39亿美元加码“日版台积电”，日本欲重返半导体巅峰？

上世纪80年代，日本半导体产业占全球市场的份额超过50%，如今则跌至8%左右。为重振这一产业，2021年，日本制定了新的战略，并引进台积电、美光、三星、微软等企业建厂或投资。2024年2月，台积电在日本投资86亿美元的晶圆厂已建成投产。 2022年，日本还成立了高端芯片公司Rapidus，意在制造最先进的2纳米芯片，近来，Rapidus获得日本政府39亿美元（约合人民币281.3亿元）补贴，且动作频频。作为全球第四大半导体设备股的东京电子，近期股价涨幅也比前三强高得多。日本半导体产业的动向，值得关注。

高端芯片公司Rapidus，来头不小

作为初创公司，Rapidus来头不小，目标也不小。 在拉丁语里意为“迅速”的“Rapidus”，成立于2022年8月，定位为高端芯片公司。其由丰田汽车、索尼、日本电信电话、日本电气、日本电装、软银、铠侠、三菱日联银行8家顶级日企合计投资73亿日元设立。 Rapidus总部位于东京都千代田区，首任社长由东哲郎担任，东哲郎曾任东京电子（TEL）社长，如今已74岁高龄。 Rapidus的目标是，在日本制造最先进的2纳米芯片。具体而言，是在2025年之前建成晶圆厂并试生产，随后在2027年量产2纳米（nm）芯片。届时，日本有望成为继美国、中国台湾、韩国、爱尔兰之后，全球第5个拥有导入EUV的芯片量产线的地区。 Rapidus计划在日本国产化的对象为使用于自动驾驶、AI等用途的先进逻辑芯片，这有望与其8家股东形成联动和协同。 东哲郎强调，半导体市场正朝着具有特定功能的产品，而不是以通用型芯片的方向来发展，Rapidus希望能够在这个过渡期抢进市场，并得到日本半导体设备和半导体材料相关公司的全力支持；日本必须不惜一切代价创造一个能够诞生尖端技术的平台，这将成为日本年轻一代的新希望之光。 由于寄托“全村人的希望”，Rapidus成立之初，日本政府便计划提供700亿日元的补助金，作为其研发预算。此前，日本首相岸田文雄设定了向芯片制造商提供10万亿日元财政支持的目标。2024年4月2日，Rapidus被批准获得日本政府高达39亿美元的补贴。这笔资金将用于购买芯片制造设备和开发先进的后端芯片制造工艺。 由于量产前需要大量的资金支持，Rapidus仍需要进一步融资。其高管表示，将考虑向民间金融机构筹集资金和IPO。 在业务上，Rapidus也快速取得进展。 据悉，Rapidus的2纳米芯片产线将分为三个或四个阶段建设，称为创新整合制造（IIM）。IIM-1阶段将制造2nm芯片，IIM-2处理比2nm更先进制程。2023年9月，Rapidus位于北海道的晶圆厂IIM-1工厂破土动工，并开启了新一轮的招聘热潮。 2024年4月11日，Rapidus宣布，已成立美国子公司Rapidus Design Solutions（简称“RDS”），并在加州圣克拉拉开设美洲办事处，并任命曾在超威半导体和IBM等公司担任高管的亨利·理查德（Henri Richard）为新公司总经理兼总裁。RDS将为无晶圆厂半导体公司、技术合作伙伴等提供服务。 东哲郎表示，如今全球半导体行业的趋势是朝着设计、晶圆代工厂、OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Testing，外包半导体产品封装和测试）分工的方向发展，而日本的半导体企业过分执着于传统的“垂直整合”（IDM）模式，这导致了日本半导体在全球市场的占比大幅度下滑。虽然日本国内也存在一些小规模的晶圆代工厂，但Rapidus工厂建成后将成为日本国内首个大型晶圆厂，将重新书写日本半导体历史。

后工序技术或是重振日本半导体的关键？

目前，Rapidus致力于量产最尖端的芯片，这需要突破技术的限制。 后摩尔定律时代，芯片产业发展的重要趋势，是从单片同质集成，向三维多片异构封装集成技术转变。 其中的重要技术，一方面，是集成多个具有不同功能的芯片到一个基板上的“小芯片（chiplet）”技术，俗称“芯粒”或“小芯片组”。目前，Rapidus已经与德国的弗劳恩霍夫协会合作，以获取关键技术，包括晶圆的研磨技术、芯片的接合和材料开发等。其还与材料制造商和设备制造商展开合作。试制品的开发将在Rapidus工厂附近的精工爱普生的小型液晶面板工厂进行。 另一方面，“摩尔定律”接近极限，借助3D堆叠和传感器融合等微细化以外方法来提升性能的“超越摩尔定律（More than Moore）”的思路正受到关注。其关键在于半导体生产的后工序。 半导体制造后工序负责切断已经形成的电路的芯片，连接供电装置，在被树脂包裹后进行检测等作用。 与在半导体基板上形成微细电路、提高性能的“前工序”相比，此前，后工序的附加值相对较低，但随着智能手机、AI等功能的提升，仅靠前一道工序的技术改良很难应对，后工序的重要性大大提升，相继有半导体巨头进行了研究开发和相关投资，其中包括佳能、爱发科（ULVAC）等日本半导体设备企业，台积电、三星电子等企业也在积极竞争后工序市场。 国际半导体产业协会SEMI的数据显示，随着芯片3D堆叠技术的进展，后工序使用的组装和封装用设备的销售额2021年同比增长87%，测试用设备的销售额增长30%；2022-2023年，由于半导体市场的停滞，低于上一年，但2024年有望再次增加。 Rapidus主要开发的后工序技术，是面向AI芯片的下一代技术，其研发背景是，需求快速增长的AI芯片，需要运算和记忆等功能，如果多个芯片能容纳在一个基板上，则可以高效地相互联动。 此外，Rapidus还与IBM结成了战略合作伙伴关系，正在与IBM的研究人员以及自身的纳米技术和材料专家合作，以缩小与台积电在尖端制造技术方面的差距。

日本政府欲重振半导体

Rapidus的快速发展，得益于日本政府的巨资推动，这也被视为日本重振半导体产业的重要一步。 日本半导体产业在上世纪80年代达到巅峰，当时占全球半导体市场的份额超过50%。不过，近40年间，在来自韩国、中国台湾和美国的竞争对手紧迫下，其份额逐渐下滑，现在约为8%左右。 不过，日本的半导体设备企业依然实力强劲，中国内地不少厂商为其重要客户。根据日本半导体制造装置协会数据，2022年，日本半导体设备合计出货273.5亿元，占全球份额的25.4%，并且孕育了较多细分领域的龙头。 根据VLSI Research数据，2021年Top10的半导体设备公司中，日本企业占据四席，其中，东京电子（TEL）以169.3亿美元的收入位列第3，爱德万（Advantest）位居第6，迪恩士（DNS）位列第7，日立国际电气（KE）位居第9。 值得一提的是，趁着人工智能的热潮，东京电子、迪恩士、爱德万都成为受益股，其中，东京电子涨幅最大。 以美元市值计算，东京电子仅是全球第四大半导体设备股，但其近期的股价涨幅却比前三大设备巨头——阿斯麦、应用电子和泛林集团要高得多。在过去半年，阿斯麦、应用材料和泛林集团的股价分别上涨62.53%、50.48%和53.89%，而东京电子却上涨了92.07%；在过去一年，前三家公司股价分别上涨52.32%、78.69%和99.07%，而东京电子上涨了143.75%。 TEL作为平台型龙头，2022年在涂胶显影市场所占的份额达89%，干法刻蚀市场达25%，薄膜沉积市场为34%，ALD、CVD、氧化/扩散设备分别占19%、42%、48%，探针台市场的份额为37%。2023年，中国内地厂商对TEL的设备收入贡献达到23%。 在清洗设备，尤其是单片清洗领域，DNS、TEL、LAM和盛美上海（688082）4家厂商合计市占率超过9成，其中，DNS独占35%以上，TEL的市场份额也高达29%。 此外，据SEMI数据，2021年，爱德万占全球半导体测试机市场33%的份额。其他的日本公司，如Nikon与Canon的光刻设备，Ebara的CMP设备，以及Disco的晶圆减薄设备，也均具备全球竞争力。 在氧化扩散、刻蚀、光刻等环节，中国厂商对日本有较强的依赖。根据海关总署数据，2022年，中国半导体设备合计进口额为186.8亿美元，其中从日本进口58.9亿美元，占比为31.5%。 从细分品类来看，光刻、刻蚀、薄膜沉积为晶圆制造量最大的环节，中国进口的绝对金额较大。从进口金额中来自日本厂商的占比看，中国氧化扩散等散热处理设备的对日依赖度接近60%，其他设备（如清洗、涂胶显影等）依赖度也高达55.2%。此外，31.1%的等离子干法刻蚀设备及约30%的光刻设备也从日本进口。目前，国内的华海清科（688120）已经可以实现CMP与减薄设备的进口替代。 近年，为重振半导体产业，日本经济产业省于2021年发布了《半导体和数字产业战略》，2023年又对此战略进行修订，制定了三个阶段的发展目标，计划在2030年将国产半导体行业销售额提高两倍，达到15万亿日元（表）。

图：日本半导体发展“三部曲”

根据其战略，第一步是提高物联网基础生产能力，到2030年，工业设备、个人计算机、智能手机、数据中心、汽车等市场规模达到1万亿美元；第二步是通过美日合作实现下一代半导体技术；第三步是通过全球合作，研发光电融合技术、量子计算等未来技术。 除了扶持本地企业，日本还通过积极引进台积电、美光、三星、微软等企业，重振产业链。 2024年2月，台积电投资86亿美元的晶圆厂在日本九州岛中部熊本的农业小镇菊阳町建成投产，这成为其自2018年以来的首座海外工厂，索尼、电装和丰田等日本公司亦参股其中。 台积电的工厂得到了日本政府的大力支持。在首座工厂投产之际，政府承诺再提供近49亿美元补贴。相比之下，台积电在美国的建厂计划仅获得66亿美元补贴。台积电还宣布，计划在当地建立第二家工厂。 尽管这两座工厂并非台积电最先进的生产基地，但借助台积电，日本可以吸纳先进的芯片制造经验，培养人才，并建立成熟的产业集群。据日本九州金融集团预测，未来十年，台积电将为当地创造7000个就业岗位和4.3万亿日元财富。 据悉，台积电可能催化日本半导体业产生质变、增加委外订单，从过去IDM模式逐步走向专业分工。 此外，2023年，美光宣布，将在广岛的DRAM芯片工厂投资37亿美元；三星公司宣布，在横滨设立研发设施，未来5年投资3500亿韩元（2.8亿美元）。2024年4月9日，微软宣布，将在未来两年内投资29亿美元，用于提升其在日本的云计算和AI基础设施，并将扩大其数字培训计划，在未来三年内为300多万人提供AI技能。 作为能够吸引大量资金和技术的战略产业，半导体被寄予了重振日本产业经济的厚望。金融市场上，半导体股成为东京股市走高的重要推动力量；在促进地方振兴、工资增长和缓解人口萎缩方面，日本也寄希望于半导体产业发展的带动。然而，仅有政府引导和补贴并非万事大吉。企业自身必须有盈利能力，避免完全依赖国家支持，以及克服一些客观上的困难。 譬如，4月15日，有报道称Rapidus的晶圆厂建设进程受阻。由于北海道的极端天气需要在冬季多雪环境施工，导致设成本越来越高，此外，由于长期劳动力短缺，以及严格的工作场所规定，工人的竞争也加剧。 未来，日本半导体产业将如何发展，又会对全球格局带来怎样的影响，值得关注。

文章来源：新财富杂志