响,半导体行业及半导体设备行业依然逆势增长。存储器支出回升、先进制程投资及中国大陆积极推动半导体投资的背景下,预计2020年全球半导体设备市场将持续保持增长,市场规模预计达到632亿美元,同比增长6%2021年预计达到700亿美元2025年将超千亿美元。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》。
自日本对三种高 科技 材料实施出口管制近三年以来,韩国尚未建立完全独立于日本生产商的国内供应链。
前韩国总统文在寅很早在 5 月 9 日大约 10 分钟的告别演说中就提到了贸易摩擦。
“我不会忘记整个国家如何团结起来克服日本不公平的出口管制带来的危机,”文在寅说。
这些变化意味着日本企业必须单独申请氟化氢、用于极紫外光刻的光刻胶和氟化聚酰亚胺的出口许可证。
METI 表示,它只是在实施通常需要的出口程序。但韩国政府强烈谴责这些措施。韩国将其解释为对 2018 年 10 月最高法院裁决下令现在的新日铁向前韩国战时劳工支付赔偿金的经济报复。
韩国人抵制日本产品以应对出口管制。据说东京和首尔之间的关系已跌至战后最低点。
文在寅访问了韩国芯片制造材料制造商,以争取对国家自给自足的支持。他的政府每年拨出约 2 万亿韩元(按当前汇率计算为 15.5 亿美元)来资助研发,以“化危机为机遇”。
但韩国国际贸易协会的数据与文在寅的言论相矛盾。
氟化氢方面,2019 年 6 月后,从日本进口的价值大幅下降。与 2018 年相比,2020 年下降 86%,2021 年同比反d 34%。2022 年 1 月至 4 月期间,进口量同比增长 30%。
光刻胶进口量在 2020 年实现了两位数的同比增长,而氟化聚酰亚胺的进口量仅略有下降。
“除了氟化氢之外,没有任何特殊影响,”一位日本材料制造商的消息人士说。
2021 年,韩国从日本进口的最大半导体制造设备进口额同比增长 44%,达到 63 亿美元。韩国与日本的贸易逆差全面扩大。
IBK Securities 专门研究材料行业的分析师 Lee Geon-jae 表示:“现有的半导体生产线需要停止以使用替代材料,因此芯片制造商不愿采用额外的本土产品。”
在实现自给自足方面缺乏进展反映在韩国股市。Soulbrain Holdings 建立了生产国产氟化氢的品牌,其股价从 2019 年 6 月开始飙升,一度触及 70000 韩元。最近它已经跌破 20000 韩元,创下六年来的最低点。
与此同时,日本当局的行为显然引起了韩国企业的不信任。
芯片制造巨头三星电子和 SK 海力士痛苦地意识到关闭工厂的风险。这导致向可以替代日本制造材料的供应商提供财政支持和技术转让。
三星从半导体和显示器中获得近 1000 亿美元的年收入——是日本最大的芯片制造商铠侠控股的八倍。三星是日本供应商的主要客户。韩国本土材料供应链将对日本工业造成打击。
现在的焦点转移到韩国新总统尹锡烈政府的下一步行动上。6 月 16 日发布的经济议程中没有提到日本自由供应链或本地化的字眼。
尹锡烈在试图解冻双边关系时可能希望避免激怒日本。但首尔没有理由停止尝试转向国内生产。
“从经济安全的角度来看,本土的材料供应是必要的,”尹锡烈政府内部人士表示。
为韩国打下半导体产业基础的"元老"、前三星电子半导体研究所所长Kim Kwang-gyo愁云满面。Kim Kwang-gyo在接受《韩国经济新闻》采访时表示:"现在是竞争国家如何投资、技术水平如何都一目了然的'开卷'竞争时代,韩国政府似乎把半导体产业看的太轻松了"。Kim Kwang-gyo认为韩国政府层面对半导体产业的投资和支援远远不足。
Kim Kwang-gyo于1979年在三星电子设立第一个半导体研究所,并担任了4年的第一任研究所所长。到2000年代初为止,Kim Kwang-gyo历任三星电子美国普林斯顿研究所所长、韩国半导体显示器技术学会首任会长等职务。
据韩国半导体显示器学会消息,美国政府宣布,从今年开始到2026年为止,将投入105亿美元,培养半导体人才。中国台湾地区制定了每年确保1万名新半导体人才的战略。
Kim Kwang-gyo斩钉截铁地说,“韩国政府首先应该改变对半导体产业的犹豫态度。如果不能解决人力不足或产业规制问题,韩国半导体产业可能会在几年内倒闭。政府和学界等应该积极支援并推动企业发展半导体产业。"
Kim Kwang-gyo还表示,失去半导体第一的位置就等于失去了所有未来增长动力。因为智能手机、 汽车 、机器人等领域的半导体产品数量正在持续增加。预计世界半导体销售额将从去年的702万亿韩元(1人民币约合193韩元)增长到2030年的1268万亿韩元。
三星电子1974年以50万美元收购了韩国半导体,开始了半导体事业。"三星在一开始并没有做好半导体业务。" Kim Kwang-gyo回忆说,在初期,三星电子还被评价为技术能力落后于美国和日本10年以上。"当时甚至有职员说如果被调到半导体,就会辞职,半导体业务的发展环境非常恶劣。"
Kim Kwang-gyo还表示,当时三星电子向日本提出技术合作或技术引进,日方称“你们还没有达到合作的水平”。“那种被蔑视的感受,记忆犹新。”Kim Kwang-gyo回忆称,“在这种情况下,已故三星电子前会长李秉喆表示,总有一天会有机会的, 一定要拿行业第一。从那时开始三星电子集中精力进行技术、人力投资。"
Kim Kwang-gyo表示,持续的投资造就了领先的三星电子, 其中也有运气的成分。20世纪80年代,随着低利率、低油价、低韩元价值等"三低利好"的到来,三星电子半导体的地位迅速上升。
"认真准备才能抓住机会,这一点无论是上世纪7、80年代,还是现在都一样"Kim Kwang-gyo表示,要展望10年后、20年后,从现在一步一步地做准备。
《金融时报》6月26日谈到了日本的半导体人才问题,东芝、索尼等日本最大的半导体制造商警告称,政府振兴国内芯片行业之举正受到工程师短缺的威胁。
在预计出现劳动力短缺之际,日本正努力增加半导体投资,以加强经济安全,应对新冠疫情下,供应链中断和芯片短缺的问题。
上个月,一家电子行业机构在向日本经济产业省发出的呼吁中表示,截至2030年的未来五年是日本半导体行业在多年失去全球市场份额后“重新站稳脚跟的最后也是最大机会”。
日本电子信息技术产业协会表示,该行业的成功取决于能否获得足够的人才来创新和运营其芯片工厂。据估计,在未来10年,8家大型生产商将需要招聘约3.5万名工程师,以跟上投资的步伐。
日本半导体产业协会半导体委员会政策提案工作组负责人、东京科学大学教授Hideki Wakabayashi表示:“人们经常说半导体缺乏,但工程师才是最缺的。”
20世纪80年代末,日本半导体公司大手笔扩大生产,超过了美国,占据全球市场份额的一半以上。但在与华盛顿发生激烈的贸易冲突后,日本将主导地位拱手让给了韩国和中国大陆的公司。
这导致了2008年全球金融危机后工程师的大规模裁员。Hideki Wakabayashi说,这就是今天没有足够资深经验工程师的原因。
闪存制造商铠侠(JEITA工作组的一部分)的经理Toyoki Mitsui表示,大学学习半导体的学生现在倾向于加入金融机构或 科技 公司,因为芯片行业早已失去吸引力。
为了刺激创新和培养未来的员工,东芝、索尼和其他公司正在与全国最好的理科大学合作,并为芯片研究和招聘投入更多资金。
上个月,美国总统乔·拜登和日本首相岸田文雄承诺加强半导体制造能力,并在开发先进芯片方面加强合作。
台积电正与索尼联手,在南部九州岛建设一家价值86亿美元的工厂,计划为该工厂招聘约1700名工人。政府表示,将提供高达4760亿元人民币(35亿美元)的补贴。
越来越多的工厂即将投产。铠侠与其合资伙伴西部数据正斥资近1万亿日元在日本中部建造一家工厂,该工厂将于今年秋季投产。此外,其还会再拨款1万亿日元,在日本北部建造一家定于明年完工的工厂。
瑞萨电子将投资900亿日元,重启2014年关闭的一家工厂,以扩大电动 汽车 用功率半导体的生产。Recruit的顾问Kazuma Inoue指出:“直到20世纪10年代中期,日本在投资和招聘方面一直与世界其他国家存在分歧,尽管全球芯片产业规模已经翻了一番。”
然而Kazuma Inoue表示,很难找到工人。根据日本统计局发布的数据,25岁至44岁的电子元件、设备和电路从业人员数量从2010年的38万人下降到2021的24万人。
东芝电子元件部门的某高管Takashi Miyamori表示:“大多数日本理科学生对IT更感兴趣,而不一定是半导体,全球各地都在争夺最优秀的工程师,我们需要找到提高竞争力的方法。”
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