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日韩芯片大战,谁是“黄雀”?

  • 腾讯科技
  • 2022年11月23日09时
来源丨亿欧网

在半导体发展史上,有三场典型而重要的半导体贸易摩擦“战事”。但人们最容易记住的,其实是大国直接参与的两场:中美之间和美日之间。

美日半导体贸易摩擦从上世纪80年代后半期持续到90年代前半期,先后签署两份协议:第一次半导体协议,限定日本半导体产品在海外市场的价格下限;第二次半导体协议则把外国半导体产品在日本国内市场份额提升20%以上。

1996年7月第二次协议到期后,美国原本还想签订第三次协议继续压榨,但由于韩国、台湾地区半导体产业崛起,美国最终还是“放过”了日本,在日方“据理力争”下不再续签第三次半导体协议。

尽管美国赢得了对日本的半导体“战争”——日本半导体厂商从1980年代全球过半份额已降低到现在的10%以下。但伤敌一千,自伤八百。比如,第一次协议签订后仅过去两年,美国就爆发了内存芯片短缺危机。256Kb的内存(DRAM)芯片价格从1987年初的2美元上涨到最高12美元,1Mb芯片从9-10美元上涨到最高40美元,众多美国电脑公司被迫承受更高的成本,苹果公司更因此库存高企,亏损严重。

《华盛顿邮报》记者T·R·里德当时就曾评论道:美国半导体厂商放弃低利润的内存芯片,进入微处理器和可编程逻辑器件市场,这种转变是自由市场中的自然发展趋势;里根政府试图帮助美国企业占领内存市场,却造成严重芯片短缺,自讨苦吃。

而中美之间的这场摩擦由于正在发生,对于身处其中的当代人来说,其激烈程度似乎也更高:毕竟,美国拥有全世界最强大的半导体设计、装备、IDM等产业链,中国又拥有全世界最大的半导体市场,同时也有着“半导体产业链进一步国产化”的雄心壮志。

但美日、中美之外,第三场重要的半导体“战事”发生在哪里呢?其实,离我们很近——那就是日韩之间发端于2019年并且还未结束的半导体对决。

韩日冲突与美日冲突的不同

如果将中美半导体摩擦比作两个高手“决战于紫禁之巅”,谁都怕跌落巅峰,因此每一步过招都万分惊险。那么美日的半导体摩擦,则没有那么多华丽招数,更像是主人阴狠逼迫富起来的仆从“自我阉割”。当然,仆从并没有给自己“阉割”干净,还是留下了半导体制造设备和零部件、材料等竞争力较强的部分。毕竟,再俯首帖耳的仆从,也有自己的利益关切。

那么日韩之间的半导体摩擦,和美日这种主仆间的“战事”,又有什么区别呢?

区别首先就在于,二战结束前韩国被日本占领殖民,就此结下的矛盾迟迟未能消解。尽管1965年韩日两国关系正常化以后,两国在经贸合作方面基本以“1965年体制”为基础实现了稳定发展。但两国关系的雷,依然有很多。

在2019年日本对韩国半导体所需三种关键材料进行出口限制之前,韩日关系的恶化就已经有几起导火索事件发生。比如,2018年10月,韩国大法院终审判决日本新日铁住金须向二战期间被强征的四位韩国劳工,每人赔偿1亿韩元(约合61万元人民币)。而终审14年前提起诉讼时的四位劳工,已经去世三位,仅剩下时年98岁的李春植(Lee Choon-shik)健在。

这些钱对这家日本钢铁巨头来说虽然不多,但日本人却觉得“侮辱性极强”。因为日本政府认为,在1965年的《日韩请求权协定》中,两国和国民间的财产和索赔权问题已经“确认完全且最终得到解决”。为此日本外务省在第一时间召见韩国驻日大使表示反对。

巧合的是,新日铁住金在2018年不仅做了拒绝赔偿的决定,还做了另一个决定:将于2019年4月更名为“日本制铁”。至于更名理由,新日铁住金表示为了提高国际竞争力,需要一个新的相匹配的名称,“希望在进军全球之际能表明这是发源于日本的制铁公司”。而日本制铁是1934年由前八幡制铁所等合并后成立,正是日本殖民统治韩国的高峰时期。其后,日本制铁在1950年被解散,后又经过多次重组才成为新日铁住金。

就这样,新日铁住金不仅拒绝殖民时代的伤害赔偿,还改回了殖民时代的名字。

两国关于历史与协定,当然有不同认知,两个决定或许也仅是巧合。但多重事件下,韩日两国在2018年关系快速下降。2018年12月,在郁陵岛附近海域,日本海上自卫队巡逻机接近韩国巡逻船,发生低空飞行威慑事件更是给两国经贸往来火上浇油。

在这样的背景之下,2019年7月,日本宣布加强氟聚酰亚胺、感光剂光刻胶和高纯度氟化氢三种半导体核心原料的对韩出口管制,并在8月通过了新版《出口贸易管理令》,将韩国剔除在安全保障出口管理上享有优惠待遇的“白名单国家”。

根据韩国贸易协会2018年的数据,韩国 84.5% 的氟化聚酰亚胺(进口价值 1972 万美元)、93.2%的光刻胶(29889万美元)以及41.9%的氟化氢(6685万美元)都依赖从日本进口。

而且,这些材料还并非芯片那种可以突击囤积的物资。就以氟化氢为例,其腐蚀性极强,只能短期保存于铅制容器和某些有机材料中,无法长期保存,因此韩国半导体企业都是小批量从日本进口的。据新华日报消息,日本出口管制出台时,三星的氟化氢库存只够大约一个月用量,如果不能解决氟化氢供应问题,届时减产、甚至停产,就会造成巨额损失。

反映在财报上,2019年三季度财报显示,三星电子营业利润从二季度12.8万亿韩元,下降至7.7万亿韩元,环比下降39.8%;SK海力士营业利润从6316亿韩元,下降至4100亿韩元,环比下降 35.1%。

当然韩国也作出报复,于2019年9月宣布终止履行《韩日军事情报保护协定》,将日本移出韩方“白名单”,并就日方对韩国的不合理出口管制措施向WTO提起诉讼。韩日半导体摩擦就从2019年延宕至今。

韩日螳螂捕蝉,中美谁是黄雀

关于韩国半导体崛起于1980年代的历史,人们一般关注于少数明星企业如三星的崛起。

如三星从1983年开始DRAM研发,1987年就实现第一次盈利,在1993年6英寸硅片仍是主流时就大胆地投资兴建8英寸硅片生产线用于DRAM生产。在日本DRAM被美国成功打压后,三星却奠定了自己全球存储器霸主的地位。

但三星、SK海力士等明星企业过于耀眼的光芒,遮蔽了韩国半导体供应链国产化的问题。正是从2019年日韩半导体贸易摩擦之后,韩国半导体产业除明星企业、重点产品(DARM、NAND等)之外,才更聚焦于材料和制造设备的国产化。

韩国政府2019年7月在日本宣布出口管制的次日就宣称,将每年拨出1万亿韩元(约合8.5亿美元)预算,支持国内半导体材料和器件的国产化。

今年7月,在日本出口管制三周年之际,韩国更是明确表示,要在2030年之前实现半导体材料、零部件和设备的50%的国产化程度。

数据显示,目前韩国半导体产业的国产化程度约为30%,其中,半导体设备国产化率约20%,半导体材料和零部件国产化率也小于50%。同时,三年来韩国不断降低对日本半导体材料的依赖度,已从2019年的30.9%下降至2021年的24.9%。

但韩国半导体只是降低了对日本供应链中半导体材料的依赖程度,对于以应用材料、ASML、东京电子(TEL)、Lam Research、KLA为主的半导体设备厂商依赖程度仍较高,包括光刻、刻蚀、沉积等半导体核心工艺设备都依赖国外。

有分析认为,美国以国家安全风险为理由对中国进行半导体出口管制,而2019年时任日本首相安倍晋三同样以“国家安全”为日本官方借口,限制向韩国出口日本制造的化学品,因此日美半导体摩擦就是中美摩擦的缩小版。

但实际上,尽管在半导体材料、设备的对外依赖上,中国与韩国类似,但中美半导体摩擦与日韩有着本质区别。

首先,针对日韩半导体贸易摩擦,国内大部分解读都指出,日本通过在半导体材料上游的技术优势,用三大关键材料卡住了韩国半导体制造的脖子,比如2018年41.9%的氟化氢(6685万美元)都依赖从日本进口

但很少有分析指出,日本的高纯度氟化氢产业,其实原料绝大部分都依赖中国出口的纯度为95%至98%的粗氢氟酸。

如果说日本卡了韩国的脖子,那岂不是说中国也可以卡日本的脖子?尽管纯度不同,对工艺的精细化要求自然有高低之分。但能够大规模稳定供应95%至98%纯度的粗氢氟酸,同样考验一个国家的供应链能力。

而在中美半导体摩擦中,并不存在类似日韩背后还有中国这样的潜在大国,能够卡美国的脖子。

其次就是,日韩贸易摩擦中,日本出口限制尽管给韩国带来短期困难,且韩国供应链国产化进度也没有快速跟上,但韩国有更多日本之外的备选方案。

还是以韩国41.9%的氢氟酸都依赖日本为例,大部分分析在强调韩国半导体材料过于依赖日本之时,往往忽略了同期的其他数据——同期韩国从中国大陆进口了45%、从台湾进口了10%的氢氟酸。

实际上,国产高纯电子化学品材料龙头厂商多氟多高纯电子级氢氟酸,已经打入台积电供应链,并与2022年5月开始向台积电南京厂批量交付。据了解,多氟多所生产的电子级氢氟酸品质达到UP-SSS级(G5级别),产品纯度达到PPT级,是目前半导体用电子级氢氟酸的最高级别,能够满足目前最先进工艺制程对材料的要求。

也就是说,哪怕日本断供(当然,日本仅是通过出口限制减少供应,并不想真正断供)氢氟酸,韩国也能够从中国供应链补缺。

当然,由于氢氟酸的混合比例是为每个公司的晶圆厂特殊生产流程严格设计和确定,因此中国的材料制造商很难立即提供韩国公司所需确切规格的氟化氢,需要较长时间的调配、磨合。材料制造商很难在一到两个月内就产量翻番以吃掉日本材料商空出的市场份额,需要一年以上的更长时间。

一旦韩国开始系统地淘汰使用日本制造的化学原料和半导体设备,不管其供应链国产化的程度能提高到多少,都将给日本的半导体上游行业带来毁灭性的打击。因为韩国和中国台湾地区,是日本半导体材料最大的两个下游市场,失去一个就是断其左膀,届时仅剩下右臂对日本半导体产业来说也是独木难支了。

日本精细加工研究所所长Takashi Yunogami就指出,日本材料制造商和设备供应商不仅将失去目前与三星、SK海力士和LG电子的业务,原本通过服务于韩国顶级芯片供应商来磨练技能的日本公司也将削弱自己的竞争优势。即使日本政府决定稍后取消出口限制,撤退也可能为时已晚。损害已经造成。一旦失去,就很难重新获得对业务关系的信任。

也就是说,日本半导体材料等企业在韩国的市场和磨炼“know how”的机会,都将被葬送。

所以,韩国半导体供应链尽管国产化程度和中国同样不高,也难以辨别其是否能够成功。即使韩国成功了,其经验中国也不好直接参照。而就算韩国国产化计划失败了,其寻求中国、欧洲等更多供应链作为替代日本的行为,也能够给日本半导体产业带来严重的消极影响,这一点中国在中美摩擦中更不可能实现类似效果。

那面对美国一轮又一轮的愈加严格的半导体出口管制,中国怎么办?

技术和规模,谁更重要

如上文所述,韩国的经验并不适用于中国。但韩国的教训,也有值得借鉴的一面。

韩国尽管在2019年之后加大了半导体国产化进度,整体半导体材料对日本的依赖度从2019年的30.9%下降至2021年的24.9%。但据日经中文网报道,韩国需对日进口的三种关键半导体材料中,氟化聚酰亚胺仅小幅减少;氟化氢除2020年比2018年减少86%外,2021年以后已经维持复苏态势,或许还能恢复到2018年水平;光刻胶进口额甚至2021年后还增加了。

业内专家刘剑滨曾指出,在摩尔时代集成电路产业的垄断性,使得包括中国在内的后发国家在追寻摩尔定律往更小、更密、更快的方向发展上,追赶美国等先进国家地区极其困难;但在后摩尔时代,集成电路的发展涉及更多横向产业,如新材料、光学、生物学、热学等,产业的发展从单一追求深度向同步追求广度发展,这种更广泛的创新,能够助力新企业避开传统竞争领域的专利障碍。

不过,这种规律可能更适合于中国等拥有超大市场规模的国家,不适于韩国。2019年8月,韩国政府公布了《加强材料、零部件和设备竞争力的措施》,试图扶持国内的半导体材料等新企业,以解决国内材料、零部件和设备行业的结构性短板。但目前韩国半导体关键材料依然依赖日本等国,制造设备2021年对日进口额也同比增长44%,增至63亿美元。

当然,韩国并非追赶者,而是偏科者。而且,韩国有关部门依然看重曾助力韩国“芜湖起飞”的偏科战略,试图在其他领域创造类似半导体内存等产业的优势。

10月,韩国科学技术信息通信部长官李宗昊在接受采访时就表示,韩国应再确保至少三到四项像半导体技术一样、中美两国都想获得的核心科技优势,“就像在半导体晶片上精确印上1纳米的线条一样,要谨小慎微判断形势。这是夹在大国之间不可避免的命运,唯一能确保生存的方法就是开发拥有超级领先差距的技术”。

只不过,当一国具备少数领域的技术先进性之时,如韩国半导体产业结构高度集中于内存、存储NAND颗粒等领域,但国内市场总体规模又有限,这种技术先进性带来的优势往往会是短暂而又脆弱的。
甚至于技术的先进性也未必能保持。2022年5月美光公司发布了全球首个232层的3D NAND闪存,并宣布该技术将会投入包括SSD在内的多种产品;11月,长江存储更是在电商平台全球首销232层3D NAND闪存的SSD产品。尽管美光和长江存储整体市场占有率不敌三星、SK海力士,但却分别背靠两个全球最大的市场,拥有更多主场优势,且在232层3D NAND闪存上领先于韩国企业。
日本行业专家太田泰彦就认为,在比较数字大小的纳米竞争的背后,还有另一条“战线”,那就是上一代半导体芯片能以多大的成本和数量进行生产的实力竞争。
比如中芯国际尽管在14-16纳米受限于美国原来越严格的出口管制,产量停滞不前;但28-39纳米制程投资两年来几乎翻了一番,从33亿美元(2020年)到55亿美元(2021年)、62亿美元(预计2022年),并带来28纳米以上成熟制程晶圆的产量30%-40%的年增长速度。
也就是说,仅仅先进制程的领先,并不能保证整个半导体产业的成功,还需要低成本和大规模的产能,哪怕技术弱一些。太田泰彦以日本钢铁行业举例,日本钢铁行业原本在技术上领先中国,但最终被中国压倒性的生产力量打败而被淘汰——虽然在技术上赢了,但在市场上输了。
行业专家刘剑滨也认为,传统摩尔时代追求更小、更密、更快的12寸先进制程晶圆具有产能过剩、投产风险大、人才缺失的风险,而看似落后的8寸成熟制程晶圆反而发展前景更好。
靠超大产能、超大市场规模压倒产能较低的技术领先者,这样的产业替代历史会不会在半导体行业重演?
对于韩国来说,受限于国内市场规模有限,即使三星、SK海力士具备很强的技术优势,但也难以在半导体材料上与“化学立国”的日本匹敌。对于中国来说,确实有这种可能。
比如,高纯度半导体材料依然是日本企业占据主导地位,但中国的市场规模大于日本,一些低纯度半导体材料产出也远高于日本,但靠着低纯度材料庞大的产能,一点点向上攀科技树,慢慢啃下高端市场。
尽管中国光刻胶、CMP抛光材料、溅射靶材等半导体材料的对外依赖度尽管还在80%以上,但在封装基板、电镀液、超纯试剂等领域已经实现了部分国产替代,湿电子化学品国产率已经达到35%左右。从掺杂/热处理,到蚀刻/清洁,到沉积,到光刻,在半导体制作的逐个环节,中国企业也在逐个提高国产率。
但中国并没有追求绝对的国产替代,只是为了避免“卡脖子”而已。从材料到设备、零部件,借助中国超大的市场规模,在半导体行业周期低谷逆向投资,用更大产能“规模压倒技术”,中国半导体产业链国产化的比例一定会提高到一个更安全的程度。

参考文献:

1、李宗昊:韩国应再确保至少三四项像半导体技术一样中美都想获得的技术

2、刘剑滨:后摩尔时代我国集成电路晶圆制程发展方向-电子工程专辑

3、太田泰彦:半导体纳米竞争的盲点,中国笑到最后?-日经中文网


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