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无奈的复兴:日本半导体这十年

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2022 年 8 月,丰田、索尼、铠侠、NEC 等 8 家日本公司共同成立了日本新一代半导体国家队 Rapidus。日本政府慷慨解囊,提供 700 亿日元补贴。

“Rapidus” 的拉丁语含义为 “快”,这家公司的目标是和台积电并驾齐驱,在 2027 年实现 2nm 工艺的国产化。

上一个肩负重振日本半导体产业使命的公司是 2002 年成立的尔必达,与三星酣战 10 年后,被韩国人打到破产,最后一点家当也被美光打包收走。

在那个移动终端市场爆发的前夜,整个日本半导体产业陷入了巨大的迷茫。正所谓国家不幸诗家幸,尔必达的破产也成为产业界反复咀嚼的对象,随之诞生了一系列以《失去的制造业》为代表半导体伤痕文学。

同一时期,日本官方组织了多个追赶与复兴计划,但收效甚微。

2010 年后的新一轮半导体行业增长期中,曾经叱咤风云的日本芯片公司几乎集体缺席,优势领域被美国、韩国和台湾地区悉数瓜分。

除开已经被贝恩资本收入囊中的存储芯片公司铠侠,日本芯片产业最后的底牌,就只剩下了索尼瑞萨电子(Renesas Electronics

过去三年,全球大流行叠加消费电子需求萎缩,原本应该是芯片产业的下行期。2023 年,全球半导体产业仍在周期下行探底,日本却在 2 月领先所有其他地区,率先实现销售额回涨,很可能成为今年欧洲以外唯一实现增长的地区。

也许是日本芯片公司的回暖,加之对供应链安全的诉求,推动了尔必达之后最大的复兴计划 Rapidus 的诞生,其与 IBM 合作也被认为是 “日本重返尖端半导体制造业的最后机会,也是最好的机会。”

从尔必达破产的 2012 年算起,日本电子产业在这十年,究竟发生了什么?

灾后重建

尔必达在 2012 年的破产是一个标志性的事件,与之并行的是日本半导体产业的全线崩溃,松下、索尼、夏普三大巨头制造了创纪录的亏损,瑞萨走向破产边缘。这场破产引发的剧震,也给日本产业界带来了影响深远的次生灾害:

其一是终端品牌的衰落:夏普的电视、东芝的空调、松下的洗衣机和索尼的手机关的关卖的卖,消费电子巨头几乎都收缩成了零部件供应商。最惨的是索尼,照相机、walkman、音响影视这些优势项目,一个接一个撞在了 iPhone 的枪口上。

其二是上游产业链的坍塌:从面板、内存,到芯片制造,能输给韩国人的仗基本都输了。曾经大杀四方的日本存储芯片,只剩下东芝闪存一颗独苗,结果由于东芝转型核电受阻加之财务造假影响,闪存业务改名铠侠,挥泪甩卖给了贝恩资本。

学术界集体反思的同时,日本官方和产业界也展开了一系列灾后重建工作,第一个重建对象是尔必达的难兄难弟:瑞萨电子

和尔必达类似,瑞萨电子整合了 NEC、日立、三菱除 DRAM 之外的半导体业务,2010 年 4 月完成整合工作,出道即为全球第四大半导体公司。

在日本错过移动互联网时代的遗憾声中,瑞萨重金收购诺基亚的半导体部门,计划将其与自身处理器产品线结合,上一波智能手机的末班车。

但重金补票的代价是每月 20 亿日元的亏损,到了 2011 年,日本爆发福岛第一核电站事故,叠加生产重心泰国的洪涝灾害,瑞萨亏损达到 626 亿日元,半只脚踏进破产清算。

第二个重建对象,是一度被乔布斯视作电子产业典范的索尼。

索尼的阵痛可以归结为对软件能力的轻视,这也是日本电子产业的通病之一。无论是其与爱立信合资品牌还是索尼的智能手机,都被吐槽是用最好的硬件做出了用户体验最差的手机。

2017 年,重达半斤的 Xperia XZ2P 便是这种 “硬件迷信” 的集大成者。

2002 年,索尼的支柱业务电视就开始持续亏损,Walkman 直接被 iPod 绞杀,接着是数码相机、智能手机陆续跌落神坛。2012 年,索尼亏损达到了历年最高的 4566 亿日元,市值从 2000 年巅峰的 1250 亿美元缩水到 100 亿美元,卖大楼的梗也诞生于此。

虽然两家公司都弊病缠身,但放在 2012 年,这已经是日本电子产业无数不多的底牌。

2012 年 4 月,浑身是梗的平井一夫就任索尼 CEO,同月发布 “一个索尼(One Sony)” 全集团整合方案。年底,瑞萨获得日本半官方基金产业革新机构(INCJ)和丰田、日产、佳能等八大客户注资的 1500 亿日元,宣布业务重组。

平井一夫和他的前任 Howard Stringer

日本半导体走出泥潭的步履,无可奈何地开始了。

蛰伏的十年

2013 年,瑞萨董事会焕然一新,车企巨头丰田、日产高层纷纷入驻,拥有丰富汽车零部件供应链经验的作田久男称为新任 CEO,预示大变革在即。

为了轻装上阵,作田久男决定先给瑞萨 “瘦身”。2000 人规模的裁员不过是前菜,不赚钱的业务挨个感受到了寒气:

用于 4G 手机的 LTE 调制解调器业务卖给博通,用于手机摄像头的 CMOS 传感器工厂卖给索尼,用于显示屏的显示驱动 IC 业务卖给 Synaptics。

一系列抛售意味着瑞萨彻底退出了智能手机市场,重新聚焦自己的传统优势项目:MCU

MCU 是俗称单片机,最大的应用场景是汽车。一直以来,汽车 MCU 都是瑞萨最赚钱也最有优势的业务,占据全球近四成市场。

重新聚焦 MCU 的瑞萨在 2014 年就迅速重整旗鼓,实现成立后盈利。但刷完无用的脂肪,如何增肌又成了新的难题。

对于小批量、多品种的 MCU 来说,强大的产品组合是立身之本。2015 年,完成历史使命的作田久男功成身退,瑞萨迎来了既没干过半导体,也没干过汽车供应链的吴文精,他只擅长一件事:并购

在吴文精掌舵期间,瑞萨接连收购美国公司英特矽尔(Intersil)、IDT,英国公司 Dialog,补齐了电源管理芯片、无线网络和数据存储用芯片、无线通讯上的短板。

在稳坐汽车 MCU 老大的同时,瑞萨还渗透进工控、智能驾驶、智能手机领域,甲方从特斯拉到苹果,全是明星龙头。

相比瑞萨,索尼的复兴之路更加波折,但思路大同小异。

平井一夫 “One Sony” 改革方案的核心,是 Playstation 之外的终端产品,比如电视、手机、笔记本,做到挂名参战即可,输给韩国人也不丢人。

同时,将有限的研发资源,投入到以 CIS 芯片为代表的数码影像业务,以零部件供应商的身份参与移动终端浪潮。

CIS 芯片(CMOS image sensor)是将光学图像转换为电信号的一种电子器件,是智能手机中不可或缺的零部件,也就是俗称的 “底”。2011 年,iPhone 4s 首次采用索尼 IMX145,CIS 概念开始炙手可热。

可以参考雷军的技术贴

有苹果的示范效应,从三星的 S7 系列到华为的 P8、P9 系列,索尼的 CIS 芯片几乎成为旗舰机型标配。

等到 2017 年,索尼携三层堆叠 CMOS 图像传感器亮相 ISSCC 会议,霸主地位已无可撼动。

2018 年 4 月,索尼年报以有史以来最高的营业利润,结束了长达十年的亏损。不久前宣布卸任 CEO 的平井一夫,露出了久违的姨夫的微笑。

与 CPU、GPU 这类依靠集成度提高计算能力的芯片不同,MCU 和 CIS 作为 “功能型芯片”,对先进制程要求不高,但对可靠性、耐用性的要求更高,在设计和生产过程中非常依赖工程师的经验积累和大量的隐性知识(know-how)。

换句话说,就是非常依赖工匠精神。

比起索尼的高端 CIS 还需要台积电代工,瑞萨的 MCU 产品工艺制程大多停留在 90nm 甚至 110nm,技术门槛不高、更新换代缓慢,但生命周期长,而且客户一旦选用不会轻易更换。

所以,虽然日本的存储芯片被韩国打得满地找牙,但在以模拟芯片为代表的产业话语权,日本几乎从未旁落。

另外,在蛰伏的十年中,瑞萨和索尼都抱上了一条足够粗的大腿。

日本汽车工业本身就有 “肉烂锅里也不给老外吃” 的传统,丰田近千万的汽车销量,为瑞萨提供了源源不断的订单。

索尼的手机业务虽然常年在 others 摆烂,但由于 CIS 芯片难以替代的地位,让索尼依然能在移动终端的末班车补了张站票。

2020 年下半年起,前所未有的缺芯荒笼罩全球,多个行业因芯片停摆。作为长久以来被忽视的半导体产业的孤岛,日本又一次站上了台前。

日本式的胜利

2021 年 3 月,汽车芯片供应最紧张的时期,瑞萨位于茨城县的核心产线那珂工厂发生了一次耐人寻味的火灾,本就紧绷的芯片供应链再遭重创。

产业界惊讶的发现,时至今日,日本芯片公司仍然掌握着整个产业链的命脉。

汽车 MCU 和 CIS 芯片,都是这次缺芯荒的绝对主角,而掌握两者最高产能的,恰恰是瑞萨和索尼。

不同于存储芯片 “越亏越投”,在行业低谷顶住亏损、靠价格战挤压竞争对手的反周期打法,CIS 和 MCU 依靠产品组合确立优势,且定制化程度和客户粘性高,反而对价格敏感度不高,越是全行业缺货的时候,越是有意控制产量,人为加剧供应紧张。

瑞萨产线失火的同一时期,恰好是美国西南部遭遇寒潮,同为 MCU 生产商的恩智浦半导体 (NXP Semiconductors) 和英飞凌(Infineon)顺势宣布停工躺平,进一步加剧缺芯。

这也导致了一个非常有趣的现象:同为缺芯困扰的逻辑芯片(比如 GPU),供应早已恢复,甚至老黄的新显卡都没人买。但以汽车 MCU 为代表的模拟芯片,虽然度过了最紧张的挤兑阶段,但芯片供应依然吃紧。

汽车业缺芯的另一个受益者是索尼,CIS 芯片在自动驾驶中负责对环境信息的捕捉,也就是汽车的眼睛,重要性不言而喻。从 2016 年开始,索尼逐渐将 CIS 的战略重心转向车载领域,为了推销自家的激光雷达,索尼还专门做了两款概念电动车。

学者汤之上隆在《失去的制造业》中,曾总结过日本优势产业的特点:

日本公司的强项是在一条长坡厚雪的赛道做持续的创新,在产线上逐渐积累隐藏的 know-how,比如电池和半导体材料这类 “干中学、学中干” 色彩强烈的产业,却对 “技术延续性” 比较弱的领域难以适应。

内存和面板的特点是标准化程度高、技术迭代快,需要依靠大规模的产能扩张压低成本。日本面板的衰退是个很好的例子:

1994 年,日本液晶面板产量占到全球的 95%,但这些产能大部分都是 1、2 代线。但由于经济衰退和亚洲金融危机,日本企业没有投资意愿,两年后就被猛砸 3 代线的韩国超越。

而 CIS、MCU 这类芯片反而看重稳定性和生产工艺的持续优化,三星的内存做到 80% 的良率就可以大赚特赚,但车企对 MCU 芯片的稳定性要求无限逼近 100%。因此同样信仰技术第一,瑞萨可以重整旗鼓,尔必达的结局却是破产。

日本芯片产业得以保存下来的火种,从 MCU、CIS、半导体材料再到半导体设备,其特点都是需要依靠工匠精神深耕细作。加上有汽车工业这张底牌,给产业转型留下了足够的腾挪空间。

因此,与其说日本半导体迎来了复兴,倒不如说日本公司逐渐收缩到了自己更擅长的领域,守住了工匠精神最后的壁垒。

最后的壁垒

在 2000 年后的消费电子市场大爆发中,曾经风靡世界的日本品牌遭到了全方位的打击,八大金刚只剩下了索尼还有些存在感。

这种放弃下游向上游收缩的过程,在《日本电子产业兴衰录》里被概括为:日本电子产业越来越具有零部件供应商的色彩。

这也是让日本官方和产业界难以介怀的地方:相比失去的传统优势项目,他们得到的实在太少了。无论是材料还是设备,合计不过一千多亿美元的市场,和面板、存储相比并不算大。

因此,日本官方从未放弃收复失地的目标,这也是瞄准 2nm 工艺的 Rapidus 成立的重要背景。另一方面,即便是 MCU、CIS 等最后的壁垒,也面临东亚邻居的挑战。

汽车 MCU 的技术门槛并不高,核心问题在于 MCU 车规认证标准严苛、条目繁多、流程漫长,因此产业格局非常稳定。

但即便如此,不少国内厂商已经进入车企供应链,虽然大部分是二供三供,但当年京东方和舜宇光学,也是靠着安卓手机的二供一步步打入了苹果产业链。

另一方面,瑞萨能够度过危机重新崛起,多少要仰仗丰田没怎么受到资产负债表衰退的影响,但考虑到丰田在纯电路线上的欠账,这条大腿还能抱多久,也存在疑问。

索尼的 CIS 业务也面临类似的情况:老对手 OmniVision 被中资收购后,慢慢挤进了手机辅摄和三摄的供应链。三星在几年前祭出了 “小像素” 的技术路线,结合自家芯片制造的一体化能力,蚕食了很多主打性价比的非旗舰手机市场。

对索尼来说,曾经和它并驾齐驱的前辈们用高昂的学费换来了一个道理:永远不要小看韩国人。

芯片产业的一大特点是既需要高昂的投资购买设备建设产线,又需要充足的技术储备应对技术路线的变化。

从 2002 年尔必达成立算起,日本官方领导的产业复兴已经持续了 20 年,但无论是投资能力还是投资意愿,日本都难以和中韩相比。同时,引领技术创新的终端品牌与中小企业,日本也难与中美抗衡。

过去 20 年,日本的方法是不断将大公司的业务剥离重组,以谋求集中力量。尔必达就由日立、NEC 和三菱的 DRAM 组合而来,瑞萨则由三家公司的其他业务组成。

日立和三菱一度想把两家的芯片制造业务剥离,组成 “日本版台积电”,但未能成行。

由八家公司共同组合而来的新一代国家队 Rapidus,似乎又在重复这样的轮回。

在《失去的制造业》中,汤之上隆将这种规划比喻为把洋葱的表皮从外到内一层一层剥下,最终,“剥光了皮的洋葱,究竟还能剩下些什么?”

来源:远川科技评论 微信号:kechuangych

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