能扼住韓國(guó)半導(dǎo)體咽喉？日本半導(dǎo)體材料實(shí)力幾何

近期日本與韓國(guó)之間的半導(dǎo)體爭(zhēng)端愈演愈烈。日本對(duì)韓出口管制，韓國(guó)廠商大佬又紛紛趕往日本緊急磋商，三星電子又轉(zhuǎn)向比利時(shí)采購(gòu)半導(dǎo)體材料…… 身為吃瓜群眾，這瓜都快吃不完了，吃不完瓜，咱們就來(lái)探探怎么吃這個(gè)瓜。深度分析一下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的哪一環(huán)，讓日本直接掐住韓國(guó)的喉嚨。

在7月9日于日內(nèi)瓦召開(kāi)的世界貿(mào)易組織（WTO）貨物貿(mào)易理事會(huì)會(huì)議上，韓國(guó)要求日本撤回針對(duì)韓國(guó)實(shí)施的加強(qiáng)半導(dǎo)體材料出口管控措施。此前，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省宣布，將對(duì)出口韓國(guó)的半導(dǎo)體材料加強(qiáng)審查與管控，并將韓國(guó)排除在貿(mào)易“白色清單”之外。兩國(guó)都是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的深度參與者，這一摩擦不僅會(huì)沖擊全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，也使得原本就因勞工、“慰安婦” 等問(wèn)題異常緊張的韓日關(guān)系雪上加霜。

半導(dǎo)體材料在其中是何種角色？日本半導(dǎo)體材料又有多猛？

日本的機(jī)遇與快速追趕

半導(dǎo)體材料是一種存在在導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間的一種特殊物質(zhì)，它的電阻率相對(duì)較低。經(jīng)過(guò)對(duì)半導(dǎo)體材料的加工可以制作出發(fā)光二極管、晶體管、集成電路以及電子管等，對(duì)通訊、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等眾多行業(yè)的發(fā)展起著決定性作用。

上世紀(jì)40—50年代晶體管和集成電路先后在美國(guó)誕生。二戰(zhàn)后美蘇冷戰(zhàn)，美國(guó)為應(yīng)付蘇聯(lián)威脅的戰(zhàn)略需要，對(duì)日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供慷慨援助。而美國(guó)對(duì)日本 “技術(shù)慷慨” 的另一原因是當(dāng)時(shí)美國(guó)根本沒(méi)將日本當(dāng)成競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也得以迅速發(fā)展。

在那個(gè)時(shí)期，日本工程師被允許頻繁參加國(guó)際會(huì)議和訪問(wèn)美國(guó)公司，甚至能相對(duì)自由地接觸到美國(guó)半導(dǎo)體生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而中國(guó)的半導(dǎo)體事業(yè)卻一直受到美國(guó)管控出口產(chǎn)品的阻礙。與此同時(shí)，美蘇冷戰(zhàn)格局使日本得以趁美國(guó)忙于對(duì)蘇軍備競(jìng)賽而疏于發(fā)展民生技術(shù)之際，成功地從美國(guó)持續(xù)引入先進(jìn)技術(shù)，并憑借開(kāi)發(fā)眾多民生產(chǎn)品奪得了對(duì)美半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

二戰(zhàn)后，日本開(kāi)始接觸到美國(guó)有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)，東芝、信越化學(xué)和島津三個(gè)公司分別開(kāi)始進(jìn)行有機(jī)硅工業(yè)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作。1952 年，信越化學(xué)公司采取粉末觸體攪伴式直接法完成了單體模型試驗(yàn)，有機(jī)硅產(chǎn)品開(kāi)始投入市場(chǎng)，日本有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)開(kāi)始發(fā)展了。

日本信越化學(xué)是全球最大的硅圓片制造企業(yè)，能夠制造出99.999999999％的純度與均勻的結(jié)晶構(gòu)造的單晶硅，技術(shù)在全世界處于領(lǐng)先水平。它的發(fā)展歷程能一定程度上反映出日本半導(dǎo)體材料的發(fā)展過(guò)程：

1953 年信越化學(xué)便獲得了專利權(quán)持有者—美國(guó)通用電氣公司（GE）的 “專門(mén)技術(shù)” 使用權(quán)， 同時(shí)又拿到了日本通產(chǎn)省的硅橡膠工業(yè)化補(bǔ)助金， 在1957 年和 DC 公司簽定了相關(guān)產(chǎn)品的專利使用權(quán)協(xié)議， 1960 年開(kāi)始正式生產(chǎn)高純度硅、醋酸乙烯單體、聚乙烯醇，有機(jī)硅系列業(yè)務(wù)開(kāi)始進(jìn)入正軌。

借助于政府的工業(yè)化補(bǔ)助金，公司大力開(kāi)展研發(fā)工作，獨(dú)自開(kāi)發(fā)了諸如新型結(jié)構(gòu)的聚氨醋用勻泡劑、加成型液體硅橡膠等新硅橡膠產(chǎn)品，提升了公司市場(chǎng)份額。

1960 年 3 月信越化學(xué)公司的有機(jī)硅產(chǎn)品銷售額首次突破一億日元大關(guān)。此后，信越化學(xué)公司的有機(jī)硅單體產(chǎn)量，僅次于美國(guó)的 GE、 DC 和 UC 三大公司，躍居世界第四位。依靠信越化學(xué)的高速發(fā)展，1960-1970 年日本有機(jī)硅產(chǎn)量增長(zhǎng)接近 6 倍，在這一階段日本有機(jī)硅也完成了從弱到強(qiáng)的階段。

日本有機(jī)硅產(chǎn)量 1960-1970（來(lái)源：CNKI）

1967年美國(guó)DC、GE 公司在有機(jī)硅單體合成及水解方面的專利在日本相繼失效，美國(guó)公司又于1967、 1971年分別與東麗和東芝公司合辦了東麗有機(jī)硅公司和東芝有機(jī)硅公司，該兩家公司與信越化學(xué)形成了三足鼎立的局勢(shì)。信越化學(xué)作為 “國(guó)產(chǎn)技術(shù)” 的代表，采取了多項(xiàng)措施穩(wěn)固了國(guó)產(chǎn)有機(jī)硅的地位，使信越化學(xué)在與美國(guó)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中逐漸取得優(yōu)勢(shì)。

這一階段日本的有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)同樣處于持續(xù)的高速發(fā)展階段， 1970-1986 年日本有機(jī)硅產(chǎn)量從約 6000 噸增長(zhǎng)至超 60000 噸，產(chǎn)量增長(zhǎng)超過(guò) 10 倍。日本有機(jī)硅完成了對(duì)美國(guó)的反超，同時(shí)，1979年日本有機(jī)硅產(chǎn)品輸入36億日元，輸出37億日元，日本也完成了從有機(jī)硅輸入國(guó)到輸出國(guó)的轉(zhuǎn)變。

日本硅片產(chǎn)量增長(zhǎng)圖（來(lái)源：CNKI）

信越公司共設(shè)有七家研發(fā)中心：有機(jī)硅電子材料研究中心、先進(jìn)功能材料研究中心、磁性材料研究中心、新型功能材料研究中心、半導(dǎo)體材料研究中心、特種化工材料研究中心和 PVC 研究中心。

在日本政府在行業(yè)發(fā)展前期給予的多種優(yōu)惠政策及補(bǔ)貼外，通產(chǎn)省 1989 年再次制定了投資160億日元的“硅類高分子材料研究開(kāi)發(fā)基本計(jì)劃”，計(jì)劃分三期，目的為確定有機(jī)硅單體及聚合物的合成及加工技術(shù)，這一計(jì)劃再次為以信越化學(xué)為首的有機(jī)硅生產(chǎn)企業(yè)提供了資金和技術(shù)的大力支持。在這些資金和技術(shù)的支持下，信越化學(xué)在不斷的研發(fā)下，一步步地發(fā)展壯大成了世界最大的半導(dǎo)體材料制造商。

后期日本為制造大規(guī)模乃至超大規(guī)模集成電路，需要包括芯片制造工藝及設(shè)備、原材料等在內(nèi)的成百上千種技術(shù)，需要眾多不同專業(yè)的技術(shù)圍繞制造 IC 這個(gè)核心相互銜接和融合，構(gòu)成高效的半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈。日本依靠長(zhǎng)期推進(jìn)工業(yè)化的雄厚技術(shù)積累，不僅迅速發(fā)展起屬于自己的IC生產(chǎn)基地，而且迅速扶持培育出“尼康”“佳能”等制造光刻機(jī)等IC生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)，從而形成了獨(dú)立自主、相互銜接的包括“材料—晶圓—設(shè)備—制造—封裝測(cè)試—應(yīng)用” 等環(huán)節(jié)的全產(chǎn)業(yè)鏈。

現(xiàn)狀

90年代信越化學(xué)的有機(jī)硅業(yè)務(wù)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中已建立了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，開(kāi)始進(jìn)行國(guó)際化擴(kuò)張，分別在臺(tái)灣、美國(guó)、新加坡、荷蘭建立了分公司與工廠。并不斷探索新的業(yè)務(wù)線，1998年開(kāi)始光刻膠的企業(yè)化、2007年開(kāi)發(fā)RoHS限制對(duì)應(yīng)光隔離器并共同開(kāi)發(fā)了凸版印刷和最尖端光刻掩膜版、 2008年開(kāi)發(fā)世界最大級(jí)別的永久磁鐵式磁電路。2015年 6月宣布將與中國(guó)最大的光纖生產(chǎn)企業(yè)合資成立公司，投資 125 億日元（約合人民幣 6.25 億元）在湖北省建設(shè)光纖材料“光纖預(yù)制棒”的生產(chǎn)廠。

而現(xiàn)在一股主流的聲音似乎都在唱衰日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，一份IC Insights 發(fā)布的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)報(bào)告中顯示，日本的半導(dǎo)體市場(chǎng)影響力和份額自1990年以來(lái)，發(fā)生了明顯的變化。到2017年，其IC市場(chǎng)份額（不包括 Foundry）只有7%，與90年代的輝煌相比，日本的半導(dǎo)體行業(yè)看似進(jìn)入了蕭條期。

日本在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)份額逐年走低（來(lái)源：IC Insights）

Gartner也發(fā)布了一份 2017 年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)初步統(tǒng)計(jì)報(bào)告，數(shù)據(jù)顯示，在排名前 10 的企業(yè)中，只有一家東芝（Toshiba）來(lái)自日本，且排名第8。

2017 全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)（來(lái)源：Gartner）

似乎從表面上看，日本半導(dǎo)體行業(yè)似乎日薄西山，其實(shí)不然，只是從“臺(tái)前”到“幕后”。半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈極其復(fù)雜，包括上游的材料、設(shè)備、EDA 軟件，中游的設(shè)計(jì)、制造，以及下游的封測(cè)等。半導(dǎo)體是個(gè)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，得核心技術(shù)者得天下，而越往上游，核心技術(shù)越密集、越高端，特別是在半導(dǎo)體材料和設(shè)備領(lǐng)域，日本企業(yè)在全球保持絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

全球半導(dǎo)體材料生產(chǎn)份額（來(lái)源：公開(kāi)資料）

同時(shí)據(jù) SEMI 推測(cè)，日本企業(yè)在全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)上所占的份額達(dá)到約52%，而北美和歐洲分別占15%左右。日本的半導(dǎo)體材料行業(yè)在全球占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在硅晶圓、光刻膠、鍵合引線、模壓樹(shù)脂及引線框架等重要材料方面占有很高份額，如果沒(méi)有日本材料企業(yè)，全球的半導(dǎo)體制造都要受挫。

日本半導(dǎo)體材料全球份額占比（來(lái)源：產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)）

放眼國(guó)際，半導(dǎo)體材料幾乎被日本企業(yè)壟斷，信越、SUMCO（三菱住友株式會(huì)社）、住友電木、日立化學(xué)、京瓷化學(xué)等。作為 IC 電路板硅片的主導(dǎo)企業(yè)，信越始終奔馳在大口徑化及高平直度的最尖端。最早研制成功了最尖端的 300mm 硅片。

全球半導(dǎo)體材料壟斷（來(lái)源：中國(guó)半導(dǎo)體論壇）

縱觀全球市場(chǎng)，光刻膠專用化學(xué)品生產(chǎn)壁壘高，國(guó)產(chǎn)化需求強(qiáng)烈。化學(xué)結(jié)構(gòu)特殊、保密性強(qiáng)、用量少、純度要求高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、品質(zhì)要求苛刻，生產(chǎn)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)設(shè)備投資大，技術(shù)需要長(zhǎng)期積累。至今光刻膠專用化學(xué)品仍主要被被日本合成橡膠（JSR）、東京應(yīng)化（TOK）、住友化學(xué)、美國(guó)陶氏等化工寡頭壟斷。

全球光刻膠市場(chǎng)格局（來(lái)源：新材料在線）

在半導(dǎo)體設(shè)備和材料領(lǐng)域，日本經(jīng)過(guò)多年的投入、研發(fā)、技術(shù)、人才的積累，使其至今在這一產(chǎn)業(yè)上有著很強(qiáng)的話語(yǔ)權(quán)。

代替？

再說(shuō)回日韓矛盾，日本在事件中限制出口了三個(gè)韓國(guó)難以找到替代產(chǎn)品的材料：用于將電路圖案轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶片上的光刻膠；在芯片制造過(guò)程中用作蝕刻氣體的氟化氫；用于智能手機(jī)顯示屏的含氟聚酰亞胺。

韓國(guó)的一家芯片制造商的發(fā)言人表示：“這些材料，我們無(wú)法迅速地在其他地方找到，也買(mǎi)不到。即使我們?cè)谌毡疽酝庹业教娲?，我們也必須?duì)其進(jìn)行測(cè)試，以確保質(zhì)量足夠好，能夠生產(chǎn)出高產(chǎn)量的芯片。而且，這三種材料中的兩種是不能儲(chǔ)備的，氟化氫是劇毒氣體，而光刻膠則會(huì)變質(zhì)。氟化氫還可以從中國(guó)進(jìn)口，但是光刻膠和含氟聚酰亞胺是真的很難找到替代產(chǎn)品?！?

據(jù)日本媒體報(bào)道，日本生產(chǎn)的含氟聚酰亞胺約占世界總產(chǎn)量的90%，而且，它還占據(jù)著全球大約90%的光刻膠產(chǎn)量。韓國(guó)工業(yè)數(shù)據(jù)顯示，今年前五個(gè)月，韓國(guó)從日本進(jìn)口了 1.44 億美元的光刻膠、氟化氫和含氟聚酰亞胺。

日本對(duì)韓國(guó)限制供應(yīng)的三種材料中，除氟化聚酰亞胺主要是用于液晶顯示器的制作工序以外，氟化氫禁售是對(duì)韓國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最為致命的一擊。而氟化氫是目前日本對(duì)韓國(guó)限制的材料中，中國(guó)國(guó)產(chǎn)化程度最高的材料之一。高工工業(yè)研究所的調(diào)研報(bào)告顯示，2018年中國(guó)氟化氫生產(chǎn)線有103條，年產(chǎn)能達(dá)192.1萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量158.8萬(wàn)噸。我國(guó)擁有有十家左右生產(chǎn)電子級(jí)氟化氫的企業(yè)，包括濱化股份、巨化股份、多氟多、三美股份、新宙邦、天賜材料等，其中濱化股份產(chǎn)品屬于UPSS級(jí)；巨化股份產(chǎn)品能達(dá)到UPSS級(jí)；多氟多產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到了行業(yè)最高級(jí)別UP-SSS級(jí)。

韓國(guó)LG顯示首席技術(shù)官Kang In-byeong表示，由于日本的半導(dǎo)體和顯示材料出口限制，該公司目前正在測(cè)試中國(guó)的氟化氫。除了LG顯示之外，三星電子和SK海力士也正在尋求從中國(guó)購(gòu)買(mǎi)更多材料。