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2016年日本半导体产业和中国半导体产业发展历程回顾

2016-11-16
类别:业界动态
eye 815
文章创建人 拍明


    半导体产业是电子信息产业的基础,代表着当今世界最先进的主流技术发展。

  半导体产业于上世纪五十年代起源于美国,之后共经历了三次大规模产业转移

  第一次是在1970末期,从美国转移到了日本,第一次转移后日本成为世界半导体的中心。

  第二次是上世纪八十年代末期至九十年代初,产业从日本转移到了韩国、 中国台湾和新加坡等地,形成了世界范围内美国、韩国、台湾等国家和地区多头并立的局面。

  第三次是二十一世纪以来,我国由于具备劳动力成本等多方面的优势, 正在承接第三次大规模的半导体产业转移。

日本半导体产业发展历程解读1

  日本半导体企业发展阶段概述日本半导体企业的发展依次经历了崛起(1970s)、鼎盛(1980s)、衰落(1990s)、转型(2000s)四个阶段。


 日本半导体产业发展历程解读2

  崛起:1970s,VLSI 研发联合体带动技术创新

  上世纪 70 世纪初,日本半导体产业整体落后美国十年以上。

  70 世纪中期,日本本土半导体企业受到两件事的严重冲击。

  一件事是日本 1975、1976 年在美国压力下被迫开放其国内计算机和半导体市场;另一件事是 IBM 公司开发的被称为未来系统(Future System,F/S)的新的高性能计算机中,采用了远超日本技术水平的一 兆的动态随机存储器。


 日本半导体产业发展历程解读3

  1976-1979 年在政府引导下,日本开始实施具有里程碑意义的,超大规模集成 电路的共同组合技术创新行动项目(VLSI)。

  该项目由日本通产省牵头,以日立、 三菱、富士通、东芝、日本电气五大公司为骨干,联合了日本通产省的电气技术实 验室(EIL)、日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所,共投资了720 亿日元,用于进行半导体产业核心共性技术的突破。


 日本半导体产业发展历程解读4

  VLSI 项目是日本“官产学”一体化的重要实践,将五家平时互相竞争的计算 机公司以及通产省所属的电子技术综合研究所的研究人才组织到一块进行研究工 作,不仅集中了人才优势,而且促进了平时在技术上互不通气的计算机公司之间的 相互交流 、相互启发,推动了全国的半导体、集成电路技术水平的提高,为日本 半导体企业的进一步发展提供平台,令日本在微电子领域上的技术水平与美国并驾 齐驱。

  项目实施的四年内共取得了约 1000 多项专利,大幅度提升了成员企业的 VLSI制作技术水平,日本公司借此抢占了 VLSI 芯片市场的先机。

  同时政府在政策方面也给予了大力支持。

  日本政府于 1957 年颁布《电子工业 振兴临时措施法》,支持日本企业积极学习美国先进技术,发展本国的半导体产业。1971 年、1978 年分别颁布了《特定电子工业及特定机械工业振兴临时措施法》、《特定机械情报产业振兴临时措施法》,进一步巩固了以半导体为核心的日本信息产业 的发展。


 日本半导体产业发展历程解读5

鼎盛:1980s,依靠低价战略迅速占领市场


  该阶段,日本半导体产业的主要竞争力是产品的成本优势和可靠性。

  日本半导体业的崛起以存储器为切入口,主要是 DRAM(Dynamic RandomAccess Memory,动态随机存取记忆体)。

  到上世纪 80 年代,受益于日本汽车产业 和全球大型计算机市场的快速发展,DRAM 需求剧增。

 日本半导体产业发展历程解读6

  而日本当时在 DRAM 方面 已经取得了技术领先,日本企业此时凭借其大规模生产技术,取得了成本和可靠性 的优势,并通过低价促销的竞争战略,快速渗透美国市场,并在世界范围内迅速取 代美国成为 DRAM 主要供应国。

  随着日本半导体的发展,世界市场快速洗牌,到1989 年日本芯片在全球的市场占有率达 53%,美国仅 37%,欧洲占 12%,韩国 1%, 其他地区 1%。


 日本半导体产业发展历程解读7

  80 年代,日本半导体行业在国际市场上占据了绝对的优势地位。

  截至 1990 年, 日本半导体企业在全球前十中占据了六位,前二十中占据十二位。日本半导体达到 鼎盛时期。


 日本半导体产业发展历程解读8

衰落:1990s,技术和成本优势丧失,市场份额迅速跌落

  从微电子行业的世界技术发展趋势来看,进入上世纪九十年代,在美国掀起了 以 downsizing 为核心的技术革命,以 PC 为代表的新型信息通信设备快速发展,但 日本在该领域未有足够准备。

  同时日本在 DRAM 方面的技术优势也逐渐丧失,成 本优势也被韩国、台湾等地取代。

  PC 取代大型主机成为计算机市场上的主导产品,也成为 DRAM 的主要应用下 游。不同于大型主机对 DRAM 质量和可靠性(可靠性保证 25 年)的高要求,PC对 DRAM 的主要诉求转变为低价。D

  RAM 的技术门槛不高,韩国、台湾等地通过 技术引进掌握了核心技术,并通过劳动力成本优势,很快取代日本成为了主要的供 应商。

  1998 年韩国取代日本,成为 DRAM 第一生产大国,全球 DRAM 产业中心 从日本转移到韩国。

  之后,韩国一面继续维持 DRAM 的生产大国地位,一面开发 用于数字电视、移动电话等的 SOC,双头并进;而台湾通过不断增加投资,建成了 世界一流的硅代工公司——台积电和联电,开发了一种新的半导体制作模式,同时 积极研发,在部分尖端技术上已经可以与日本齐头并进。


 日本半导体产业发展历程解读9

  该阶段,日本半导体产品品种较为单一(过于集中在 DRAM 上),产品附加值 低;同时未跟上世界技术潮流,日本半导体产业在该阶段受到重创。截止2000 年, 日本DRAM 份额已跌至不足 10%。

 日本半导体产业发展历程解读10

转型:2000s,合并整合与转型 SOC

  为挽回半导体产业的颓败之势,日本半导体企业首先进行了结构性改革。除Elpida 外所有其他的日本半导体制造商均从通用 DRAM 领域中退出,将资源集中到 了具有高附加值的系统集成芯片等领域。

  2000 年 NEC、日立的 DRAM 部门合并, 成立 Elpida,东芝于 2002 年卖掉了设在美国的工厂,2003 年 Elpida 合并了三菱电机的记忆体部门。

  但 Elpida 于 2012 年宣告破产,2013 年被美光购并,标志着日本在 DRAM 的竞争中彻底被淘汰。

  另一方面,日本重新开启了三个较大型的“产官学”项目——MIRAI、ASUKA和 HALCA。三个项目都于 2001 年开启,以产业技术综合研究所的世界级超净室 (SCR)作为研发室,“ASUKA”项目由 NEC、日立、东芝等 13 家半导体厂家共 同出资 700 亿日元,时间为 2001-2005,主要研制电路线宽为 65 纳米的半导体制造。

 日本半导体产业发展历程解读11

  DRAM 领域主要的生产商是三星、Hynix 和 Micron(包括收购的原日本 Elpida);NAND 领域是东芝(与 Sandisk 合资的四日市工厂), 三星和 Micron;半导体制造设备是 TEL,Screen,日立高科等;半导体材料是 JSR,TOK,信越等;晶圆有信越,SUMCO 等。


    中国半导体行业发展历史回顾


    2000年以后中国的高附加值工业有了长足的进步,成为中国现在工业出口的主力军,这些都是中国人用血汗和智慧换来的成果。但是,在众多工业产品中,有一个产业是中国工业永远抹不去的痛,那就是半导体产业。


  让我们先看一组数据,在2009年,中国太阳能电池生产量为1517MW占世界总生产的26.1%,液晶电视机生产为5682万台占比为38.7%,手机生产为5億8842万台占比为52%,数码照相机生产量为8382万台占比为65.4%,手提电脑就更加夸张,生产量为1億5857万台占世界的96.2%。这些数据在最近的几年里有增无减是一个不争的事实,然而和这些电子产品相比,半导体行业的数据却让我们不堪入目。2013年,中国半导体的进口额超过了原油进口,成为中国最大的进口产品。2014年,中国国内半导体市场规模为980亿美元,占世界市场的29.4%,而国内生产的半导体总值却只有125亿美元,占世界的3.8%,自给率只有12.8%。


  半导体在日本被称为“产业大米”,是所有电子产品生产都不可缺少的原材料之一,半导体重要性读者也完全能想象得到,不论是民用的电子产品还是高精尖的军用武器,其性能完全依赖于半导体产品的质量,最近流行的新概念AI、区块链和无人驾驶,其背后需要半导体产业的支持。中国已经是当之无愧的世界工厂,如果没有半导体行业的支撑,将会成为中国工业发展的瓶颈。对于中国来说,半导体和能源一样,已经成为中国最重要的战略物资。中国半导体产业的落后是因为中国人很傻不想发展吗?或者说是国家没有战略眼光扶持半导体产业吗?答案是NO!和其他行业一样,中国曾多次制定国家计划扶持半导体行业,只是最后的结果不尽人意。在分析中国半导体落后的原因之前,让我们先来简单地看一下中国半导体行业发展的历史。


  中国半导体产业的发展可以追溯到解放初期的1953年,半导体已经被列入第一次和第二次5年计划的重点科技公关项目,这阶段可以说是中国半导体行业发展的草创时期。此后由于国内和国际形势的剧烈变化,国家几乎停止了对半导体行业的投入。“原子弹之父”钱学森曾经这样感慨道:60年代,我们全力投入“两弹一星”,我们得到很多,70年代我们没有搞半导体,我们为此失去很多。


  1978年改革开放以后,国家认识到国产半导体产业的重要性,1984年在厦门设立华联电子有限公司,但是成果却不尽人意。正是这个阶段台湾和韩国全力发展半导体产业,大陆和这两地的差距变得无法逾越。到80年代底为止,中国的半导体产业仍处于一个摸索阶段。从产业政策上讲,一方面对民生和重工产业的重点投入,而另一方面忽视半导体产业,是造成这种结果的一个重要原因。


  政府真正对半导体产业进行大量投入是步入90年代以后的事,特别值得一提的是2000年6月,国家首次制定了振兴半导体行业的产业政策,发表了“鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策”,俗称“18号文件”,从国家层次把半导体产业提升到国家战略产业。2001年9月,为具体落实“18号文件”的精神,国务院办公厅再次发布“国务院办公厅关于进一步完善软件产业和集成电路产业发展政策有关问题的复函”,俗称“51号文件”。这两个文件以后,中国的半导体产业迎来了它的第一次繁荣期。


  2000年后,天津摩托罗拉投资14亿美元建成月产2.5万个的8英寸工厂,上海中芯国际投资15亿美元建成月产4.2万个的8英寸工厂。到2003年,上海宏力、苏州和舰、上海贝岭、上海先进,北京中芯环球等,现在中国的主力半导体企业相继投产完工。


  此阶段的半导体有几个明显的特点。第一,上面已经提到,此阶段半导体产业的发展几乎都是在国家政策的干预下发展起来的,收政策的影响非常之大。在一个从无到有的阶段,国家政策的大力干预一方面让中国的半导体行业迅速成形,这是一个不可磨灭的功绩,但是,政策的干预同时会带来很多弊端,追求短期成果和数量,缺少长远发展理念,这些都为现在半导体行业发展瓶颈打下了伏笔。第二,几乎所有建成投产的工厂都是和半导体先进企业合资或外资独资的企业。第三,中国的半导体企业集中在半导体生产的后道工序――封闭和测试,后道工序生产技术含量低,相对于其他生产工序属于劳动密集型。


  中国的半导体行业总销售额2002年为268.4亿元,2008年为1248亿元,2015年为3609.8亿元,平均年增加率22%。光从数字上看,中国半导体行业的进步是有目共睹的,但是从技术含量方面来讲,和世界先进水平的差距始终没有能够得到弥补。造成此结果的一个先天的原因是中国半导体行业起步晚,发展的原动力完全依赖于政策投入。此阶段中国的半导体的发展政策和其他产业一样是“以市场换技术”,由于国内技术一穷二白和过于依赖外资的结果,引进的技术都是些上游企业的淘汰技术和技术含量低的封测工序,使中国的半导体企业在产品的供应链里始终处于一个技术劣势状态。如果70年代和80年代中国在半导体技术上,那怕只是在设计层次上有一定的积累的话,结果应该完全不同。



责任编辑:Davia

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