中国半导体上游原材料来源是哪个国家

中国半导体上游原材料来源主要是美国，日本。

半导体上游材料中的靶材也是我国正在突破的细分领域之一，这块主要还是美、日等西方国家垄断，特别是高端材料进口较大。

在中低端领域，国内部分公司已经实现了突破，打破国外垄断，甚至对三星、LG等韩企供货。

日本这个国家，对于我们来讲，感觉是极其复杂的，但是在制造业创新技术这块，日本有许多值得我们学习之处。别的不说，日本的化工，电子， 汽车 ，实力雄厚，并且占据市场主导地位。就拿化工中的重点催化剂来说，日本触媒技术大型企业诸如三井、三菱等，它们在光催化，环境催化以及石化催化领域都有技术优势，同时还包括成套化工机械装备，具体就不说了，其实化工的发展真的很重要，这是许多原材料的重要来源。好了扯远了，回到芯片上来。

芯片发展要看半导体产业。全球半导体产业 1950s 起源于美国，于 1970s-1980s 完成了第一次由美国到日本的产业转移。在产业转移期间日本由政府牵头，企业和研究机构共同协力取得了巨大的技术成果。日本最厉害的产业就是DRAM（Dynamic RandomAccess Memory，动态随机存取记忆体）凭借高性价比，迅速占领市场。1989 年日本芯片在全球的市场占有率达 53%，次年日本已占据全球存储芯片超过 50%的市场份额，在全球十大半导体企业中占据了六个席位，这其中的大厂我们都听说或者使用过，比如NEC、东芝、富士通、三菱、日立等等。到了2000左右，日本半导体产业正式走向衰落，许多半导体企业合并或者破产重组。总的来讲日本的半导体发展经历了三个阶段，发展阶段（1970s）、全盛阶段（1980s）、凋落阶段（1990s）、转型阶段（2000s）四个阶段，此后阵地开始转向韩国和台湾等地，也就是目前我们看到的半导体企业主力三星、LG大厂以及现在的联发科。

俗话说瘦死的骆驼比马大，何况这骆驼还没骨瘦如柴。这些年，日本一直在深耕整个芯片产业。在细分市场上，IC元器件领域，索尼以其多年在CMOS图像传感器市场位于全球第一(30%以上)，索尼的堆栈式结构谁人不知，看看大家的手机摄像头，瑞萨在 汽车 半导体领域处于全球领先地位，东芝的NAND闪存芯业务居于世界第二(目前被西数收购)；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，此外还有多家有技术实力的大型半导体设备提供商。再来说说芯片上游产业，生产芯片需要19种必须材料，而日本在其中14种材料中占据50%以上的份额，在半导体装备领域东京电子、尼康、佳能市场占有率不俗。软银在 2016 年以 240 亿英镑 (约 309 亿美元) 金额，并购英国半导体设计大厂ARM。所以，虽然日本在手机芯片领域一般，但是在专用细分领域，还是十分强大的，并且掌握了上游的核心 科技 。当然这些技术实力表现到了诸如任天堂 游戏 机，尼康、佳能相机，以及高端电子显微镜等等这些我们日常生活中比较常见的用品上，而我们的体验是它们确实不错。

最后，还是想说无论现在怎样，未来一定要把握住，要共同努力将我们的制造业做大做强，摆脱受制于人的局面。

个人观点，欢迎讨论关注！

芯片领域是美国开端，目前也是美国的近乎垄断了芯片市场，日本芯片领域曾经也和美国一样在全球市场非常厉害，但后面没落了，现在转而提供制造芯片的原材料，芯片原材料做的非常好。

1、日本芯片的光荣年代

在20世纪的70年代开始，日本的芯片发展非常的快，而且在全球领域和美国并驾齐驱。

这个阶段日本以DRAM为核心，在全球快速取代了美国地位，到了90年代末，日本的芯片的市场份额高达53%，美国占37%，这一阶段日本芯片的光辉时刻。

这时候日本芯片的龙头是日立、三菱、富士通、东芝、日本电器这五大公司。

但是，日本的芯片慢慢停滞了，被台湾韩国赶超，到2000年，日本DRAM份额不到10%。

2、日本芯片转而到芯片材料领域

日本的芯片最后转而到芯片材料领域，日本已经成了全球最大的半导体材料生产国，全球最主要的半导体材料输出国。

千万别以为芯片材料领域就是没有任何技术门槛，芯片材料的技术门槛非常高，目前在芯片需要的高 科技 材料中，19种最主要的高 科技 材料中，日本有14种材料占据了绝对优势，占据了高达50%以上的市场份额。

比如材料包括硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩、光刻胶、靶材料等等。

你认为中国芯片领域华为能发展起来吗？

日本能做制造芯片焊接的设备，就是那种小芯片，指甲盖那么大的那种，而且质量很好，精度很高，以前我在江苏一家电子厂上过班，里面设备有美国，新加坡，日本的，日本的是最好的，越精密的它做的越好，对了那家电子厂还是一个国企，华润集团下面的，那个设备有的用的都旧的很了，但是就是不坏！这个是真的，那个设备好像是东芝做的，我是零几年在哪里上班，设备老得都有十多年了，但是还是好得很，新加坡的设备也不错，比美国的好，美国的最贵，做的快，就是老坏，就是做芯片几年的线路连接的，那个线还是用金丝做的，纯金丝，也是进口的，有很多国产品牌芯片，在哪加工做，用的是银和铜，我是2013年离开的，在哪里干了三年，刚好就是在芯片焊接那个工序，当时我就知道为啥国产东西便宜了，现在那个厂都还在，

芯片的发展，一言以蔽之：起于美国、发展于日本，将来看中国！

这不是热血之言，真的，且听我道来。

美国是芯片的鼻祖，那也不用多说了，大家都知道。

日本曾经在上世纪80年代，一跃成为芯片强国，力压美国（也就是有名的美日DRAM之争，具体我就不详述了，可百度）。

后来，美帝看到势头不对了，要是让日本赶超，老大地位不保，那还得了？于是在1989年，成立了“国家半导体咨询委员会”，通过一系列整合，最后又重回芯片霸主。

那么，日本是怎么迎头赶上的呢？

跟它的几个计划有关：

1、60年代的“超高性能计算机开发计划”

2、70年代的“阳光计划”和“月光计划”，对国内实行保护主义，限制芯片的进口，刺激了国内芯片业的迅猛发展，所以有了超大规模集成电路的VLSI项目，当时参与的企业，全部是今天耳熟能详的大牌：富士通、日立、三菱、东芝等。

短短几年时间，就成就了“DRAM”时代。

但是，成也DRAM，败也DRAM，到了90年代，三星的崛起，从此，芯片的重心就转向韩国，以及台湾了。

插个插曲，在80年代，日本签订了“日本半导体协议”，用来应对美国倾销的指控。（跟今天美国对中国的戏码，何其相似啊，美国现在看到中国在AI芯片上的潜力，又来老一套了）。

进入本世纪，日本芯片业调整，提出半导体MIRAI计划，大学和政府联合“产管学”，并实施了数十个产业集群计划。

所以，总结来看，在芯片领域，日本目前肯定是没法和美国、韩国等抗衡，但它的底子还在，依然能够在全球排上老三、老四的位置。

像比如索尼的CMOS图像传感器、瑞萨的 汽车 电子、三菱的功率半导体（IGBT模块），它们在世界上依然具有强势的地位。

说说咱们中国。

咱们国家虽然一直无“芯”之痛，但现在不大一样了，可能让中国在芯方面得以崛起的，是“AI芯片”。像国内现在比如 寒武纪 这类的公司，以神经网络芯片为方向，将来它在AI领域的应用，可能会使中国在人工智能芯片上弯道超车。

这不仅仅只是技术发展的规律，只要稍微研究下全球的地缘技术移动规律，都有理由相信，下一站，是中国。

且拭目以待吧。

这些年，日本一直在深耕整个芯片产业，虽然在芯片成品市场上日本没法和美国韩国相比，也没有出现过一家世界级的芯片公司。但是在专用细分领域，日本始终牢牢掌握了上游的核心技术，很多方面都是遥遥领先。在芯片生产的上游产业链必须的19种材料当中，日本企业在14种材料中占据的市场份额都超过了50%，芯片细分领域的技术实力强悍，并且索尼在IC元件领域绝对领先，东京电子也是全球第二大芯片设备制造商，其他大型半导体设备供应商实力也不俗。

芯片技术的发展依赖于半导体产业，而半导体产业的发源地就是美国，在上世纪七八十年代，日本的半导体产业曾获得了飞速的发展，出现了像东芝、富士通、三菱、日立等世界级巨头企业，在1989年的时候，日本芯片在全球市场占有率高达53%，日本的芯片产业发展到了顶峰，全球十大半导体企业中占据了六席，半导体装备领域东京电子、尼康、佳能市场占有率很高。再后来全球半导体产业逐渐转移到韩国和中国台湾，现在最著名的芯片企业是三星、台积电以及联发科，这三家企业在芯片领域有着无法取代的地位。

作为一个技术制造强国，日本在芯片领域没法跟美国相比，但在细分市场上，依然领先全球，有着自己的核心制造技术， 所以即便现在的日本有些许衰败，也只是因为处于一个转型期罢了。

日本的芯片技术在世界上是什么水平？半导体这个事物由美国开端，逐渐扩散转移，日本也是重要的受益者，曾经在芯片技术上及市场上可以与美国并驾齐驱。虽然随着半导体产业从美国转移到日本，日本后来又转移到韩国台湾地区，慢慢地日本芯片业有所下降。但并不能就此认为日本的芯片业就衰落，日本是个格外细致的国家，能够向别人所想不到的事情，不可忽视。比如：制造芯片的材料，日本可是大赢家。

在上世界70年代开始，由日本通产省牵头由日立、三菱、富士通、东芝、日本电器等五大公司为骨干开始进行半导体产业核心共性技术的突破。主要以DRAM为突破点，逐步发展到顶峰，以各种竞争战略渗透美国市场，并且在全球快速取代了美国成为DRAM主要供应国。到80年代末期90年代初，日本的芯片业在全球达到了鼎盛时期占据了绝对的优势地位，全球市场占有率高达53%，美国占37%，欧洲站12%，韩国1%，其它地区1%，全球半导体企业前十大中，日本独占六席，可见日本芯片业之强大。

随着芯片产业向韩国、台湾地区的转移，再加上新型通信设备的快速发展，再加上日本产业成本高昂以及国内经济的滞步不前，芯片业也受到了严重的影响，逐渐被韩国台湾等所追赶或取代。到2000年，日本DRAM所占份额已经跌至不足10%。

但是日本人却又开辟了另一个市场，那就是制造芯片的材料。到目前为止，都还没有任何一个国家地区的芯片材料可以和日本媲美。日本是全球最大的半导体材料生产国，全球最主要的半导体材料输出国。很多以前传说的日本到中国来像收垃圾一样收我们的原材料，转手就高价卖给我们赚得盆满钵满。

生产芯片所需要的材料具有极高的技术壁垒，在主要的19中必须材料中，日本在其中14种原材料中均占有绝对的优势，高达50%以上的份额。包括：硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩、光刻胶、药、靶材料、引线架、陶瓷板、塑料板、TAB、COF、焊线、封装材料等。

日本人做事具有极强的计划性、而且非常细致、专注、善于延伸。做芯片，除了技术还需要具有匠人精神、专注，所以产品品质相当高。当芯片市场跌落时，却又在材料领域占据了全球优势。说不定当我们还没有想到时，日本在另外的点上又开始了攻关，当我们醒悟时别人又具有领先地位。这个民族，还是需要仔细研究的。

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最近，日本电信运营商先后恢复华为手机销售，而在此之前，以东芝，松下为首的日本企业也不约而同地站出来辟谣，声称从未和华为中止过合作，甚至还补充道：今后也将继续以 科技 为中国的可持续发展贡献绵薄之力。

一时间，此前不被看好的日本企业居然集体站华为，这样的情况想必也是出乎大多数人意料了，但如果仔细想一想的话，日本企业之所以这么做，其实也不难理解，怎么说呢？这还得从上个世纪五十年代说起。

在美国的扶持之下，什么索尼，东芝，松下，夏普之类的日本本土公司如雨后春笋一般先后诞生，他们的晶体管产品：电视，收音机凭借着低廉价格很快占领了日本市场，起初，美国人对于日本企业的成就并不在意，因为他们知道晶体管只是一种过渡技术，未来属于集成电路，二者的差距至少在10年以上。

可日本企业又怎会满足于此？到了1980年代，IBM公司推出了容量达到1兆的存储芯片，而此时的日本生产的芯片容量却只有1KB，两者相差了1024倍，这件事情在极大程度上刺激到了日本产业，从那以后，日本发起了联合研发计划，东芝，三菱，日立，富士通，日本电气等 科技 巨头被牵线在一起，集中力量攻关技术。

不得不说，他们的效率很高，仅四年后，日本企业便修成正果，达到了可以媲美西方的技术水平，在此之前，日本产品就是低质廉价的代名词，直到惠普公司的一次招标，状况才出现反转，美日各派出三家企业前去竞标，结果一出，所有人大吃一惊，大概连日本人自己都不敢相信，在技术方面，两方平分秋色，而在不合格率方面，美国企业竟是日本企业的6倍之多，当然最让美国企业受不了的是，在这个前提下，日本产品的报价却还便宜10%。

随后一段时间，日本产品迅速席卷美国乃至全球市场，如梦初醒的美国人这才发现，自己已经习惯的企业单打独斗根本无力和集中力量的方式去抗衡，当时，包括英特尔在内的美国巨头企业，都面临着倒闭的情况。

日本企业可算是扬眉吐气了几年，可没多久，美国便成立了半导体行业协会，使出了三个多年后仍屡试不爽的大招：状告日本企业偷窃美国技术，威胁国家安全，以及渲染日本 科技 威胁论，是不是有些眼熟？后来的事情，大家都知道了，日本企业在经历这么一番折腾之后，再也没站起来。

华为麒麟海思还需要购买日本的技术，不是日本落后，他们受制于人不能发展这方面，不然芯片市场出现如今的局面。

上世纪日本半导体行业被美国严重打击，技术被三星分食。

日本在整个芯片行业发展的 历史 中，是重资产、“大力出奇迹”的典型代表，得益于上个世纪在半导体制造方面的领先地位，在今天，日本依然牢牢扼守半导体产业供应链上游，在全球的半导体材料与设备产业保持长期的绝对优势，且打造了不可替代的高端精品被动元器件产业群。但到芯片制造领域同样在上个世纪被美国打压，技术上也被三星瓜分。以台积电为代表的晶圆代工模式的出现，解放了Fabless公司的设计生产力和创造力，“慢节奏、精品化”的日本集成电路设计公司逐渐被组织更灵活、更富有创造力、更积极试错的Fabless蚕食，渐渐退守准入门槛较高的特殊细分领域。

虽然芯片制造领域关键的半导体终端日本已不具优势，但是生产硅晶圆以及晶圆代工环节所需要的大量材料(光刻胶，掩模版，高纯度的氟化氢气体等)也是被日本垄断的。这就是为什么日韩贸易战会把韩国三星搞得狼狈不堪，韩元兑日元汇率急剧贬值。韩国的半导体虽然很强，但半导体的上游产业始终被日本牢牢控制住了。

总体来说，日本半导体强过，但是因为国家没有主权而被打击到死。不完全是，日本在半导体上被韩国和台湾地区赶超后，进一步往上游产业发展了。半导体最重要原材料是硅晶圆，而日本的信越和胜高两家企业共计占了全球硅晶圆市场的53%左右。因此没有理由说日本的芯片完全技术落后还是先进，从不同方面看得出的结论是不同的。

华为的手机都是日本人研究的，所以，麒麟处理器等于也是日本的芯片。按照麒麟处理器在国际排名前三来看，那么日本芯片也是前几的水平了。

当然，这是亚洲通讯社社长徐静波的话，我们是不敢苟同的！比较，我们不是精日的人。那么，我们从实际出发，到底日本芯片表现如何呢？

我们以为华为发展迅速，但是在半导体市场。日本是处在绝对上游的位置，而且在全球半导体原材料市场上有52%的份额。而且在15类芯片的关键设备上，平均份额达到了40%。

当然，现在的日本芯片已经不如它在八九十年代那么厉害了，但是日本芯片的发展已经慢慢的走下坡路，可是如果我们讲到数码芯片，那么最厉害的还属日本，比如尼康，佳能等等。

这里尤其提到索尼芯片，它是大部分cmos的厂商，所以日本芯片并不是发展不行，而是人家将高端抓在了手里，这才是重点。

日本的 科技 水平不亚于美国，但为什么在人们的印象中，美国才是 科技 王国。一是源于日本一贯不言声张，因为有二战一张大网罩着，二是因为日本是二战战败国，它的正常国家梦虽然是梦魅以求，但二战战胜国对它的诉求有种种限制，日本自然早已看到了这点，所以总是以小动作，小动静谋各项发展，一般不示人，不张扬，其实日本的髙 科技 十分发达，军工，精密仪器，机床，造船，电子工业，航空航天，核工业（核储存量聚世界前列），其中日本的芯片（含光刻机）虽不及荷兰，但绝对领先德国和亚洲各国，所以不能误以为日本在芯片方面不是绝对领先者就忽视了日本的潜能和政治野心，可以说日本就象冬眠的蛇，一旦逢合适气候，苏醒之后它必定会咬人，决不可以掉以轻心，忘了身边仍躺着一具猛兽，，，，

2020年8月7日，华为余承东公开表示海思麒麟高端芯片已经“绝版”，中国最强的芯片设计公司，就在我们眼皮子底下被锁死了未来。

华为海思推出第一款麒麟（Kirin）芯片是在2009年，虽然当时反响一般，但奏响了麒麟腾飞的乐章，随后每一年都有不小的进步：麒麟925带领Mate7打入高端阵营；麒麟955助力华为P9销量过千万……自己研发的芯片，成为华为手机甩开国内友商的最大武器。

然而到了2020年8月7日，麒麟系列的高端芯片却被迫提前退休，余承东表示麒麟系列中最先进的Kirin 990和Kirin 1000系列，在9月15日之后将无法生产，华为Mate40将成为麒麟高端芯片的绝唱。绝版的原因很简单：受到美国禁令影响，台积电将不再为华为代工。

台积电并非没有抗争。全球高制程工艺一线难求，台积电话语权其实很强，而且几周前刚刚超过英特尔成为世界第一大半导体公司。所以面对美国禁令，台积电也曾斡旋过，但只要美国提起一个公司的名字，就能让台积电高管们吓出冷汗。这个公司就是： 福建晋华。

福建晋华成立于2016年，目标是在存储芯片领域实现突破。福建晋华是IDM一体化工艺，即设计、制造、封装都要做，一旦产品落地，对大陆整个半导体工艺的都会有所带动和提升。晋华一期投资款高达370亿元，还和台湾第二大代工厂台联电进行了技术合作。

研发人员日夜奋战，成立一年多后，晋华就打造出了一座12寸的生产线，并准备投产，不料却迎来了 资本主义的铁拳。

2017年12月，美国镁光 科技 即刻以窃取知识产权为由开始狙击晋华，晋华也不甘示弱，双方在中国福州和美国加州互相起诉。就当局势焦灼之时，早就虎视眈眈的特朗普政府在2018年10月29日发起了闪电战： 将福建晋华列入实体名单，严禁美国企业进行合作。

禁令发出后，和晋华合作的美国应用材料公司（Applied Materials）的研发支持人员当天就打包撤离，另外两家美商科磊和泛林也迅速召回了前来合作的工程师。更严重的是，由于设备中含有美国原件，欧洲的阿斯麦、日本东京电子也暂停了对晋华的设备供应。

晋华员工回忆外资撤退场景时，总结说：“这些人根本给我们时间道别。”

福建晋华官网上的生产进度，停留在了2018年试投片日，迟迟没有更新，而产品页则直接显示“页面在建设”中。去年5月10日，英国《金融时报》称，晋华已经开始寻求出租或者出售自己的工厂。仅仅一个回合，担当中国存储突破的种子选手，就被打倒在了起跑线上。

“实体名单”就像是一份死刑通知书，可以瞬间让企业坠入地狱。美国制裁的决心、打击的力度，令同样采用美国核心零部件和核心技术支撑的台积电不寒而栗。同样，本来兴致勃勃要来抢台积电蛋糕的三星没了下文；中芯也含蓄地表示，可能不能为“某些客户”代工。

为什么这些公司不愿意去触碰美国“逆鳞”？半导体领域，美国真的就独霸天下吗？其实并不然。

虽然美国半导体行业产值大约占全世界的47%，体量上处于绝对优势；但韩国、欧洲、日本、中国台湾、中国大陆等其他“豪强”也各有擅长，与美国的差距并不是无法越过的鸿沟。

比如， 韩国 在产值1500亿美金的存储芯片领域，占据压倒性优势，双强（三星、海力士）占据65%市场；

欧洲 在模拟芯片领域有三驾马车（英飞凌、意法半导体、恩智浦），从80年代起就从未跌出全球二十强。

日本 不但有独步天下的图像识别芯片，以信越日立为首的几家公司，更是牢牢扼住了全世界半导体的上游材料。

中国台湾在千亿美元级别的芯片代工领域，更胜美国一筹，台积电和联电占据60%的规模，以日月光为首的封测代工也能抢下50%的市场；

中国大陆依托庞大的下游市场，近年芯片设计领域发展迅速，不但诞生了世界前十的芯片设计巨头华为海思，整体芯片设计规模也位居世界第二。

这些企业从账面实力来看，甚至可以让芯片行业“去美国化”，合力搞出一部没有美国芯片的手机。 但美国515禁令一下，各路豪强却莫敢不从。

一超多强的局面似乎就像“纸老虎”，在美国霸权之下，众半导体商分封而治可能才是目前的“真相”。大家忌惮的，其实是美国手握的两把利剑：芯片设备和设计工具 。 这两把剑又和日本的材料一起，组成了威力极强的美日半导体霸权三张牌： 设备、工具和材料。

那么，美日手中握的这三把剑究竟可怕在何处？是如何能挟制各路 科技 巨头豪强？了解这些答案，才能了解华为们的突围之路。

一、设备：芯片制造的外置大脑

设备商对于一般行业而言，就是个卖铲子的，交钱拿货基本就完事儿了；但 半导体设备商却不同，不仅提供设备卖铲子，还要全程服务卖脑子，可谓是芯片制造商的外置大脑 。

芯片制造成本高昂，只有将良品率控制在90%上下，才不会亏本。但要知道，芯片制造，工序一千起步，这就导致，哪怕每一步合格率都有99%，最终良率都会在0.9*0.9的多次累积下，趋近于0。因此，要想不亏本， 每个步骤的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。

要达到这个状况，就对设备的复杂度提出了超高要求。 就目前最先进的EUV光刻机来说，单台设备里超过十万个零件、4万个螺栓，以及3000多条线路。仅仅软管加起来，就有两公里长。这么一台庞大的设备，重量足足有180吨，单次发货需要动用40个货柜、20辆卡车以及3架货机才能运完。

而更为重要的是，即使设备买回来，也远不是像电视冰箱一样，放好、插电就能开动这么简单。一般来说，一台高精度光刻机的调试组装，需要一年时间。而零件的组装、参数的设置、模块的调试，甚至螺丝的松紧、外部气温都会影响生产效果。哪怕一里外的一辆地铁经过，都能导致多数设备集体失灵。

这也是所有精密仪器的“通病”。比如，十年前，北京大学12个高精度实验室里价值4亿元的仪器突然失灵，而原因居然是位于地下13.5米深的北京4号线经过了北大东门产生了1Hz~10Hz的震动，为此北大高精度实验室不得不集体搬家。

因此， 半导体制造设备每开动一段时间，就必须联系专门原厂服务人员上门调校。 荷兰光刻机巨头ASML阿斯麦曾有一个客户，要更换光器件；由于当时阿斯麦的工程师无法出国，便邀请客户优秀员工到公司学习，用了近2个月，才仅仅掌握了单个零部件更换的技能。

因此，阿斯麦、应用材料等半导体巨头，不只是把设备卖掉就结束了，更是在中国建立了2000人左右的庞大支持团队。其中应用材料的第二大收入就是服务，营收占比超过25%，而且稳定增长，旱涝保收。

而设备厂的可怕之处正在于， 不但通过“一代设备，一代工艺，一代产品”决定了制造厂的工艺制程，更是通过售后服务将制造厂牢牢的拿捏在手中 。 随着工艺越来越越高精尖，设备商的话语权也正在进一步提升。

设备商的强势，可以从利润上明确的反映出来。过去5年，芯片制造厂的头部效应越来越明显，但上游设备商的净利润率反而大幅提升：泛林利润率从12%提升到22%，应用材料从14%上升到18%。代工厂想要客大欺店，那是根本不存在。

也正因如此，在长达六十年的时间里，美国一直都在以各种手段，来保证自己在设备领域的绝对主导地位。

根据2019年全球顶级半导体设备厂商排名，全球前五大半导体设备商占据了全球58%行业营收。 其中，美国独占三席；其余两席，一席是日本的东京电子，另一席荷兰的阿斯麦，恰巧，这两家又都是美国一手扶持起来的。

具体来说，应用材料（AMAT）和泛林（LAM）、科磊（KLA），是根正苗红的美国企业。

其中，泛林在刻蚀机的市场占有率高达50%以上。应用材料则不仅在刻蚀机领域与泛林平分秋色，在离子注入、化学抛光等等细分设备环节也都占据半壁江山，甚至高达70%。科磊则在半导体前道检测设备领域占据了50%以上的市场，并在镀膜测量设备的市占率达到了98%。

而光刻机巨头阿斯麦，看似是一家荷兰企业，其实有一颗美国心。 早在2000年前后，光刻机市场还停留在DUV（深紫外）光刻阶段，日本尼康才是真正的霸主，但到了EUV（极紫外）阶段，尼康却在美国的一手主导下被淘汰出局。

原因很简单，EUV技术难度登峰造极： 从传统DUV跨越到EUV，意味着光源从193nm剧烈缩短到13.5nm。这需要将20KW的激光，以每秒5万次的频率来轰击20微米的锡滴，将液态锡汽化成为等离子体。这相当于在飓风里以每秒五万次的频率，让乒乓球打中一只苍蝇两次。

当年，全球最先进的EUV研发机构是英特尔与美国能源部带头组建的EUV LLC联盟， 这里有摩托罗拉、AMD、IBM，以及能源部下属三大国家实验室，可谓是集美国科研精华于一身。 可以说，只有进入EUVLLC联盟，才能获得一张EUV的门票。

美国彼时正将日本半导体视为大敌，自然拒绝了日本尼康的入会请求，而阿斯麦则保证55%零部件会从美国供应商处采购，并接受定期审查。这才入了美国的局，从后起之秀变成了“帝花之秀”。

美国不仅对阿斯麦开了门，还送了礼：允许阿斯麦先后收购了美国掩罩技术龙头Silicon Valley Group、美国光刻检测与解决方案玩家Brion、美国紫外光源龙头Cymer等公司。 阿斯麦技术心、研发身，都打上了星条旗烙印。那还不是任凭美国使唤。

而早年的东京电子，只是美国半导体始祖仙童半导体（Fairchild）的设备代理商，后来又与美国Thermco公司合资生产半导体设备，直到1988年才变成日本独资，但东京电子身上也已经流着美国公司的血。

因此，在2019年六月，面对第一轮美国禁令，东京电子就表示：“那些被禁止与应用材料和泛林做生意的中国客户，我们也不会跟他们有业务往来”，义正词严表明了和美系设备商共进退。

至此，美国靠着多年的“时间积累”和超高精密度“工艺技术”，在设备领域形成了牢牢的主动权。而时间和技术，都不是后进者可以一蹴而就的。

二、EDA(设计软件）：生态网络效应下的“幌金绳”

如果说设备是针对芯片生产的一把封喉剑，那么 EDA无疑是芯片设计环节的“幌金绳”，虽不致命但可以令“孙悟空”束手束脚、无处施展。

EDA这根“幌金绳”分三段： 首先，它是芯片设计师的“PS软件+素材库”， 可以让芯片设计从几十年前图纸上画线的体力活，变成了软件里“素材排列组合+敲敲代码”的脑力活。而且，现在仅指甲盖大小芯片，也有几十亿个晶体管，这种工程量，离开了EDA简直是天方夜谭。

20年前的英特尔奔腾处理器的线路图一角，目前晶体管密度已经上升超过1000倍

其次，EDA的奥秘，在于其丰富的IP库。 即将经常使用的功能，标准化为可以直接调用的模块，而无需设计公司再重新设计。如果说芯片设计是厨师做菜的话，软件就是厨具，IP就是料包。

而事实上，EDA巨头公司，往往是得益于其IP的独占。比如Cadence（楷登电子）拥有大量模拟电路IP，而其也是模拟及混合信号电路设计的王者；而Synopsys（新思 科技 ）的IP库更偏向DC综合、PT时序分析，因而新思在数字芯片领域独占鳌头。

而在全球前三的IP企业中，EDA公司就占了两个，合计市场份额高达24.1%。在Synopsys的历年营收中，IP授权是仅次于EDA授权的第二业务。

EDA还有一项重要的功能是仿真 ，即帮设计好的芯片查漏补缺。毕竟一次流片（试产）的成本就高达数百万美金，顶得上一个小设计公司大半年的利润。业内广为流传一句话： 设计不仿真，流片两行泪。

加州大学教授有一个统计测算，2011年一片SoC的设计费用大概为4000万美元，而 如果没有EDA，设计费用则会飙升至77亿美元，增加了近200倍。

因此，EDA被誉为半导体里的最高杠杆，虽然全球产值不过一百多亿美元，但却可以影响全球五千多亿集成电路市场、几万亿电子产业的发展。

EDA如此高效好用，那我国自主化状况如何呢？很可惜，比 *** 作系统还尴尬 。

我国最大的EDA厂商华大九天在全球的份额差不多是1%，而美国三大厂商Synopsys（新思 科技 ）、Cadence（楷登电子）以及Mentor Graphics（明导 科技 ，2016年被西门子收购）则占据了80%以上的市场。

这也就导致了虽然我国芯片设计位居世界第二，但美国一声令下，芯片设计就会面临“工具危机”，巧妇难为无米之炊。不过，既然软件已经交过钱了， 用旧版本难道不行吗？

很可惜，并不能。

因为这背后有一张EDA商、IP商、代工厂们互相嵌合的生态网。EDA是不断更新的。新的版本对应更新的IP库和PDK文件。而PDK即工艺设计包，则又包含了芯片工艺中的电流、电压、材料、流程等参数，是代工厂生产时的必备数据。 新EDA、新IP、新工艺，互相促进、互为一体。

因此，用旧版的软件就会处处“脱节”：做设计时无法获得最新的设计IP库，找代工厂时又无法和工艺需要最新的EDA、PDK进行匹配。长此以往，技术越来越落后，合作伙伴也越来越少。不过既然EDA不过是0101的代码，从破解小组里找几个高手不就好了吗？

很遗憾，也几乎不可能。

每个EDA软件出厂时都会内嵌一个Flexlm加密软件， 把EDA和安装的设备进行一一锁定 ，包括主机号、设备硬盘、网卡、使用日期等信息。而Flexlm的密钥长度达239位，暴力破解的难度非常大。如果用英特尔高性能的CPU来破解的话，需要4000左右的核年（core-year），也就是说 用40核的CPU，需要100年 。

当然，也可以采用分布式的方式，继续增加CPU数量减少时间。然而，即使破解成功了，来到了全新的IP库门前时，也会被EDA厂商通过“修改时间、文件大小、确认IP来源”等方式，再次进行验证，然后被拒绝。油然而生一股挖了百年地下隧道、却撞到石头上的酸爽。

破解并不有效，也不敞亮，还和我国知识产权保护的态度相违背。因此，依然还是要靠华大九天等公司自研崛起。那么， 这条出路有多宽呢？ 其实单纯写出一套软件，难度并不大。关键还是要有海量丰富的IP、PDK，以及产业上下游的支持配合。单点突破未必有效，需要军团全面突围，而这并非一朝一夕之功。

三、材料：工匠精神最后的堡垒

2019年，日韩闹了矛盾，双方都很刚，但日本断供了韩国几款半导体材料后，没多久韩国三星掌门人李在镕就飞往日本恳请松口了，后来他更是跑到比利时、中国台湾，试图绕道购买或者收点存货过日。

按理说，韩国也是半导体强国，三星在设计、制造领域更是主要玩家，但面对区区几亿美金的材料，却被闹得狼狈不堪。

材料真的有这么难吗？讲真，半导体原始材料是非常丰富的，比如硅片用的就是满地球的沙子。但要实现半导体的“材料自由”，却并不容易，必须打通任督二脉： “纯度”、“配方” 。

纯度是一个无止境之路。我国已经实现自产的光伏硅片，一般纯度是6-8个9，即99.999999%，但半导体的硅片纯度却是11个9，而且还在不断提高。小数点后多3到5位，就意味着杂质含量相差了1000到10万倍。

这个差距有多大呢？ 假设，光伏硅片里包含的杂质，相当于一桶沙子洒在了 *** 场上；那么半导体硅片的要求则是在两个足球场大的面积里，只能容下一粒沙子。

那么， 为什么必须将杂质含量降到这么低呢？ 因为原子的大小只有1/10纳米，哪怕仅有几个原子大小的杂质出现在硅片上，也会彻底堵塞一条电路通道，导致芯片局部失灵。如果杂质含量更高的话，甚至会和硅原子混在一起，直接改变硅片的原子排列结构，让硅片的导电效率完全改变。

经过刻蚀后的硅表面和锡颗粒，如同明月在金字塔后升起

要达到如此纯度，需要科学和工艺的完美结合。

一方面，需要大量基础科学仪器来辅助。比如在材料生产过程中，设备自身就会有金属原子渗透影响纯度，因此需要不断改良。而要确认纯度，也是高难度。就像特种气体，就需要专门的仪器来检测10亿分之一（PPB级）的杂质含量水平。实现这个难度，就不仅需要半导体企业，还需要奥林巴斯等光学企业出马助力。

另一方面，从实验室到工厂车间也需要工艺积累。材料制造，不仅对生产设备要求高，就连工厂里的地垫、拖把，也都是高级别特供。而且，生产车间温度、湿度的不同，也会影响材料纯度，就不得不反复尝试后得出标准。

而高纯度只是第一步，复合材料（比如光刻胶）的配置更是难以跨越的鸿沟。如果说 “纯度”是个艺术科学的话，那么“配方”就是玄学科学 。

其实，无论提纯、还是配置，基本的理论原理、工艺技术都不是难事儿。但如何选材、配比，从而实现极致的效果，却需要高度依赖经验法则，即业内常说的 “know-how” 。

同样的材料，不同的配比就会有不同的效果；就像我们用红黄蓝三色去搭配，不同的配比就能得到不同的颜色。而即使用同样的配方、采用同样的工艺， 在不同的湿度、温度甚至光照下，也会有不同，甚至相差很远的效果。

这些影响材料效果的参数，无法通过精密计算获得，只能是实验室、车间里一次次调配、实验、观察、记录、改良。有时候，为了得到10%的效果改良，可能需要花费几年。然而，这提升的10%，虽然抢占的只是几百亿规模的市场，但却影响着万亿半导体行业。

因此， 无论是提纯，还是配方，其实需要的都是超长的耐心待机、极致专注。 这不禁令人会想到日本的寿司之神，一辈子只做寿司，而一个学徒仅拧毛巾就要练五年。虽然在生活中，这种执着看起来有些迂腐可笑，但事实上，材料领域做得最好的，正是日本企业。

据SEMI推测，2019年日本企业在全球半导体材料市场，所占份额达到66%。19种主要材料中，日本有14种市占率超过50%。而在占据产值2/3的四大最核心的材料：硅片、光刻胶、电子特气和掩膜胶等领域，日本有三项都占据了70%的份额。最新一代EUV光刻胶领域，日本的3家企业申请了行业80%以上的专利。

日本在材料产能上占据优势后，又用服务将客户捆绑得死死的 。

许多半导体材料都有极强的腐蚀性和毒性，曾有一位特种气体的供应商描述，一旦气体泄漏，只需一瓶，就可以把整个厦门市人口消灭。因此，芯片制造商只能把材料的运输、保存、检测等环节，都交给材料的“娘家”材料商。

而另一方面，材料虽小、威力却大。半导体制造中几万美金的材料不达标，就能让耗资数十亿美金生产线的产品大半报废，因此制造商们只会选择经过认证的、长期合作的供应商。新进玩家，几乎没有上桌的机会。

而对于材料公司而言，下游用得越多，得到的反馈就越多，就有更多的案例支持、更多的验证机会来提升工艺、改善配比，从而进一步拉大和追赶者的差距。对于后进者而言，商业处境用一句话来形容就是：一步赶不上、步步都白忙。

日本能取得这个成就，其实离不开日本“经营之圣”稻盛和夫在上世纪80年代给日本规划的方向：欧美先进国家不愿再转让技术的条件下，日本人除了将自己固有的“改良改善特质”发扬光大之外，别无出路；各类企业都要在各自的专业领域内做彻底，把技术做到极致，在本专业内不亚于世界上任何国家的任何企业。

这种匠人精神，令日本在规模不大的材料领域，顶住美国、成为领主。

四、何处突围

我们在做产业研究的时候，有个强烈的感受， 中国似乎在美国的打压中，陷入一个被无限向上追溯的绝境：

发现芯片被卡脖子后，我们在芯片设计领域有了崛起的华为海思，但随后就发现：还需要代工领域突破；当中芯国际攻坚芯片代工制造时，却又发现：需要设备环节突破；当中微公司、北方华创在逆袭设备、有所收获时，却又发现：设备核心零部件又仰人鼻息；当零部件也有所进展时，又发现：芯片材料还是被卡脖子。

而当我们继续一步步向前溯源、“图穷匕见”时，才发现一切都回到了任正非此前无数次强调的 基础科学 。

回顾来看，如果没有1703年建立的现代二进制，那么两百年后的机器语言就无从谈起；如果没有1874年布劳恩发现物理上的整流效应，那么就没有大半个世纪后晶体管的发明和应用；而等离子物理、气体化学，更是刻蚀机等关键设备的必备基础。

而在美国大学中，有7所位列全球物理学科排名前十，有6所位列全球数学学科排名前十，有5所位列全球材料学科排名前十。 基础科学强大的统治力，成为美国半导体公司汲取力量的源泉。

在强势的基础学科背后，却又是1957年就已经埋下伏笔的美国基础学科支持体系—— 对大学基础学科进行财政支持；通过超级 科技 项目带领应用落地。

当年美苏争霸，苏联的全球第一颗人造卫星升空刺激了美国执政者，这也成为美国 科技 发展的重要转折点：

一方面，为了保持“美国领先”，政府开始直接对研究机构发钱。美国国家科学基金会（NSF）给大学的基础研究经费从1955年的700万美金，飙升到1968年的2亿美金。在2018年，NSF用于基础研究的经费，更是高达42亿美金。这长达50年的基础研究经费里， 美国联邦政府出了一半 。

尤其值得一提的是，NSF每年为数以千计的基础学科研究生提供奖学金，这其中诞生了 42位 诺贝尔奖得主。

另一方面， 美国启动了超级工程来落地研发成果。 1958年，NASA成立，挑战人类 科技 极限的阿波罗登月和航天飞机工程也就此启动。

在研究需要250万个零件的航天飞机过程中（作为对比，光刻机零件大约是10万个，一辆 汽车 只有1万多个零件），大量尖端技术找到用武之地；而这些当时“冷门”的尖端技术，又在条件成熟时，相继转化为杀手级民用品（比如从航天飞机零件中诞生的人造心脏、红外照相机）。

航天飞机的技术外溢，并不是孤例。 医院核磁共振设备中采用的超导磁铁，也正是在美国粒子加速“Tevatron”的研发中应用诞生。美国的超级 科技 工程，成为基础学科成果的试验田、练兵场和民用转化泉。

事实上，通过基础研究掌握源头 科技 ，随后一步步外溢建立产业霸权，这条路径并不只是美国的专利，也应该是各个产业强国的选择，更是面对美国打压时一条真正可行的道路。王侯将相，宁有种乎。 避免无穷尽的“国产替代向上突破”的陷阱，实现和“基础研究向下溢出”的大会师。

事实上，我们面临的困难、打压，日本也经历过。

上世纪八十年代后期，美国对日本半导体产业发起突袭：政治封杀、商业打压、关税压迫无所不用其极，尤其是培养了“新小弟”韩国来挤压日本半导体产业。没几年，日本就从全球第一半导体强国宝座上跌落了。日本半导体引以为傲的三大楷模，松下、东芝、富士通的半导体部门先后被出售。

面对美国的压制，日本选择 进军高精尖材料，用时间换空间、用匠心换信心。

1989年，韩国发力补贴存储芯片，而日本通产省制定了投资160亿日元的“硅类高分子材料研究开发基本计划”，重点补贴信越化学为首的有机硅企业。

1995年，韩国发动第二轮存储价格战前夕，而日本东京应化（TOK）则实现了 KrF光刻胶商业化，打破了美国IBM长达10余年的垄断，并在随后第五年，其产品工艺成为行业标准，全球领先。

2005年，三星坐上存储芯片老大的位置，而日本凸版印刷株式会社以710亿日元收购了美国杜邦公司的光掩膜业务，成为光罩龙头。

在韩国全力扩张产能，和其他半导体下游厂搏杀的日子里，日本一步步走到了材料霸主的宝座前。从看似掌握着无解优势的美国人手里，硬生生抢下了一把霸权剑。

但日本的成功仅仅是因为换了一个上游战场吗？显然不是。在过去30年，三大自然科学领域， 日本共计收获了16个诺贝尔奖，其中有6个都属于是化学领域 ，而这些才是日本崛起的坚实地基。

我国的基础研究怎么样呢？2018年，我国基础研究费用，在全年总研发支出中仅占5%，而这还是10年来占比最高的一年。而同期美国基础研究占比则是17%，日本是12%。 在国内各个学校论坛上，劝师弟师妹们从基础学科转向金融计算机等应用学科的帖子，层出不穷。

所以有人笑称，陆家嘴学集成电路的，比张江还多。

今年7月份，更是爆出了中科院某所90多人集体离职的迷思。诚然，每个人都有择业的自由，但需要警示的，是大家做出选择的理由。基础学科研究的长周期、弱转化、低收入，令研究员们在日益上涨的房价、动则数百亿利润造假套现面前，相形见绌。

任正非曾经感叹道：国家发展工业，过去的方针是砸钱，但钱砸下去不起作用。我们国家修桥、修路、修房子……已经习惯了只要砸钱就行。但是芯片砸钱不行，得砸数学家、物理学家、化学家……

64年前，苏联率先发射的一颗卫星让美国惊醒。美国人一边加码“短期对抗”，一边酝酿“长期创新”，从而开启了多个领域的突破、领先；而今，一张张禁令也让我们惊醒，我国不少产业只是表面上的大，急需要的是骨子里的强。

这些危机之痛，总是令人后悔不已。过去几十年，落后就要挨打的现实一次次提醒着我们， 要实现基础技术能力的创新和突破，才能赢取下一个时代。

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