动荡不安的日韩半导体

动荡不安的日韩半导体,第1张

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。”

面对更加先进的芯片和处理器需求,不仅仅包括晶体管的数量,更包括处理器的性能和能耗,从设计到制造到测封全价值过程,价值量与产业链上诞生了一系列优秀的公司,不限于英特尔,三星、苹果,高通、海思,台积电、联发科等等。

从半导体发展的历程来说,技术的迭代发展直接推动了整个产业的快速发展,以适应更加飞速发展的信息产业和互联网产业,从早期的信息化到智能化到数字化,其底层需要的硬件支持是密不可分的,软件与硬件的相融相生,也是整个产业发展的特色。

从产业的全业务链自控到现在的设计与制造分离,也是半导体行业发展的特色,毕竟芯片和半导体已经进入了先进制程的领域,对于早期的晶体管时代,现在的处理器和芯片蕴含的电路数量,也是天文数字,对于加工和制造来说,除了先进的装备,更需要稳定而复杂的工艺。

进入到先进制程阶段,特别是10纳米的关键节点,对于制造方法和加工工艺,就提出了更高的要求,从目前已知的晶圆代工厂商来说,进入先进制程的厂商屈指可数,不外乎是台积电、三星、英特尔,其进入更加先进制造工艺如7纳米、5纳米、3纳米,2纳米等等,就需要更加雄厚的投入,其近百亿以上的投资规模,也基本劝退了绝大数的跟随者,其背后的逻辑,除了成本还是成本,以及获取加工装备的巨额投入。

对于芯片的加工方式与方法,在网络上科普很多,其关键的工艺就是刻蚀,其加工的成本占据芯片成本的30%以上,主要是现有光刻机的巨额投入,以及海量的电能损耗,光刻机这样的庞然大物需要在严苛的环境下工作,主要是震动、无尘、散热等等,还有传统机械工作台的超高精度与轨迹控制。

从技术的限制来说以及成品率结果来说,光刻工艺是目前较为成熟的先进制程方式,但是对于大多数的通讯和基带以及 汽车 芯片来说,基本稳定在28纳米到14纳米之间,其加工方式和工艺还是光刻,其实也绕不开光刻机的需求,其装备主要是集中在ASML、尼康、佳能等等欧日厂商,还有正在加紧追赶的上海微电子等中国厂商。

除了光刻工艺,其实电子电路印刷工艺,也是目前的发展方向,以目前的技术发展来看,在特定加工上,除了EUV之外还有DUV以及NIL等可以选择,其良好的成本效应,主要应用于一些特定领域,比如存储器等,以日本的铠侠较为积极,有潜在的能力实现10纳米加工制程的水平。

相对于昂贵的EUV以及严苛的工作环境,较少和很少使用光学曝光的NIL也成了光学芯片的一种方式,也是潜在的实现先进制程的方式,从定制化、规模化上看,拥有成本和效率优势,应该是晶圆代工的利器。

随着缺芯带动的成熟制程的再投入,如在28纳米的扩产上,台积电、三星、英特尔以及中芯国际都较为积极,毕竟成熟制程才是芯片需求方的中坚,虽然先进制程的售价更为高,但是成本也相应的提升,另外工艺水平的要求更高。

从国产化的角度来说,成熟制程到先进制程的差距在14纳米以下,以及试验型的7纳米与5纳米流片,冲刺3纳米和2纳米,应该还需要更多的时间。

但是设想一种新的加工方式和装备,还要新一代半导体和碳基芯片,也是一种不多的方向。

世界十大半导体供应商排名及其份额为英特尔(份额15.6%)、三星(12.5%)、SK海力士(5.6%)、美光科技(4.9%)、高通(4%)、博通(3.5%)、德州仪器(2.9%)、联发科(2.4%)、铠侠(2.3%)、英伟达(2.2%)。


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