近期日本與韓國之間的半導體爭端愈演愈烈。日本對韓出口管制，韓國廠商大佬又紛紛趕往日本緊急磋商，三星電子又轉向比利時采購半導體材料…… 身為吃瓜群眾，這瓜都快吃不完了，吃不完瓜，咱們就來探探怎么吃這個瓜。深度分析一下，半導體產業(yè)中的哪一環(huán)，讓日本直接掐住韓國的喉嚨。

    在7月9日于日內瓦召開的世界貿易組織（WTO）貨物貿易理事會會議上，韓國要求日本撤回針對韓國實施的加強半導體材料出口管控措施。此前，日本經濟產業(yè)省宣布，將對出口韓國的半導體材料加強審查與管控，并將韓國排除在貿易“白色清單”之外。兩國都是全球半導體產業(yè)價值鏈的深度參與者，這一摩擦不僅會沖擊全球半導體產業(yè)，也使得原本就因勞工、“慰安婦” 等問題異常緊張的韓日關系雪上加霜。

    半導體材料在其中是何種角色？日本半導體材料又有多猛？

    日本的機遇與快速追趕

    半導體材料是一種存在在導體與非導體之間的一種特殊物質，它的電阻率相對較低。經過對半導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，對通訊、計算機、網絡等眾多行業(yè)的發(fā)展起著決定性作用。

    上世紀40—50年代晶體管和集成電路先后在美國誕生。二戰(zhàn)后美蘇冷戰(zhàn)，美國為應付蘇聯威脅的戰(zhàn)略需要，對日本半導體產業(yè)提供慷慨援助。而美國對日本 “技術慷慨” 的另一原因是當時美國根本沒將日本當成競爭對手，日本半導體產業(yè)也得以迅速發(fā)展。

    在那個時期，日本工程師被允許頻繁參加國際會議和訪問美國公司，甚至能相對自由地接觸到美國半導體生產現場，而中國的半導體事業(yè)卻一直受到美國管控出口產品的阻礙。與此同時，美蘇冷戰(zhàn)格局使日本得以趁美國忙于對蘇軍備競賽而疏于發(fā)展民生技術之際，成功地從美國持續(xù)引入先進技術，并憑借開發(fā)眾多民生產品奪得了對美半導體競爭優(yōu)勢。

    二戰(zhàn)后，日本開始接觸到美國有機硅產業(yè)，東芝、信越化學和島津三個公司分別開始進行有機硅工業(yè)化技術的開發(fā)工作。1952 年，信越化學公司采取粉末觸體攪伴式直接法完成了單體模型試驗，有機硅產品開始投入市場，日本有機硅產業(yè)開始發(fā)展了。

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

    1953 年信越化學便獲得了專利權持有者—美國通用電氣公司（GE）的 “專門技術” 使用權， 同時又拿到了日本通產省的硅橡膠工業(yè)化補助金， 在1957 年和 DC 公司簽定了相關產品的專利使用權協(xié)議， 1960 年開始正式生產高純度硅、醋酸乙烯單體、聚乙烯醇，有機硅系列業(yè)務開始進入正軌。

    借助于政府的工業(yè)化補助金，公司大力開展研發(fā)工作，獨自開發(fā)了諸如新型結構的聚氨醋用勻泡劑、加成型液體硅橡膠等新硅橡膠產品，提升了公司市場份額。

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

    日本有機硅產量 1960-1970（來源：CNKI）

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

    這一階段日本的有機硅產業(yè)同樣處于持續(xù)的高速發(fā)展階段， 1970-1986 年日本有機硅產量從約 6000 噸增長至超 60000 噸，產量增長超過 10 倍。日本有機硅完成了對美國的反超，同時，1979年日本有機硅產品輸入36億日元，輸出37億日元，日本也完成了從有機硅輸入國到輸出國的轉變。

    日本硅片產量增長圖（來源：CNKI）   

    信越公司共設有七家研發(fā)中心：有機硅電子材料研究中心、先進功能材料研究中心、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)惠政策及補貼外，通產省 1989 年再次制定了投資160億日元的“硅類高分子材料研究開發(fā)基本計劃”，計劃分三期，目的為確定有機硅單體及聚合物的合成及加工技術，這一計劃再次為以信越化學為首的有機硅生產企業(yè)提供了資金和技術的大力支持。在這些資金和技術的支持下，信越化學在不斷的研發(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備、原材料等在內的成百上千種技術，需要眾多不同專業(yè)的技術圍繞制造 IC 這個核心相互銜接和融合，構成高效的半導體全產業(yè)鏈。日本依靠長期推進工業(yè)化的雄厚技術積累，不僅迅速發(fā)展起屬于自己的IC生產基地，而且迅速扶持培育出“尼康”“佳能”等制造光刻機等IC生產設備的企業(yè)，從而形成了獨立自主、相互銜接的包括“材料—晶圓—設備—制造—封裝測試—應用” 等環(huán)節(jié)的全產業(yè)鏈。

    現狀

    90年代信越化學的有機硅業(yè)務在國際競爭中已建立了絕對優(yōu)勢地位，開始進行國際化擴張，分別在臺灣、美國、新加坡、荷蘭建立了分公司與工廠。并不斷探索新的業(yè)務線，1998年開始光刻膠的企業(yè)化、2007年開發(fā)RoHS限制對應光隔離器并共同開發(fā)了凸版印刷和最尖端光刻掩膜版、 2008年開發(fā)世界最大級別的永久磁鐵式磁電路。2015年 6月宣布將與中國最大的光纖生產企業(yè)合資成立公司，投資 125 億日元（約合人民幣 6.25 億元）在湖北省建設光纖材料“光纖預制棒”的生產廠。

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

    日本在全球半導體市場份額逐年走低（來源：IC Insights）

    Gartner也發(fā)布了一份 2017 年全球半導體市場初步統(tǒng)計報告，數據顯示，在排名前 10 的企業(yè)中，只有一家東芝（Toshiba）來自日本，且排名第8。

    2017 全球前十大半導體企業(yè)（來源：Gartner）

    似乎從表面上看，日本半導體行業(yè)似乎日薄西山，其實不然，只是從“臺前”到“幕后”。半導體行業(yè)產業(yè)鏈極其復雜，包括上游的材料、設備、EDA 軟件，中游的設計、制造，以及下游的封測等。半導體是個技術密集型產業(yè)，得核心技術者得天下，而越往上游，核心技術越密集、越高端，特別是在半導體材料和設備領域，日本企業(yè)在全球保持絕對優(yōu)勢。

    全球半導體材料生產份額（來源：公開資料）

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

    日本半導體材料全球份額占比（來源：產業(yè)信息網）

    放眼國際，半導體材料幾乎被日本企業(yè)壟斷，信越、SUMCO（三菱住友株式會社）、住友電木、日立化學、京瓷化學等。作為 IC 電路板硅片的主導企業(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。

    全球半導體材料壟斷（來源：中國半導體論壇）

    縱觀全球市場，光刻膠專用化學品生產壁壘高，國產化需求強烈。化學結構特殊、保密性強、用量少、純度要求高、生產工藝復雜、品質要求苛刻，生產、檢測、評價設備投資大，技術需要長期積累。至今光刻膠專用化學品仍主要被被日本合成橡膠（JSR）、東京應化（TOK）、住友化學、美國陶氏等化工寡頭壟斷。

    全球光刻膠市場格局（來源：新材料在線）

    在半導體設備和材料領域，日本經過多年的投入、研發(fā)、技術、人才的積累，使其至今在這一產業(yè)上有著很強的話語權。

    代替？

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

    韓國的一家芯片制造商的發(fā)言人表示：“這些材料，我們無法迅速地在其他地方找到，也買不到。即使我們在日本以外找到替代品，我們也必須對其進行測試，以確保質量足夠好，能夠生產出高產量的芯片。而且，這三種材料中的兩種是不能儲備的，氟化氫是劇毒氣體，而光刻膠則會變質。氟化氫還可以從中國進口，但是光刻膠和含氟聚酰亞胺是真的很難找到替代產品。”

    據日本媒體報道，日本生產的含氟聚酰亞胺約占世界總產量的90%，而且，它還占據著全球大約90%的光刻膠產量。韓國工業(yè)數據顯示，今年前五個月，韓國從日本進口了 1.44 億美元的光刻膠、氟化氫和含氟聚酰亞胺。

    日本對韓國限制供應的三種材料中，除氟化聚酰亞胺主要是用于液晶顯示器的制作工序以外，氟化氫禁售是對韓國的半導體產業(yè)最為致命的一擊。而氟化氫是目前日本對韓國限制的材料中，中國國產化程度最高的材料之一。高工工業(yè)研究所的調研報告顯示，2018年中國氟化氫生產線有103條，年產能達192.1萬噸，實際產量158.8萬噸。我國擁有有十家左右生產電子級氟化氫的企業(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，其中濱化股份產品屬于UPSS級；巨化股份產品能達到UPSS級；多氟多產品品質達到了行業(yè)最高級別UP-SSS級。

    韓國LG顯示首席技術官Kang In-byeong表示，由于日本的半導體和顯示材料出口限制，該公司目前正在測試中國的氟化氫。除了LG顯示之外，三星電子和SK海力士也正在尋求從中國購買更多材料。

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