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光刻胶也被“卡脖子” 中国企业该怎么办?
2021-10-12 14:10
  洪诗鸿
  在全球半导体分工体系中,目前主要是由日本企业承担设备和原料部分的生产,尤其是光刻胶领域,基本为日本企业所垄断。在高端光刻胶领域,一类是处理起来较为简单的KrF光刻胶,日本企业约占全球产能的83%;另一类难度更高的ArF光刻胶,则几乎100%是由日本企业在生产。
  2021年5月,日本信越化学宣布开始对中国大陆的半导体企业断供光刻胶。信越化学的产能约占全球光刻胶市场份额的20%,其断供将导致国内半导体企业面临光刻胶缺货的困境。
  事件之所以在国内引发关注,一方面是由于国内半导体企业高度依赖对于日本的光刻胶供给。另一方面,此次断供恰好在美国出台《2021战略竞争法》之后不久。
 
  信越化学为何断供中国企业?
 
  光刻胶其实并非第一次被日本作为“贸易战”的武器。
  2019年,“日韩贸易战”拉开序幕。韩日关系恶化的起点并非贸易摩擦,而是地缘政治和历史遗留问题,而后日本在半导体所用关键材料上加强管制,这对韩国而言,不能不说是一次“精准打击”。
  日本宣布限制本国企业向韩国出口三种化学原料:氟聚酰亚胺、光刻胶和高纯度氟化氢,是生产半导体过程中不可或缺的三种原料,而且,日本企业在该产业链中皆居于垄断地位。此前,韩国几乎要100%从日本进口这三种原料,因此一下子面临着被“卡脖子”的窘境,三星为首的芯片巨头纷纷前往日本进行协调,同时韩国也被迫开始自己的国产化生产之路。
  此次信越化学宣布断供中国企业光刻胶,情况是否也与之相似?
  综合目前各方信息来看,信越化学的断供,与市场供需关系显然更大。在原本产能不足的情况下,最直接的影响因素,便是今年2月在日本东北发生的7.3级地震。
  2月13日,日本本州东岸近海(福岛东部海域)发生地震,日本气象厅认为,这次地震可能是2011年“3·11”大地震的余震。日本东北地区是全球重要的半导体材料生产基地,受余震影响,当地很多半导体产业相关的工厂都因此而停产,其中便包括信越化学在新泻的光刻胶工厂。
  目前信越化学主要的光刻胶工厂只有两个,一个是新泻的直江津工厂,一个是在台湾地区刚建成一部分的云林信越电子材料工厂,目前都还在扩建当中。由于日本国内工厂受地震2月的地震影响,新厂房预计在2022年2月完成,所以信越化学的光刻胶产能一直迟迟未能恢复。
  一方面,自去年受新冠肺炎疫情影响,全球芯片供应都处于紧缺状态,市场对远程网络终端设备的半导体部件需求激增。各大半导体工厂都在开足马力扩大生产,台积电、台联电等大客户对光刻胶的需求也在迅速增加。此外,信越化学也建立了一条半导体生产线,自己也开始需要光刻胶。在台积电等大客户和自身的需求都未能完全满足的情况下,信越化学只能暂时舍弃一些中小客户。
  目前,部分中国半导体厂商转而向日本另一家光刻胶生产产家东京应化工业采购,但是据说是杯水车薪,无法解决需求。
  可以看出,这次断供事件,更主要的是受产能和市场供求的影响;而各方并未透露出是出于政治考量,基本也可以排除是中美或者中日之间的政治因素。
 
  日本企业何以垄断光刻胶生产?
 
  在日本宣布对韩国断供的三种半导体原料中,韩国声称,三种材料均已可以在国内进行国有化生产,并且可以取代对日本的进口。根据2021年的进出口统计显示,在氟聚酰亚胺和高纯度氟化氢这两种原料的生产方面,韩国的确已经开始通过国产化替代了对日进口,但是在光刻胶领域,尤其是高端光刻胶,至今仍然无法国产。韩国的对日进口量反而较往年更大,这也说明韩国在光刻胶的国产化方面并未如宣传的那般顺利。
  为什么光刻胶生产这么难?又为什么都集中在日本企业手里?
  实际上,日本企业也并非一开始便处于优势地位。
  1960年代,日本半导体产业开始起步,当时日本企业所使用的光刻胶,基本都由美国的柯达公司供货。直到1960年代末期,日本的东京应化工业才开始能够提供比较简单的光刻胶;70年代中期,日本半导体开大规模始国产化之后,包括信越化学在内的日本厂家,也纷纷开始介入光刻胶产业。
  一直到1979年,以东京应化工业为主的日本本土企业才开始全面的取代了美国柯达公司,完全实现国产化。日本的光刻胶产业经过了19年的摸索和努力,才一步步地占领自己国内的市场,并在后来的全球产业链中占有一席之地。
  1980年代中期之后,日本的半导体产业开始受到来自美国的压力。美国强迫日本签订《日美半导体协定》,对美国芯片进入日本的市场份额做出规定,并禁止日本芯片在美国进行倾销,使日本企业失去自主定价权。伴随着一系列的打压政策,加上日本半导体企业自身的战略失误,日本丧失了半导体存储晶片的规模优势,日本半导体成品的市场份额也越来越小。韩国和台湾地区的半导体产业则迅速崛起,取而代之。
  经常有人认为日本半导体产业已经完全衰落,韩国和台湾地区已经将之赶超。实际上,这种情况只存在于存储器的封装领域,如果综合功能半导体芯片、半导体材料和设备来看的话,日本半导体全产业链的综合营收应该还是世界第一。
  而韩国和台湾地区半导体产业的崛起,也让日本的原料和半导体设备有了新的客户群体。通过这些领域在世界市场的渗透发力,让日本保存了半导体产业的上游优势,在半导体原材料方面有很高的市场份额,例如在硅晶圆原料方面,2019年的世界份额,仅仅日本信越化学(32%)和三菱住友合资的SUMCO(25%)两家,就在世界市场占了超过一半的份额。
  由于光刻胶的属于细分领域的原料,并不适合大规模生产。与此同时,光刻胶的生产需要长期的技术积累,在生产过程当中,对于温度和湿度的把控,以及整个车间的质量管控,都需要拥有长期的经验积累工程师来操作。日本光刻胶生产正是得益于60年代开始和半导体日本国内产家一同研发和生产的长期经验积累。
  而且由于光刻胶的利润并不像半导体成品那么高,所以一直也没有太多的企业加入竞争。类似光刻胶这样的产品生态,被称作“NicheTOP”,即“缝隙产品冠军企业”。日本的化工企业,由于有其他产品作为利润支撑,也使得它们得以坚持缝隙产品的生产,一步步将之发展成为企业自身的竞争力。
 
  由光刻胶看日本企业的研发特色
 
  日本企业的研发有一个特色,即主厂、大厂会邀请周边的相关行业来和它们一起配套,进而形成产业集群。笔者将这种企业合作称之为“垂直整合式创新”:即主厂主导带领配套企业共同创新,两者之间不仅技术也是供应链上的共生关系;同时各个配套企业将技术留在内部,彼此之间拥有内部模块,再对外进行磨合,最后形成极具优势产业集群,这也是日本产业发展中最具竞争力的一块。
  政府在政策上也鼓励这种联合中小企业研发、生产的“组合”,在补助金和工业用地方面给与支持。自20世纪60年代以来,日本的产业扶持政策一直都保留着这个特征。
  在研发伊始,这些相关的配套企业可能对新行业比较陌生,但由于它们原来便具有相关的技术积累,依托经验技术和主厂的市场支撑可以让自己能够实现转型。
  以信越化学为例,它原来从事化肥生产,拥有一大批化学工程师。信越化学便利用原来生产化肥的化学知识积累和技术积累,和半导体电子厂家进行合作,让自己转向半导体材料的研发。1991年开始进入光刻胶研发,直接对标生产高端半导体需要的KrF光刻胶。经过长期磨合,1997年开始生产,慢慢使自己的原材料生产做到世界顶端。
  此类技术的延伸,一些人看来似乎是不可思议,其实日本还有很多成功的例子:在大阪的滕川金属擅长冲压技术,先是给松下做马桶盖铝制座圈的配套,后来又将技术延伸到汽车行业,为车企供应高级车的一次成型金属钥匙盒、车外感应器金属外壳等零部件。奈良的高鸟机械原来制造服装裁剪机器,看家本领是服装布料切割机;因为有切割技术,后来被同时关西的夏普拉着做半导体晶圆切割机,后来又做液晶板切割的配套,转型成了知名的半导体设备供应商。
  国内在介绍日本企业的时候,褒贬往往都容易流于极端。日本企业的长处在于市场分割型创新,即对已有市场进行细化,在某一项技术上不断突破,做得越来越好。而在市场空白型创新方面,日本企业的表现则要逊色于中国和美国的企业。所以,在认识日本产业的优势的时候,也要考察与自身产业发展的契合度。
  相较于日本,中国的优势在于有规模庞大的市场,市场可以为技术创造提供充足的环境与养分。另一方面,国内很多领域还不够细化,市场尚未饱和,技术和产品的质量也不是很成熟。在这些领域,企业还是要坚持技术主导创新。
  包括半导体产业在内,国内有很多领域存在被“卡脖子”的现象,要在这些领域实现赶超,可能不光需要资金、技术或人才,还需要在生产过程中长期的积累和专注。
  国内关于如何促进产业的转型升级,有“腾笼换鸟”的提法,其实更应提倡“百鸟朝凤”“百鸟齐鸣”:借鉴日本产业集群内的大中小企业合作的“垂直整合式创新”共生发展的经验,将具有一定研发实力的本土中小企业组织起来,一起进行配套研发,共同把某种产业或技术国有化,最后实现产业升级和区域经济的发展。
  作者简介
  洪诗鸿,日本阪南大学流通学部经济学教授。
  END
  来源:本刊原创文章
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