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無奈的復興:日本半導體這十年

工匠精神最后的壁壘

編者按:本文來自微信公眾號 遠川研究所(ID:YuanChuanInstitution),作者:何律衡,編輯:李墨天,微新創(chuàng)想經授權轉載。

2022年8月,豐田、索尼、鎧俠、NEC等8家日本公司共同成立了日本新一代半導體國家隊Rapidus。日本政府慷慨解囊,提供700億日元補貼。

“Rapidus”的拉丁語含義為“快”,這家公司的目標是和臺積電并駕齊驅,在2027年實現(xiàn)2nm工藝的國產化。

上一個肩負重振日本半導體產業(yè)使命的公司是2002年成立的爾必達,與三星酣戰(zhàn)10年后,被韓國人打到破產,最后一點家當也被美光打包收走。

在那個移動終端市場爆發(fā)的前夜,整個日本半導體產業(yè)陷入了巨大的迷茫。正所謂國家不幸詩家幸,爾必達的破產也成為產業(yè)界反復咀嚼的對象,隨之誕生了一系列以《失去的制造業(yè)》為代表半導體傷痕文學。

同一時期,日本官方組織了多個追趕與復興計劃,但收效甚微。

2010年后的新一輪半導體行業(yè)增長期中,曾經叱咤風云的日本芯片公司幾乎集體缺席,優(yōu)勢領域被美國、韓國和臺灣地區(qū)悉數(shù)瓜分。

除開已經被貝恩資本收入囊中的存儲芯片公司鎧俠,日本芯片產業(yè)最后的底牌,就只剩下了索尼瑞薩電子(Renesas Electronics

過去三年,全球大流行疊加消費電子需求萎縮,原本應該是芯片產業(yè)的下行期。2023年,全球半導體產業(yè)仍在周期下行探底,日本卻在2月領先所有其他地區(qū),率先實現(xiàn)銷售額回漲,很可能成為今年歐洲以外唯一實現(xiàn)增長的地區(qū)。

也許是日本芯片公司的回暖,加之對供應鏈安全的訴求,推動了爾必達之后最大的復興計劃Rapidus的誕生,其與IBM合作也被認為是“日本重返尖端半導體制造業(yè)的最后機會,也是最好的機會。”

從爾必達破產的2012年算起,日本電子產業(yè)在這十年,究竟發(fā)生了什么?

災后重建

爾必達在2012年的破產是一個標志性的事件,與之并行的是日本半導體產業(yè)的全線崩潰,松下、索尼、夏普三大巨頭制造了創(chuàng)紀錄的虧損,瑞薩走向破產邊緣。這場破產引發(fā)的劇震,也給日本產業(yè)界帶來了影響深遠的次生災害:

其一是終端品牌的衰落:夏普的電視、東芝的空調、松下的洗衣機和索尼的手機關的關賣的賣,消費電子巨頭幾乎都收縮成了零部件供應商。最慘的是索尼,照相機、walkman、音響影視這些優(yōu)勢項目,一個接一個撞在了iPhone的槍口上。

其二是上游產業(yè)鏈的坍塌:從面板、內存,到芯片制造,能輸給韓國人的仗基本都輸了。曾經大殺四方的日本存儲芯片,只剩下東芝閃存一顆獨苗,結果由于東芝轉型核電受阻加之財務造假影響,閃存業(yè)務改名鎧俠,揮淚甩賣給了貝恩資本。

學術界集體反思的同時,日本官方和產業(yè)界也展開了一系列災后重建工作,第一個重建對象是爾必達的難兄難弟:瑞薩電子

和爾必達類似,瑞薩電子整合了NEC、日立、三菱除DRAM之外的半導體業(yè)務,2010年4月完成整合工作,出道即為全球第四大半導體公司。

在日本錯過移動互聯(lián)網(wǎng)時代的遺憾聲中,瑞薩重金收購諾基亞的半導體部門,計劃將其與自身處理器產品線結合,上一波智能手機的末班車。

但重金補票的代價是每月20億日元的虧損,到了2011年,日本爆發(fā)福島第一核電站事故,疊加生產重心泰國的洪澇災害,瑞薩虧損達到626億日元,半只腳踏進破產清算。

第二個重建對象,是一度被喬布斯視作電子產業(yè)典范的索尼。

索尼的陣痛可以歸結為對軟件能力的輕視,這也是日本電子產業(yè)的通病之一。無論是其與愛立信合資品牌還是索尼的智能手機,都被吐槽是用最好的硬件做出了用戶體驗最差的手機。

2017年,重達半斤的Xperia XZ2P便是這種“硬件迷信”的集大成者。

2002年,索尼的支柱業(yè)務電視就開始持續(xù)虧損,Walkman直接被iPod絞殺,接著是數(shù)碼相機、智能手機陸續(xù)跌落神壇。2012年,索尼虧損達到了歷年最高的4566億日元,市值從2000年巔峰的1250億美元縮水到100億美元,賣大樓的梗也誕生于此。

雖然兩家公司都弊病纏身,但放在2012年,這已經是日本電子產業(yè)無數(shù)不多的底牌。

2012年4月,渾身是梗的平井一夫就任索尼CEO,同月發(fā)布“一個索尼(One Sony)”全集團整合方案。年底,瑞薩獲得日本半官方基金產業(yè)革新機構(INCJ)和豐田、日產、佳能等八大客戶注資的1500億日元,宣布業(yè)務重組。

平井一夫和他的前任Howard Stringer

日本半導體走出泥潭的步履,無可奈何地開始了。

蟄伏的十年

2013年,瑞薩董事會煥然一新,車企巨頭豐田、日產高層紛紛入駐,擁有豐富汽車零部件供應鏈經驗的作田久男稱為新任CEO,預示大變革在即。

為了輕裝上陣,作田久男決定先給瑞薩“瘦身”。2000人規(guī)模的裁員不過是前菜,不賺錢的業(yè)務挨個感受到了寒氣:

用于4G手機的LTE調制解調器業(yè)務賣給博通,用于手機攝像頭的CMOS傳感器工廠賣給索尼,用于顯示屏的顯示驅動IC業(yè)務賣給Synaptics。

一系列拋售意味著瑞薩徹底退出了智能手機市場,重新聚焦自己的傳統(tǒng)優(yōu)勢項目:MCU

MCU是俗稱單片機,最大的應用場景是汽車。一直以來,汽車MCU都是瑞薩最賺錢也最有優(yōu)勢的業(yè)務,占據(jù)全球近四成市場。

重新聚焦MCU的瑞薩在2014年就迅速重整旗鼓,實現(xiàn)成立后盈利。但刷完無用的脂肪,如何增肌又成了新的難題。

對于小批量、多品種的MCU來說,強大的產品組合是立身之本。2015年,完成歷史使命的作田久男功成身退,瑞薩迎來了既沒干過半導體,也沒干過汽車供應鏈的吳文精,他只擅長一件事:并購

在吳文精掌舵期間,瑞薩接連收購美國公司英特矽爾(Intersil)、IDT,英國公司Dialog,補齊了電源管理芯片、無線網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)存儲用芯片、無線通訊上的短板。

在穩(wěn)坐汽車MCU老大的同時,瑞薩還滲透進工控、智能駕駛、智能手機領域,甲方從特斯拉到蘋果,全是明星龍頭。

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相比瑞薩,索尼的復興之路更加波折,但思路大同小異。

平井一夫“One Sony”改革方案的核心,是Playstation之外的終端產品,比如電視、手機、筆記本,做到掛名參戰(zhàn)即可,輸給韓國人也不丟人。

同時,將有限的研發(fā)資源,投入到以CIS芯片為代表的數(shù)碼影像業(yè)務,以零部件供應商的身份參與移動終端浪潮。

CIS芯片(CMOS image sensor)是將光學圖像轉換為電信號的一種電子器件,是智能手機中不可或缺的零部件,也就是俗稱的“底”。2011年,iPhone 4s首次采用索尼IMX145,CIS概念開始炙手可熱。

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可以參考雷軍的技術貼

有蘋果的示范效應,從三星的S7系列到華為的P8、P9系列,索尼的CIS芯片幾乎成為旗艦機型標配。

等到2017年,索尼攜三層堆疊CMOS圖像傳感器亮相ISSCC會議,霸主地位已無可撼動。

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2018年4月,索尼年報以有史以來最高的營業(yè)利潤,結束了長達十年的虧損。不久前宣布卸任CEO的平井一夫,露出了久違的姨夫的微笑。

與CPU、GPU這類依靠集成度提高計算能力的芯片不同,MCU和CIS作為“功能型芯片”,對先進制程要求不高,但對可靠性、耐用性的要求更高,在設計和生產過程中非常依賴工程師的經驗積累和大量的隱性知識(know-how)。

換句話說,就是非常依賴工匠精神。

比起索尼的高端CIS還需要臺積電代工,瑞薩的MCU產品工藝制程大多停留在90nm甚至110nm,技術門檻不高、更新?lián)Q代緩慢,但生命周期長,而且客戶一旦選用不會輕易更換。

所以,雖然日本的存儲芯片被韓國打得滿地找牙,但在以模擬芯片為代表的產業(yè)話語權,日本幾乎從未旁落。

另外,在蟄伏的十年中,瑞薩和索尼都抱上了一條足夠粗的大腿。

日本汽車工業(yè)本身就有“肉爛鍋里也不給老外吃”的傳統(tǒng),豐田近千萬的汽車銷量,為瑞薩提供了源源不斷的訂單。

索尼的手機業(yè)務雖然常年在others擺爛,但由于CIS芯片難以替代的地位,讓索尼依然能在移動終端的末班車補了張站票。

2020年下半年起,前所未有的缺芯荒籠罩全球,多個行業(yè)因芯片停擺。作為長久以來被忽視的半導體產業(yè)的孤島,日本又一次站上了臺前。

日本式的勝利

2021年3月,汽車芯片供應最緊張的時期,瑞薩位于茨城縣的核心產線那珂工廠發(fā)生了一次耐人尋味的火災,本就緊繃的芯片供應鏈再遭重創(chuàng)。

產業(yè)界驚訝的發(fā)現(xiàn),時至今日,日本芯片公司仍然掌握著整個產業(yè)鏈的命脈。

汽車MCU和CIS芯片,都是這次缺芯荒的絕對主角,而掌握兩者最高產能的,恰恰是瑞薩和索尼。

不同于存儲芯片“越虧越投”,在行業(yè)低谷頂住虧損、靠價格戰(zhàn)擠壓競爭對手的反周期打法,CIS和MCU依靠產品組合確立優(yōu)勢,且定制化程度和客戶粘性高,反而對價格敏感度不高,越是全行業(yè)缺貨的時候,越是有意控制產量,人為加劇供應緊張。

瑞薩產線失火的同一時期,恰好是美國西南部遭遇寒潮,同為MCU生產商的恩智浦半導體(NXP Semiconductors)和英飛凌(Infineon)順勢宣布停工躺平,進一步加劇缺芯。

這也導致了一個非常有趣的現(xiàn)象:同為缺芯困擾的邏輯芯片(比如GPU),供應早已恢復,甚至老黃的新顯卡都沒人買。但以汽車MCU為代表的模擬芯片,雖然度過了最緊張的擠兌階段,但芯片供應依然吃緊。

汽車業(yè)缺芯的另一個受益者是索尼,CIS芯片在自動駕駛中負責對環(huán)境信息的捕捉,也就是汽車的眼睛,重要性不言而喻。從2016年開始,索尼逐漸將CIS的戰(zhàn)略重心轉向車載領域,為了推銷自家的激光雷達,索尼還專門做了兩款概念電動車。

學者湯之上隆在《失去的制造業(yè)》中,曾總結過日本優(yōu)勢產業(yè)的特點:

日本公司的強項是在一條長坡厚雪的賽道做持續(xù)的創(chuàng)新,在產線上逐漸積累隱藏的know-how,比如電池和半導體材料這類“干中學、學中干”色彩強烈的產業(yè),卻對“技術延續(xù)性”比較弱的領域難以適應。

內存和面板的特點是標準化程度高、技術迭代快,需要依靠大規(guī)模的產能擴張壓低成本。日本面板的衰退是個很好的例子:

1994年,日本液晶面板產量占到全球的95%,但這些產能大部分都是1、2代線。但由于經濟衰退和亞洲金融危機,日本企業(yè)沒有投資意愿,兩年后就被猛砸3代線的韓國超越。

而CIS、MCU這類芯片反而看重穩(wěn)定性和生產工藝的持續(xù)優(yōu)化,三星的內存做到80%的良率就可以大賺特賺,但車企對MCU芯片的穩(wěn)定性要求無限逼近100%。因此同樣信仰技術第一,瑞薩可以重整旗鼓,爾必達的結局卻是破產。

日本芯片產業(yè)得以保存下來的火種,從MCU、CIS、半導體材料再到半導體設備,其特點都是需要依靠工匠精神深耕細作。加上有汽車工業(yè)這張底牌,給產業(yè)轉型留下了足夠的騰挪空間。

因此,與其說日本半導體迎來了復興,倒不如說日本公司逐漸收縮到了自己更擅長的領域,守住了工匠精神最后的壁壘。

最后的壁壘

在2000年后的消費電子市場大爆發(fā)中,曾經風靡世界的日本品牌遭到了全方位的打擊,八大金剛只剩下了索尼還有些存在感。

這種放棄下游向上游收縮的過程,在《日本電子產業(yè)興衰錄》里被概括為:日本電子產業(yè)越來越具有零部件供應商的色彩。

這也是讓日本官方和產業(yè)界難以介懷的地方:相比失去的傳統(tǒng)優(yōu)勢項目,他們得到的實在太少了。無論是材料還是設備,合計不過一千多億美元的市場,和面板、存儲相比并不算大。

因此,日本官方從未放棄收復失地的目標,這也是瞄準2nm工藝的Rapidus成立的重要背景。另一方面,即便是MCU、CIS等最后的壁壘,也面臨東亞鄰居的挑戰(zhàn)。

汽車MCU的技術門檻并不高,核心問題在于MCU車規(guī)認證標準嚴苛、條目繁多、流程漫長,因此產業(yè)格局非常穩(wěn)定。

但即便如此,不少國內廠商已經進入車企供應鏈,雖然大部分是二供三供,但當年京東方和舜宇光學,也是靠著安卓手機的二供一步步打入了蘋果產業(yè)鏈。

另一方面,瑞薩能夠度過危機重新崛起,多少要仰仗豐田沒怎么受到資產負債表衰退的影響,但考慮到豐田在純電路線上的欠賬,這條大腿還能抱多久,也存在疑問。

索尼的CIS業(yè)務也面臨類似的情況:老對手OmniVision被中資收購后,慢慢擠進了手機輔攝和三攝的供應鏈。三星在幾年前祭出了“小像素”的技術路線,結合自家芯片制造的一體化能力,蠶食了很多主打性價比的非旗艦手機市場。

對索尼來說,曾經和它并駕齊驅的前輩們用高昂的學費換來了一個道理:永遠不要小看韓國人。

芯片產業(yè)的一大特點是既需要高昂的投資購買設備建設產線,又需要充足的技術儲備應對技術路線的變化。

從2002年爾必達成立算起,日本官方領導的產業(yè)復興已經持續(xù)了20年,但無論是投資能力還是投資意愿,日本都難以和中韓相比。同時,引領技術創(chuàng)新的終端品牌與中小企業(yè),日本也難與中美抗衡。

過去20年,日本的方法是不斷將大公司的業(yè)務剝離重組,以謀求集中力量。爾必達就由日立、NEC和三菱的DRAM組合而來,瑞薩則由三家公司的其他業(yè)務組成。

日立和三菱一度想把兩家的芯片制造業(yè)務剝離,組成“日本版臺積電”,但未能成行。

由八家公司共同組合而來的新一代國家隊Rapidus,似乎又在重復這樣的輪回。

在《失去的制造業(yè)》中,湯之上隆將這種規(guī)劃比喻為把洋蔥的表皮從外到內一層一層剝下,最終,“剝光了皮的洋蔥,究竟還能剩下些什么?”

參考資料

[1] 日本賭上“國運“組建“夢之隊”Rapidus,EETimes

[2] 瑞薩電子:火災帶來損失比預計嚴重,全面恢復需100天,澎湃新聞

[3] 日美向2nm半導體邁出一步,日經中文網(wǎng)

[4] 日本車「失策」的真相,日經中文網(wǎng)

[5] 失去的制造業(yè),湯之上隆

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