在半導體發展史上,有三場典型而重要的半導體貿易摩擦“戰事”。但人們最容易記住的,其實是大國直接參與的兩場:中美之間和美日之間。
美日半導體貿易摩擦從上世紀80年代后半期持續到90年代前半期,先后簽署兩份協議:第一次半導體協議,限定日本半導體產品在海外市場的價格下限;第二次半導體協議則把外國半導體產品在日本國內市場份額提升20%以上。(半導體招聘求職)
1996年7月第二次協議到期后,美國原本還想簽訂第三次協議繼續壓榨,但由于韓國、臺灣地區半導體產業崛起,美國最終還是“放過”了日本,在日方“據理力爭”下不再續簽第三次半導體協議。
盡管美國贏得了對日本的半導體“戰爭”——日本半導體廠商從1980年代全球過半份額已降低到現在的10%以下。但傷敵一千,自傷八百。比如,第一次協議簽訂后僅過去兩年,美國就爆發了內存芯片短缺危機。256Kb的內存(DRAM)芯片價格從1987年初的2美元上漲到最高12美元,1Mb芯片從9-10美元上漲到最高40美元,眾多美國電腦公司被迫承受更高的成本,蘋果公司更因此庫存高企,虧損嚴重。
《華盛頓郵報》記者T·R·里德當時就曾評論道:美國半導體廠商放棄低利潤的內存芯片,進入微處理器和可編程邏輯器件市場,這種轉變是自由市場中的自然發展趨勢;里根政府試圖幫助美國企業占領內存市場,卻造成嚴重芯片短缺,自討苦吃。
而中美之間的這場摩擦由于正在發生,對于身處其中的當代人來說,其激烈程度似乎也更高:畢竟,美國擁有全世界最強大的半導體設計、裝備、IDM等產業鏈,中國又擁有全世界最大的半導體市場,同時也有著“半導體產業鏈進一步國產化”的雄心壯志。
但美日、中美之外,第三場重要的半導體“戰事”發生在哪里呢?其實,離我們很近——那就是日韓之間發端于2019年并且還未結束的半導體對決。
韓日沖突與美日沖突的不同
如果將中美半導體摩擦比作兩個高手“決戰于紫禁之巔”,誰都怕跌落巔峰,因此每一步過招都萬分驚險。那么美日的半導體摩擦,則沒有那么多華麗招數,更像是主人陰狠逼迫富起來的仆從“自我閹割”。當然,仆從并沒有給自己“閹割”干凈,還是留下了半導體制造設備和零部件、材料等競爭力較強的部分。畢竟,再俯首帖耳的仆從,也有自己的利益關切。
那么日韓之間的半導體摩擦,和美日這種主仆間的“戰事”,又有什么區別呢?
區別首先就在于,二戰結束前韓國被日本占領殖民,就此結下的矛盾遲遲未能消解。盡管1965年韓日兩國關系正常化以后,兩國在經貿合作方面基本以“1965年體制”為基礎實現了穩定發展。但兩國關系的雷,依然有很多。
在2019年日本對韓國半導體所需三種關鍵材料進行出口限制之前,韓日關系的惡化就已經有幾起導火索事件發生。比如,2018年10月,韓國大法院終審判決日本新日鐵住金須向二戰期間被強征的四位韓國勞工,每人賠償1億韓元(約合61萬元人民幣)。而終審14年前提起訴訟時的四位勞工,已經去世三位,僅剩下時年98歲的李春植(Lee Choon-shik)健在。
這些錢對這家日本鋼鐵巨頭來說雖然不多,但日本人卻覺得“侮辱性極強”。因為日本政府認為,在1965年的《日韓請求權協定》中,兩國和國民間的財產和索賠權問題已經“確認完全且最終得到解決”。為此日本外務省在第一時間召見韓國駐日大使表示反對。
巧合的是,新日鐵住金在2018年不僅做了拒絕賠償的決定,還做了另一個決定:將于2019年4月更名為“日本制鐵”。至于更名理由,新日鐵住金表示為了提高國際競爭力,需要一個新的相匹配的名稱,“希望在進軍全球之際能表明這是發源于日本的制鐵公司”。而日本制鐵是1934年由前八幡制鐵所等合并后成立,正是日本殖民統治韓國的高峰時期。其后,日本制鐵在1950年被解散,后又經過多次重組才成為新日鐵住金。
就這樣,新日鐵住金不僅拒絕殖民時代的傷害賠償,還改回了殖民時代的名字。
兩國關于歷史與協定,當然有不同認知,兩個決定或許也僅是巧合。但多重事件下,韓日兩國在2018年關系快速下降。2018年12月,在郁陵島附近海域,日本海上自衛隊巡邏機接近韓國巡邏船,發生低空飛行威懾事件更是給兩國經貿往來火上澆油。
在這樣的背景之下,2019年7月,日本宣布加強氟聚酰亞胺、感光劑光刻膠和高純度氟化氫三種半導體核心原料的對韓出口管制,并在8月通過了新版《出口貿易管理令》,將韓國剔除在安全保障出口管理上享有優惠待遇的“白名單國家”。
根據韓國貿易協會2018年的數據,韓國 84.5% 的氟化聚酰亞胺(進口價值 1972 萬美元)、93.2%的光刻膠(29889萬美元)以及41.9%的氟化氫(6685萬美元)都依賴從日本進口。
而且,這些材料還并非芯片那種可以突擊囤積的物資。就以氟化氫為例,其腐蝕性極強,只能短期保存于鉛制容器和某些有機材料中,無法長期保存,因此韓國半導體企業都是小批量從日本進口的。據新華日報消息,日本出口管制出臺時,三星的氟化氫庫存只夠大約一個月用量,如果不能解決氟化氫供應問題,屆時減產、甚至停產,就會造成巨額損失。
反映在財報上,2019年三季度財報顯示,三星電子營業利潤從二季度12.8萬億韓元,下降至7.7萬億韓元,環比下降39.8%;SK海力士營業利潤從6316億韓元,下降至4100億韓元,環比下降 35.1%。
當然韓國也作出報復,于2019年9月宣布終止履行《韓日軍事情報保護協定》,將日本移出韓方“白名單”,并就日方對韓國的不合理出口管制措施向WTO提起訴訟。韓日半導體摩擦就從2019年延宕至今。
韓日螳螂捕蟬,中美誰是黃雀
關于韓國半導體崛起于1980年代的歷史,人們一般關注于少數明星企業如三星的崛起。
如三星從1983年開始DRAM研發,1987年就實現第一次盈利,在1993年6英寸硅片仍是主流時就大膽地投資興建8英寸硅片生產線用于DRAM生產。在日本DRAM被美國成功打壓后,三星卻奠定了自己全球存儲器霸主的地位。
但三星、SK海力士等明星企業過于耀眼的光芒,遮蔽了韓國半導體供應鏈國產化的問題。正是從2019年日韓半導體貿易摩擦之后,韓國半導體產業除明星企業、重點產品(DARM、NAND等)之外,才更聚焦于材料和制造設備的國產化。
韓國政府2019年7月在日本宣布出口管制的次日就宣稱,將每年撥出1萬億韓元(約合8.5億美元)預算,支持國內半導體材料和器件的國產化。
今年7月,在日本出口管制三周年之際,韓國更是明確表示,要在2030年之前實現半導體材料、零部件和設備的50%的國產化程度。
數據顯示,目前韓國半導體產業的國產化程度約為30%,其中,半導體設備國產化率約20%,半導體材料和零部件國產化率也小于50%。同時,三年來韓國不斷降低對日本半導體材料的依賴度,已從2019年的30.9%下降至2021年的24.9%。
但韓國半導體只是降低了對日本供應鏈中半導體材料的依賴程度,對于以應用材料、ASML、東京電子(TEL)、Lam Research、KLA為主的半導體設備廠商依賴程度仍較高,包括光刻、刻蝕、沉積等半導體核心工藝設備都依賴國外。
有分析認為,美國以國家安全風險為理由對中國進行半導體出口管制,而2019年時任日本首相安倍晉三同樣以“國家安全”為日本官方借口,限制向韓國出口日本制造的化學品,因此日美半導體摩擦就是中美摩擦的縮小版。
但實際上,盡管在半導體材料、設備的對外依賴上,中國與韓國類似,但中美半導體摩擦與日韓有著本質區別。
首先,針對日韓半導體貿易摩擦,國內大部分解讀都指出,日本通過在半導體材料上游的技術優勢,用三大關鍵材料卡住了韓國半導體制造的脖子,比如2018年41.9%的氟化氫(6685萬美元)都依賴從日本進口
但很少有分析指出,日本的高純度氟化氫產業,其實原料絕大部分都依賴中國出口的純度為95%至98%的粗氫氟酸。
如果說日本卡了韓國的脖子,那豈不是說中國也可以卡日本的脖子?盡管純度不同,對工藝的精細化要求自然有高低之分。但能夠大規模穩定供應95%至98%純度的粗氫氟酸,同樣考驗一個國家的供應鏈能力。
而在中美半導體摩擦中,并不存在類似日韓背后還有中國這樣的潛在大國,能夠卡美國的脖子。
其次就是,日韓貿易摩擦中,日本出口限制盡管給韓國帶來短期困難,且韓國供應鏈國產化進度也沒有快速跟上,但韓國有更多日本之外的備選方案。
還是以韓國41.9%的氫氟酸都依賴日本為例,大部分分析在強調韓國半導體材料過于依賴日本之時,往往忽略了同期的其他數據——同期韓國從中國大陸進口了45%、從臺灣進口了10%的氫氟酸。
實際上,國產高純電子化學品材料龍頭廠商多氟多高純電子級氫氟酸,已經打入臺積電供應鏈,并與2022年5月開始向臺積電南京廠批量交付。據了解,多氟多所生產的電子級氫氟酸品質達到UP-SSS級(G5級別),產品純度達到PPT級,是目前半導體用電子級氫氟酸的最高級別,能夠滿足目前最先進工藝制程對材料的要求。
也就是說,哪怕日本斷供(當然,日本僅是通過出口限制減少供應,并不想真正斷供)氫氟酸,韓國也能夠從中國供應鏈補缺。
當然,由于氫氟酸的混合比例是為每個公司的晶圓廠特殊生產流程嚴格設計和確定,因此中國的材料制造商很難立即提供韓國公司所需確切規格的氟化氫,需要較長時間的調配、磨合。材料制造商很難在一到兩個月內就產量翻番以吃掉日本材料商空出的市場份額,需要一年以上的更長時間。
一旦韓國開始系統地淘汰使用日本制造的化學原料和半導體設備,不管其供應鏈國產化的程度能提高到多少,都將給日本的半導體上游行業帶來毀滅性的打擊。因為韓國和中國臺灣地區,是日本半導體材料最大的兩個下游市場,失去一個就是斷其左膀,屆時僅剩下右臂對日本半導體產業來說也是獨木難支了。
日本精細加工研究所所長Takashi Yunogami就指出,日本材料制造商和設備供應商不僅將失去目前與三星、SK海力士和LG電子的業務,原本通過服務于韓國頂級芯片供應商來磨練技能的日本公司也將削弱自己的競爭優勢。即使日本政府決定稍后取消出口限制,撤退也可能為時已晚。損害已經造成。一旦失去,就很難重新獲得對業務關系的信任。(半導體招聘求職網)
也就是說,日本半導體材料等企業在韓國的市場和磨煉“know how”的機會,都將被葬送。
所以,韓國半導體供應鏈盡管國產化程度和中國同樣不高,也難以辨別其是否能夠成功。即使韓國成功了,其經驗中國也不好直接參照。而就算韓國國產化計劃失敗了,其尋求中國、歐洲等更多供應鏈作為替代日本的行為,也能夠給日本半導體產業帶來嚴重的消極影響,這一點中國在中美摩擦中更不可能實現類似效果。
那面對美國一輪又一輪的愈加嚴格的半導體出口管制,中國怎么辦?
技術和規模,誰更重要
如上文所述,韓國的經驗并不適用于中國。但韓國的教訓,也有值得借鑒的一面。
韓國盡管在2019年之后加大了半導體國產化進度,整體半導體材料對日本的依賴度從2019年的30.9%下降至2021年的24.9%。但據日經中文網報道,韓國需對日進口的三種關鍵半導體材料中,氟化聚酰亞胺僅小幅減少;氟化氫除2020年比2018年減少86%外,2021年以后已經維持復蘇態勢,或許還能恢復到2018年水平;光刻膠進口額甚至2021年后還增加了。
業內專家劉劍濱曾指出,在摩爾時代集成電路產業的壟斷性,使得包括中國在內的后發國家在追尋摩爾定律往更小、更密、更快的方向發展上,追趕美國等先進國家地區極其困難;但在后摩爾時代,集成電路的發展涉及更多橫向產業,如新材料、光學、生物學、熱學等,產業的發展從單一追求深度向同步追求廣度發展,這種更廣泛的創新,能夠助力新企業避開傳統競爭領域的專利障礙。
不過,這種規律可能更適合于中國等擁有超大市場規模的國家,不適于韓國。2019年8月,韓國政府公布了《加強材料、零部件和設備競爭力的措施》,試圖扶持國內的半導體材料等新企業,以解決國內材料、零部件和設備行業的結構性短板。但目前韓國半導體關鍵材料依然依賴日本等國,制造設備2021年對日進口額也同比增長44%,增至63億美元。
當然,韓國并非追趕者,而是偏科者。而且,韓國有關部門依然看重曾助力韓國“蕪湖起飛”的偏科戰略,試圖在其他領域創造類似半導體內存等產業的優勢。
10月,韓國科學技術信息通信部長官李宗昊在接受采訪時就表示,韓國應再確保至少三到四項像半導體技術一樣、中美兩國都想獲得的核心科技優勢,“就像在半導體晶片上精確印上1納米的線條一樣,要謹小慎微判斷形勢。這是夾在大國之間不可避免的命運,唯一能確保生存的方法就是開發擁有超級領先差距的技術”。
只不過,當一國具備少數領域的技術先進性之時,如韓國半導體產業結構高度集中于內存、存儲NAND顆粒等領域,但國內市場總體規模又有限,這種技術先進性帶來的優勢往往會是短暫而又脆弱的。
甚至于技術的先進性也未必能保持。2022年5月美光公司發布了全球首個232層的3D NAND閃存,并宣布該技術將會投入包括SSD在內的多種產品;11月,長江存儲更是在電商平臺全球首銷232層3D NAND閃存的SSD產品。盡管美光和長江存儲整體市場占有率不敵三星、SK海力士,但卻分別背靠兩個全球最大的市場,擁有更多主場優勢,且在232層3D NAND閃存上領先于韓國企業。
日本行業專家太田泰彥就認為,在比較數字大小的納米競爭的背后,還有另一條“戰線”,那就是上一代半導體芯片能以多大的成本和數量進行生產的實力競爭。
比如中芯國際盡管在14-16納米受限于美國原來越嚴格的出口管制,產量停滯不前;但28-39納米制程投資兩年來幾乎翻了一番,從33億美元(2020年)到55億美元(2021年)、62億美元(預計2022年),并帶來28納米以上成熟制程晶圓的產量30%-40%的年增長速度。
也就是說,僅僅先進制程的領先,并不能保證整個半導體產業的成功,還需要低成本和大規模的產能,哪怕技術弱一些。太田泰彥以日本鋼鐵行業舉例,日本鋼鐵行業原本在技術上領先中國,但最終被中國壓倒性的生產力量打敗而被淘汰——雖然在技術上贏了,但在市場上輸了。
行業專家劉劍濱也認為,傳統摩爾時代追求更小、更密、更快的12寸先進制程晶圓具有產能過剩、投產風險大、人才缺失的風險,而看似落后的8寸成熟制程晶圓反而發展前景更好。
靠超大產能、超大市場規模壓倒產能較低的技術領先者,這樣的產業替代歷史會不會在半導體行業重演?
對于韓國來說,受限于國內市場規模有限,即使三星、SK海力士具備很強的技術優勢,但也難以在半導體材料上與“化學立國”的日本匹敵。對于中國來說,確實有這種可能。
比如,高純度半導體材料依然是日本企業占據主導地位,但中國的市場規模大于日本,一些低純度半導體材料產出也遠高于日本,但靠著低純度材料龐大的產能,一點點向上攀科技樹,慢慢啃下高端市場。
盡管中國光刻膠、CMP拋光材料、濺射靶材等半導體材料的對外依賴度盡管還在80%以上,但在封裝基板、電鍍液、超純試劑等領域已經實現了部分國產替代,濕電子化學品國產率已經達到35%左右。從摻雜/熱處理,到蝕刻/清潔,到沉積,到光刻,在半導體制作的逐個環節,中國企業也在逐個提高國產率。
但中國并沒有追求絕對的國產替代,只是為了避免“卡脖子”而已。從材料到設備、零部件,借助中國超大的市場規模,在半導體行業周期低谷逆向投資,用更大產能“規模壓倒技術”,中國半導體產業鏈國產化的比例一定會提高到一個更安全的程度。
本文源自億歐網