一直以來，業(yè)界普遍認(rèn)為，由于日本企業(yè)經(jīng)營不善、日本政府政策不力等因素的影響，日本半導(dǎo)體企業(yè)遠落后于以韓國為代表的半導(dǎo)體企業(yè)。

但是，上述論點是事實嗎？

回顧歷史，日本半導(dǎo)體的確存在過稱霸全球的時代。在自今37年前的1986年，當(dāng)時的全球半導(dǎo)體銷售額排名TOP3如下，NEC、日立制作所、東芝。而且，富士通、松下電子工業(yè)、三菱電機等企業(yè)也表現(xiàn)極佳，可以說當(dāng)時的日本企業(yè)市絕對的全球第一。

但是，后來發(fā)生了一些“令人不愉快的事情”，如，1945年二戰(zhàn)后，曾創(chuàng)造出零站戰(zhàn)斗機的日本航空產(chǎn)業(yè)被迫解體，美國甚至主導(dǎo)了“摧毀日本汽車”的活動，并壓迫曾經(jīng)一度輝煌的日本工業(yè)技術(shù)（產(chǎn)業(yè)）。連續(xù)多年，美國“巨人”持續(xù)威脅日本。

當(dāng)時的日本的確在安全方面對美國造成了威脅。理由如下，由于半導(dǎo)體對于生產(chǎn)武器（如導(dǎo)彈等）極其重要，如果半導(dǎo)體皆由日本生產(chǎn)，對美國而已的確存在“安全保障”方面的威脅。

1971年的全球半導(dǎo)體銷售額排名如下，TOP1為TI（德州儀器）、TOP2為摩托羅拉、TOP3為仙童半導(dǎo)體，以上均為美國企業(yè)。由于日本僅靠短短的15年就超過了美國，因此“日本威脅論”開始泛濫。

雖然面臨著美國的管控，1989年全球半導(dǎo)體銷售額排名中，TOP3依然被NEC、東芝、日立制作所霸占。由于日本企業(yè)沒有被“打敗”，所以在1991年，日美之間又締結(jié)了《第二次半導(dǎo)體協(xié)議》。

即便是再強的日本企業(yè)，也無法抵抗美國勢力的二次打壓，終于在1992年將全球半導(dǎo)體銷售額TOP1的“寶座”讓給了美國英特爾。

相反，沒有受到美國壓力威脅的韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)獲得了飛速發(fā)展。據(jù)報道，1998年，韓國、日本半導(dǎo)體的年度銷售額幾乎持平。即，如美國所愿，日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被打敗了！

但是，日本并沒有因為美國的打壓而一蹶不振。

享譽全球的材料、設(shè)備

二戰(zhàn)后，美國顧忌日本的零戰(zhàn)戰(zhàn)斗機，并執(zhí)意摧毀，但日本的航空產(chǎn)業(yè)并沒有完全被打敗。本田噴氣飛機（Honda Jet）、三菱Space Jet（MRJ）僥幸存留下來。全球大型客機市場上，美國波音和歐洲的Air Bus占有壓倒式優(yōu)勢。軍事應(yīng)用方面沒有日本企業(yè)的身影。

但是，上述客機卻搭載了諸多日本廠家的零部件。另外，除飛機以外，日本企業(yè)對其他制造業(yè)（如汽車行業(yè)）的貢獻也不可小覷。日本把原應(yīng)集中在航空領(lǐng)域的資源轉(zhuǎn)移到了以汽車行業(yè)為代表的其他諸多領(lǐng)域，并獲得了極大的成功。

在半導(dǎo)體行業(yè)，日本企業(yè)采取的依然是“背后支援”政策，即避開“耀眼”的完成品市場，專注于設(shè)備、材料等“背后市場”。

眾所周知，在硅晶圓領(lǐng)域，也是半導(dǎo)體的基礎(chǔ)領(lǐng)域，日本的信越化學(xué)工業(yè)和SUMCO 位居業(yè)界前兩位，坐擁50%以上的市場份額。此外，如諸位在新聞中看到的一樣，美國管控對華出口尖端半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備，而且，同時要求荷蘭和日本與美國保持同步。目前，尖端半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備被日本、美國、荷蘭三國霸占。另外，在全球TOP10的廠家中，日本企業(yè)占四家。

“生產(chǎn)設(shè)備=操作機械”、“零部件&材料”是生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的必須項。

據(jù)2022年11月28日版的《全球作業(yè)設(shè)備廠家排名TOP10》介紹，在全球工業(yè)設(shè)備TOP10中，日本企業(yè)占五家。中國、韓國廠家也入圍TOP10，但在高精度設(shè)備方面，幾乎沒有廠家可以與日本企業(yè)抗衡。

另外，在某些細分領(lǐng)域，日本企業(yè)的表現(xiàn)也極佳。

例如，日本企業(yè)在光刻膠（Photo Resist）、光掩膜版（Mask Blanks）、光掩膜版檢測設(shè)備領(lǐng)域的市占率幾乎達到100%。另外，在光掩模、掩模版貼膜(Pellicle)、光掩模檢測設(shè)備、EUVL方向硅晶圓等方面，日本企業(yè)也具有極強的優(yōu)勢。

此外，當(dāng)年日本禁止對韓出口“氟聚酰亞胺”、“光刻膠”和“高純度氟化氫”三種半導(dǎo)體材料，幾乎震撼了整個韓國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

雖然韓國曾一度提倡國產(chǎn)化，但至今已經(jīng)過去四年，韓國仍然不能生產(chǎn)出純度為99.9999999999％（12個9）的產(chǎn)品。正如路透社于今年3月16日發(fā)布《日本解除對韓出口半導(dǎo)體材料的限制，韓國撤銷向WTO提出的控訴》的一樣，日本政府“賣了一個情面”。

BS WORLD在2020年1月10日發(fā)布文章《液體氟化氫~日本政府時隔半年允許出口》，并指出日本的森田化學(xué)、STELLACHEMIFA CORPORATION等公司的高純度液體氟化氫市占率達80%一90%。

2019年7月3日，路透社披露文章《日本限制對韓出口的材料及其重要性》，文章指出，日本生產(chǎn)了約全球90%的氟化聚酰亞胺、70%的蝕刻氣體、90%的光刻膠。

不過，日本的優(yōu)勢材料不僅上述三種。據(jù)日本《電子Device產(chǎn)業(yè)新聞》7月7日文章《終于迎來了半導(dǎo)體材料登場的時代》指出，日本企業(yè)提供了全球過半的半導(dǎo)體材料。

“迷你晶圓廠”，助日本重回巔峰？

雖然日本正在打造2nm的晶圓廠，并和臺積電合資在日本建廠，但在很多人看來，這并不是一個很行之有效的方式。對于日本的半導(dǎo)體行業(yè)而言，可通過充分發(fā)揮設(shè)備、材料優(yōu)勢，發(fā)展完成品（半導(dǎo)體）產(chǎn)業(yè)。而可擔(dān)此巨任的力量，就來自“迷你晶圓廠”。

業(yè)界普遍認(rèn)為，半導(dǎo)體生產(chǎn)需要巨額投資。一方面，臺灣集成電路公司（TSMC）等企業(yè)的半導(dǎo)體代工業(yè)務(wù)（Foundry）在業(yè)內(nèi)發(fā)展的如火如荼；另一方面，長期以來不斷增長的需求導(dǎo)致半導(dǎo)體交貨期愈來愈長。為解決半導(dǎo)體行業(yè)的交期長、對應(yīng)速度慢的課題，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（產(chǎn)總研）自2008年就開始研發(fā)“迷你晶圓廠”。“迷你晶圓廠”具有可進行少量、多品種生產(chǎn)的特色，為半導(dǎo)體生產(chǎn)行業(yè)帶來了新趨勢。

一直以來“迷你晶圓廠”僅用于生產(chǎn)試做品，為了盡快應(yīng)用于量產(chǎn)，2022年12月日本產(chǎn)總研的研發(fā)人員成立了“Hundred Semiconductors公司（總部位于日本千葉縣柏市）”。公司名稱即包含了“可為客戶提供多種半導(dǎo)體”的含義。其代表董事居村史人先生表示：“我們計劃創(chuàng)造一個可供所有人設(shè)計、生產(chǎn)半導(dǎo)體的世界”。

“迷你晶圓廠”的優(yōu)勢在于可生產(chǎn)任意數(shù)量的半導(dǎo)體，哪怕是一顆。與一直以來的大批量生產(chǎn)不同，其優(yōu)勢在于少量、多品種生產(chǎn)。

“迷你晶圓廠”不使用傳統(tǒng)的大尺寸晶圓，而是在直徑為12.5cm的“Half Inch Wafer”上制作線路。生產(chǎn)設(shè)備的尺寸為30cm（寬）*144cm（高）*45cm（深），且可利用該設(shè)備進行曝光等諸多制程，同時也可以與“Mega Fab（巨型晶圓廠）”的設(shè)備并用。由于各道工序中使用的設(shè)備的尺寸基本類似，所以可利用機器人在各設(shè)備之間搬運晶圓。

此外，“迷你晶圓廠”內(nèi)還配有可密封“Half Inch Wafer”的“迷你穿梭機（Minimal Shuttle）”，因此不需要潔凈室（Clean Room）。雖然很難適用于超尖端半導(dǎo)體的生產(chǎn)，但生產(chǎn)傳感器、微機電系統(tǒng)（MEMS）等產(chǎn)品是綽綽有余的。

“迷你晶圓廠”的優(yōu)勢之一是可削減設(shè)備投資。一般，巨型晶圓廠需要投資數(shù)千億日元（甚至更高）的設(shè)備投資。另一方面，“迷你晶圓廠”的投資目標(biāo)為其的1/100一1/1000。由于各類設(shè)備的尺寸都較小，因此既不需要大規(guī)模的工廠用地，也不需要用于形成線路的“光掩?！?，所以與巨型晶圓廠相比，成本差異是天壤之別。

此外，“迷你晶圓廠”的交貨周期也極短。對大規(guī)模半導(dǎo)體生產(chǎn)而言，從生產(chǎn)到交貨的時間極長；“迷你晶圓廠”采取的是在必要的時間內(nèi)、生產(chǎn)必要的量的“Just In Time”模式。

上述特征最有望在IoT（物聯(lián)網(wǎng)）等方向的少量、多品種半導(dǎo)體的生產(chǎn)中發(fā)揮作用。居村代表董事表示：“由于客戶訂單量少，因此我們可以對應(yīng)Foundry無法對應(yīng)的小額訂單”。

產(chǎn)總研自2008年啟動項目后，一直在研發(fā)生產(chǎn)設(shè)備和“Half Inch Wafer”等。同時，為盡快推廣“迷你晶圓廠”，2017年產(chǎn)總研成立“迷你晶圓廠推進機構(gòu)（位于日本茨城縣筑波市）”，但進行速度較緩，理由是沒有找到使用“迷你晶圓廠”生產(chǎn)半導(dǎo)體的“玩家”，居村代表董事明確表示：“我們很早就將生產(chǎn)設(shè)備和“Half Inch Wafer”實現(xiàn)了商用，但是沒有尋找到可以熟練使用迷你晶圓廠的人才和企業(yè)?！?/p>為進一步推廣“迷你晶圓廠”，“Hundred Semiconductors公司”將目光集中于半導(dǎo)體的試作品以及大型晶圓廠無法安排的訂單?！懊阅憔A廠”正在通過一步步解決課題，如進行復(fù)雜的經(jīng)營決策（如準(zhǔn)確預(yù)測客戶需求、判斷投資可行性等），從試做邁向量產(chǎn)。通過接收巨型晶圓廠無法吸收的訂單，進一步實現(xiàn)推廣。

如今，“Hundred Semiconductors公司”正在積極推進半導(dǎo)體的設(shè)計、試做、量產(chǎn)活動。通過和客戶共享經(jīng)驗，以實現(xiàn)普及生產(chǎn)技術(shù)的目標(biāo)，同時，還會繼續(xù)提升改良試作品的速度，以盡快向量產(chǎn)品邁進。

此外，產(chǎn)總研也在推進研發(fā)可用于“迷你晶圓廠”的設(shè)計軟件。其目標(biāo)是在一年內(nèi)研發(fā)出用于互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）方向的PDK（Process Design Kit）。同時，為了更易于使用，還考慮將基本的線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，并率先應(yīng)用于研發(fā)方向。未來，將由產(chǎn)總研的臨海副都心中心（日本東京都江東區(qū)）、筑波中心（日本茨城縣筑波市）進行試作品生產(chǎn)。

此外，產(chǎn)總研還在挖掘新應(yīng)用。如，考慮到消耗的電力問題，產(chǎn)總研在討論填補集成電路（FPGA，可進行編程）無法滿足的需求，目標(biāo)是提供和普及更多上述設(shè)計、制程研發(fā)服務(wù)。產(chǎn)總研方面表示：“我們可靈活對應(yīng)、滿足客制化需求”。

如今，產(chǎn)總研已經(jīng)完成了對前端工序（形成線路）、鍵合（Bonding）等工藝的研發(fā)。未來五年的目標(biāo)是將封裝基板集成于“Half Inch Wafer”上。以更小的面積封裝半導(dǎo)體、削功耗，同時發(fā)掘更多應(yīng)用場景。

為進一步推廣“迷你晶圓廠”，產(chǎn)總研的目標(biāo)是在未來五年后，擴大“Half Inch Wafer”的生產(chǎn)量，實現(xiàn)年產(chǎn)5萬片。未來，不僅要有自己的生產(chǎn)據(jù)點，還要自行進行生產(chǎn)。居村代表董事指出：“對參與了推進機構(gòu)的企業(yè)而言，迷你晶圓廠不過是他們的一個選擇項，我們會充分發(fā)揮帶頭人的作用，推廣此類生產(chǎn)模式”。

半導(dǎo)體行業(yè)的主基調(diào)一直是“大量生產(chǎn)、大量消費”，但“迷你晶圓廠”可以在必要的時候，為客戶提供需求的數(shù)量。但另一方面，也面臨著需要深挖客戶群、培養(yǎng)具有多重需求的客戶群的課題。同時，產(chǎn)總研也在努力研發(fā)技術(shù)，以為眾多客戶提供半導(dǎo)體的生產(chǎn)、設(shè)計服務(wù)。