智東西（公眾號：zhidxcom）
文 | 心緣
今天，已經是日本進入令和時代的第51天。站在新的歷史節點上，當日本回首三十年前的昭和時代，它或許會感到唏噓不已。
要知道，昭和時代的1968年，日本曾立于世界半導體和存儲芯片的巔峰，甚至將美國踩在腳下，而踏入平成時代（1989-2019）的日本不僅失去了世界第二大經濟體的桂冠，亦從半導體神壇隕落。
根據美國集成電路研究公司統計數據，從1990年到2007年，日本半導體占全球市場份額從49%跌至7%，從鼎盛時期獨霸全球十大半導體公司中六個席位，到近兩年東芝半導體碩果僅存。
不過，熄聲多年的日本半導體產業并沒有安于現狀，而是韜光養晦，不動聲色地獨霸2018年TOP 15半導體生產設備廠商（來源：VLSI Research）的7席之地，日本半導體史上最大并購案也在上個月落下圓滿的尾音。
如今，失去霸主地位的日本半導體在全球半導體產業中究竟是怎樣的存在？日本在意欲復興電子產業的計劃中主要采取了哪些舉措？在AI洪流的沖擊下，日本作為遲鈍的入局者又如何在自動駕駛、AI、物聯網等新興領域蓄力？ 智東西試圖深扒日本半導體當前格局，以鄰國為鑒，看到半導體產業背后可能存在的問題和機遇。
一、低調的掌局者：全面制霸半導體材料和設備
得技術者得天下，而得上游核心技術者，將直接影響到整個中下游產業走向和發展進度。
盡管在芯片設計等領域日漸失勢，但日本半導體供應鏈仍為全世界提供超過1/2的半導體材料和1/3的半導體制造設備，把握絕大多數芯片企業的核心命脈。
近日美國半導體產業調查公司VLSI Research發布2018年全球TOP 15半導體生產設備廠商，其中日本廠商獨占7席。
1、控場硅晶圓和光罩技術
生產半導體芯片需要19種必備材料，其中多數均有極高技術壁壘。而日本在硅晶圓、合成半導體晶圓、光罩等14種重要材料方面分別占據超過50%的份額，在全球半導體材料行業長期保持著絕對優勢。
其中，有一家日企的名字或許不如軟銀、索尼、任天堂那般廣為人知，卻在2018年日企排行榜上高居榜首，它就是全球最大的有機硅供應商——信越化學。
信越化學成立于1920年代中期，從1939年就開始生產硅產品，最早研制成功了最尖端的300mm硅片，并實現了SOI硅片的量產。經過80年的發展，信越化學已占據全球約27%的硅片供應。
另一家同等重量級的供應商當屬三菱住友，它占據全球約26%的硅片供應，與信越化學堪比材料界的“臺積電”和“英特爾”。也就是說，但凡這兩家半導體材料巨頭抖一抖，整個半導體產業都要為之一震。
在制作集成電路的過程中，要利用光蝕刻技術將圖形復制到晶圓上，就要用到光罩（光掩膜版）的原理。而全球最大的光罩生產商同樣來自日本，它就是日本凸版印刷株式會社，至今已有119歲高齡。這家公司和美國Photronics、大日本印刷株式會社DNP三家占據了半導體光掩模市場80%以上的份額。
使得光刻工藝得以實現選擇性刻蝕的關鍵材料——光刻膠，目前其核心技術仍被日本和美國企業所壟斷。日本合成橡膠公司JSR是全球最大的光刻膠生產商，另外信越化學、TOK、三菱住友均處于行業領先地位。國內光刻膠若想突破高端光刻膠技術壁壘，依然道阻且長。
2、壟斷十大半導體設備
同樣，生產設備對于半導體產業不可或缺。在這一領域必備的26種設備中，日本企業在10種設備所占的市場份額超過50%。
從表格中可以看出，日本在電子束描畫設備、涂布/顯影設備、清洗設備、氧化爐、減壓CVD設備等重要前端半導體設備幾乎壟斷市場，但在光刻機方面稍遜一籌，曾經的光刻機雙雄尼康佳能在對手荷蘭ASML的強大攻勢下雙雙敗北。
在后端半導體設備，日本的劃片機和成型器也是世界第一，此外日本還是三款重要后端檢測設備的霸主。
相對而言，我國在半導體設備領域的短板還比較明顯，僅在PECVD、氧化爐等產品中取得技術突破，對于大多數關鍵的半導體設備尚不具備自主研發高端產品的能力。
二、業務拆分“斷舍離”，重金收購求回血
日本制造業秉承大和民族一貫的工匠精神，追求精專于核心業務，當旁支阻礙到自己的主心骨時，便毫不猶豫地割舍。
當然，并不是每個企業都能做到當機立斷，有的企業是壯士扼腕，及時止血，有的企業卻是經過長期跋涉，最終走到末路窮途，不得已而為之。
1、結構性改革：剝離弱勢業務，猛攻核心專長
隨著人們對手機攝影需求的飆高，高像素已經成為各大手機廠商較量的核心競爭力之一。自安卓和iOS問世后，蘋果、三星、華為、小米、OPPO、vivo等各大主流手機無不曾奉索尼CMOS圖像傳感器為座上賓。
而索尼在發展成CMOS市場的絕對領頭羊之前，也曾在消費電子業務領域趟過渾水、踩過泥坑。9年前索尼在全球CMOS排行榜位居第六，份額不過7%。為了減少不必要地損失，索尼從2007年起開始削減半導體資本支出，轉向資產精簡戰略。
隨后不久，索尼開始大刀闊斧地砍掉累贅業務，400 億日元賣掉子公司索尼化學與信息設備公司、解散光驅部門、出售曾讓喬布斯贊嘆的VAIO PC業務、剝離電視業務、轉讓電池業務……索尼逐步將重心集中在生命力強的業務，而CMOS正是被置于最高優先級發展的精編隊伍，在2016年被放在和視頻游戲、電影以及音樂的戰略地位。
一邊是砍掉冗余業務線，另一邊，索尼也在不斷加高端CMOS的技術壁壘，比如收購多家傳統300mm晶圓廠并進行改造，用于設計CMOS傳感器制造。
▲索尼企業中期戰略之半導體
去年5月，索尼總裁兼CEO吉田憲一郎發布企業中期戰略，指明未來三年索尼CMOS的目標是保持其“成像領域全球第一”的地位，為此索尼將把傳感應用擴展到如汽車等智能手機以外的領域中。
和索尼做出相似選擇還有三菱、富士通和瑞薩電子等。
在21世紀初，三菱將其DRAM業務剝離為Elpida Memory，專注于成為控制電力方面的能源半導體技術的佼佼者。富士通也在2013年將其MCU和模擬IC業務出售給Spansion，將其無線半導體業務出售給英特爾，并計劃關閉其在三重縣的300毫米晶圓廠。
瑞薩電子在將最先進MCU全部交付臺積電代工后，在去年6月宣布關閉負責生產家電、車用MCU的高知工廠。自此，瑞薩自家晶圓廠將退出生產車用半導體，專注于軟件和半導體研發。
2、處境艱難，揮淚甩賣
和索尼堅持把CMOS當成主業相比，東芝作為如今全球TOP 10半導體企業榜單上的唯一日系半導體“幸存者”，似乎并不打算繼續堅持半導體這條路了。
繼前些年瘋狂甩賣NAND、圖像傳感、家電、相機和醫療等業務后，去年6月，東芝將其最賺錢的存儲芯片部門打包180億美元賣給了以貝恩資本為首的財團。并因為在于接受壟斷法調查時，中國方面的審查相當遲緩，在4月就開始考慮停止銷售半導體部門。
不過，東芝割舍半導體部門不僅意味著這家公司的毅然轉型，同樣也意味著日企半導體輝煌時代暫時完全翻篇。
3、大筆收購，重金回血
長期以來，頻繁的合并和收購已成為日本電子產業復興計劃中的常態。根據美媒Bloomberg，日本在2018年海外收購額達到1404億美元。
如今在汽車半導體領域聞名遐邇的瑞薩電子，是日立剩余半導體和集成電路部門、三菱的系統LSI部門與NEC其剩余的半導體業務綜合的產物。
2016年，日本軟銀集團在半導體收購史上留下了濃墨重彩的一筆，花費310億美元買下掌握全球絕大多數的智能手機和平板電腦核心命脈的英國芯片設計公司ARM。在移動終端領域勢不可擋的ARM架構也從此歸屬于日企。而ARM在雄霸手機市場多年后，也開始面向更大的物聯網市場開啟新的征途。
最新的消息當屬今年3月24日，瑞薩電子和IDT共同宣布，瑞薩電子已成功完成對美國無晶圓廠公司IDT 67億美元的收購。
IDT（Integrated Device Technology）是模擬/混合信號芯片行業的領軍企業，通過這次收購，瑞薩電子完善了其產品陣容，通過各自優勢產品能夠優化高性能計算電子系統的性能和效率，從而提升其在自動駕駛汽車技術方面的競爭力。
▲瑞薩電子和IDT收購交易細節
瑞薩電子CEO吳文精也非常直白地回復了收購原因：“為了在接下來5~10年于高度競爭的全球半導體市場生存，我們不能只是仰賴有機成長，”他表示競爭對手的行動非常快，不會給瑞薩太多追趕空間，這次收購案相當于是“花錢買時間。”
三、AI遲到者：傳統巨頭玩跨界，產學研合力補空缺
如今AI芯片的熱浪正在席卷了全球，不過日本并沒有做出迅速的反應，當中美兩國企業幾近霸占AI芯片榜單，日本的AI芯片計劃開始覺醒。
作為日本最重要的國立研發機構之一，新能源?產業技術綜合開發機構（NEDO）物聯網推進部、創新推進部于在去年4月發布的“加快AI芯片開發的創新推進項目”基本計劃。
圍繞加快AI芯片創新設想快速落地的目標，該計劃重點突出兩個方向：一是加強與AI芯片相關創新設想的實用性研發，二是促進AI芯片快速開發的通用技術基礎的研發。
此外，以東京大學為中心運營的LSI開發支持基地VDEC，目標在2032年其面向邊緣的AI芯片在世界上獲得約750億日元的市場額。?通過這些舉措，日本正試圖搭建一套完整的產學研結合的研發體系，培養更多AI芯片開發人才，以推動技術創新和產品落地。
1、自動駕駛：自研創新架構，爭奪終端市場
瑞薩電子仍然是汽車應用的微控制器（MCU）和片上系統（SoC）器件的巨頭。據IHS Markit稱，2017年瑞薩汽車半導體收入達到36億美元，和英飛凌、恩智浦半導體一同在全球汽車MCU全球市場占據主導地位。
隨著自動駕駛市場日趨火熱，瑞薩基于在車載芯片界的長期優勢，推出了一款基于其嵌入式人工智能e-AI（embedded-Artificial Intelligence）解決方案、適用于自動駕駛深度學習的動態可配置處理器DRP（Dynamically Reconfigurable Processor），以低功耗實現實時圖像處理。
此外，瑞薩還發布了自動駕駛影像分析硬件計算平臺RCAR，新RCAR SoC專為深度學習而生，預計明年搭載在L4自動駕駛汽車上，計算性能達5 TOPS。
日本汽車零部件供應商電裝（Denso）在2017年9月成立了設計開發新世代高性能半導體的子公司NSITEXE，這家公司適用自動駕駛的自研數據流處理器DFP（data flow processor），據稱能有效減少海量計算導致的電力消耗，抑制設備運行中的發熱問題。
2、AI芯片：起步偏遲，暫無標桿產品
在AI賽道上，日本遲到了，但日企已經開始窮追猛趕。如今在CPU、GPU、FPGA、ASIC四大主流AI芯片架構之外，軟件定義芯片、類腦計算等創新的芯片架構亦開始冒出萌芽。日本已經官宣的幾款AI芯片都沒有采用上述常規的架構，而是紛紛探索起創新之路。
比如在被中美企業控場的云端AI芯片領域，富士通已經通過研發AI芯片DLU嘗試撬開一個缺口。據悉這一芯片將于今年上市，其使用的技術曾被用于超級計算機“京”上。不過這一芯片目前只知道是采用New ISA架構，用于加快深度學習模型訓練，關于其性能和功耗方面的細節暫未透露。
除此之外，電子技術巨頭NEC正在和東京大學緊密合作，致力于研發新一代類腦計算AI芯片。
3、物聯網與機器人：巨頭布局，跨國合作
傳感器和通信芯片需要低成本和高產量的200mm線。截至2014年，日本擁有最大的200mm安裝晶圓廠產能，提供低成本和成熟的制造工藝，能滿足物聯網芯片需求。
從日本軟銀的一系列收購，尤其是接手英國芯片設計商ARM和波士頓機器人來看，軟銀對新興的物聯網領域也相當看重。早在2017年年底，軟銀就開始與以色列半導體創企Inuitive就AI和物聯網展開合作，利用彼此的技術打造適用于物聯網產品的高性能低功耗芯片。
瑞薩電子除了在汽車領域持續發力外，最近一年在物聯網領域也開始動作頻頻，先是在去年9月宣布和阿里巴巴就物聯網平臺開發展開深度戰略合作，2個月后又推出了基于32位CPU內核的微控制器RX66T，可以靈活地配置于機器人、家電等電子產品上，為AI技術的端應用提供有力的支持。
四、由盛到衰：昔日霸主隕落神壇
如今芯片強企聚集在美國、韓國、以色列等國，中國也抓住AI時代的機遇，迅速發展起一批身價頗高的AI芯片創企。然而回溯到50年前，日本半導體從依賴進口到自主研發的逆襲之旅猶如一部熱血史詩，激勵人心。
1960年代，日本國內半導體制造設備的國產化比率只有20%。當美國將電子產業重心轉移至軍用，日本消費電子遇到了迅速成長的絕佳時機。日本以舉國之力進行自主研發，集合富士通、三菱、日立、NEC、東芝等競爭對手培養起強大的電子企業聯合體，并用關稅壁壘和貿易保護政策為半導體產業保駕護航。
從1970年起，日本半導體開啟一路扶搖直上的「黃金15年」，該產業產值增加了5倍，出口增加了11倍。到1980年代，日本國產化比率超過70%，占全球DRAM市占率的80%，發展成世界最大半導體生產國（1986年約45%）和世界最大存儲芯片生產國（1989年約53%）。
1990年，日本在全球十大半導體公司中獨占六席，但到2018年，東芝成為TOP 10中日本僅剩的“獨苗”。
英國《經濟學人》曾如是比喻半導體：“如果說數據是21世紀的石油，那么使數據有效利用的半導體就相當于內燃機。”在半導體這樣關乎一個國家安危的領域，美國不會想看見昔日的手下敗將變成強勁的對手，美國對日本的半導體經濟戰爭自此開啟。
然而成也蕭何，敗也蕭何。日本因將各大企業集結起來，集中火力鉆研技術，在半導體屆以火箭般的速度崛起，但也因為過于專注技術、內部官僚化且決策過程慢、對外界變化反應遲緩，沒能長期站穩腳跟。
由于沒跟上PC時代的市場變化，過度執著于成品率而不愿降低成本，再加上其擅長的垂直分工體系愈發無力招架新興的Fabless生產方式，與《美日半導體協議》的雙重沖擊下，日本的半導體大廈開始地震。
而韓國乘勢起步，在成本方面大幅領先，其市場份額開始趕超日本。再加上接踵而至的貿易摩擦，日本在DRAM、IDM、顯示面板等業務的影響力都聲勢漸微，富士通、東芝陸續撤離DRAM事業。伴隨著第二及第三次半導體產業轉移，日本優勢漸失。
▲ 半導體產業的三次轉移（來源：CNKI，廣發證券發展研究中心）
1990年代的泡沫經濟崩潰使得日本進入“失去的20年”，電子產業產值大幅縮水，2013年總產值不到巔峰時期的一半。如今半導體市場份額只有不到10%。而這時，曾被日企甩在身后的英特爾推出奔騰，隨后通過與微軟攜手開啟了PC半導體巔峰時代。
內憂外患的夾擊之下，日本半導體帝國轟然坍塌。
讓日本半導體復興之路格外艱難的主因還有人才的流失。六年前，瑞薩、索尼、富士通、松下等幾個半導體大廠相繼裁員，致使日本半導體行業的求人倍率持續提高，而半導體行業的不景氣又致使報考電子專業的學生數量減少。
▲ 東芝存儲器的四日市工廠
而中美企業輪番上陣“挖墻腳”，更使得原本就人才告急的日本雪上加霜。美國存儲巨頭美光在取消與英特爾合作、宣布推進閃存開發后，以800萬日元以上的高薪待遇狂挖東芝技術人員。中國紫光集團旗下的半導體存儲器開發企業長江存儲科技在川崎建設記憶體工廠并啟動招聘。
與此同時，中國市場對日本半導體市場影響力日益增加。前兩個月據財政部表示，日本對中國出口額達到100億美元，汽車和芯片制造設備的出貨量增加。而當中國諸多企業因為春節而閉門歇業時，日本的經濟受出貨量的拖累而放緩。
結語：日本芯片啟示錄
達爾文曾說過：“能夠生存下來的物種，并不是那些最強壯的，也不是那些最聰明的，而是那些對變化作出快速反應的物種。”
日本用二三十年站到世界半導體界的巔峰，又在三十年間從全球TOP半導體供應商榜單中消失蹤跡，鄰國的境遇就仿佛一面鏡子，我們從中可以看見希望，也可以看見警醒。
盡管日本在AI時代算是遲到者，但它仍然牢牢扼住了全球半導體產業的咽喉——覆蓋高中低端的材料和設備。而中國缺“芯”之痛最大的痛點恰恰在于此，我國擁有各國艷羨的龐大半導體市場，卻缺乏自給自足的技術實力。只有攻破高端半導體材料的技術壁壘，最終打造完整的半導體產業鏈才成為可能。
拘泥于技術上的高精尖、沒有及時應對時代變化，沒有保持對客戶需求的高度敏感、內部官僚化決策緩慢等問題，讓日本半導體的雄圖為業隨著泡沫經濟的破碎而崩塌。
但我們不能忽視的是，如今仍然屹立著的日本半導體企業們，無不是經年累月持續投入研發，擁有一個或幾個極具競爭力的核心產品，并保持著難以逾越的技術壁壘。
掉隊的日本，基于長期積累的技術基石和產學政三位一體的聯合攻勢，絕非沒有在AI時代重新崛起的可能。
時勢造英雄，新的變革齒輪還在緩緩滾動，無論是昔日輝煌過的日本，還是背負“芯”痛而奮起直追的中國，都站在了改變命運的關鍵節點。
