臺積電,救得了日本半導體?

時間:2021-10-25

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導語:2021年6月1日的時候,日本眾議院科學技術(shù)特別委員會作為半導體行業(yè)的專家在陳述意見時,曾斷言:“TSMC(臺積電)是不會來日本的!”其理由如下:從TSMC的各地區(qū)銷售額占比來看,日本僅占其4%

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圖1:TSMC的各地區(qū)銷售額占比(%),筆者根據(jù)TSMC的歷史數(shù)據(jù)制作了此圖。(圖片出自:eetimes.jp)

  就TSMC而言,擁有Apple、AMD、Qualcomm等美國大客戶,且這些大客戶所占銷售額約為60%~70%,然而對于美國提出的赴美建廠的要求,TSMC甚至提出了建設費用高昂、基礎(chǔ)設施費用高昂等理由。無論是在日本還是在美國建廠,這些費用都是要花費的,然而在業(yè)務規(guī)模僅有4%的日本建設新工廠,對TSMC而言,實在沒有合理的理由。因此,筆者在文章的開頭做出了以上斷言。

  然而,在2021年10月14日TSMC的財報說明會上,其表示要在日本建設新工廠(2021年10月15日的日本經(jīng)濟新聞也有報道)。據(jù)日本經(jīng)濟新聞報道,TSMC在日工廠的工藝為22納米~28納米,預計索尼和電裝會參與合作,計劃在2022年動工,2024年開始量產(chǎn)。此外,據(jù)2021年10月14日的JIJI.COM新聞報道,建廠的總費用約為8.000億日元(約人民幣472億元),其中,50%的費用為日本政府支出。

  同時,岸田內(nèi)閣總理大臣于2021年10月14日舉行記者招待會時,表示:“今天新聞發(fā)布了坐擁全球尖端半導體的中國臺灣企業(yè)TSMC要赴日建廠。因此,這有望提高本國半導體產(chǎn)業(yè)的重要性、提高半導體的自給率,還有助于提高經(jīng)濟安全。民間企業(yè)對于TSMC的1兆日元(約人民幣590億元)資金投資將會寫入經(jīng)濟政策”。此外,筆者在NHK新聞中觀看了此次發(fā)言的現(xiàn)場直播。

  也許會有人說:“湯之上隆說謊啊!”(實際上,筆者的SNS上已經(jīng)出現(xiàn)這樣的留言)。雖然TSMC赴日建廠幾乎是不可能的事情,但是筆者的預測還是與事實出現(xiàn)了差異。因此,筆者甘心受到批評。

  筆者無法理解,為何TSMC會做出如此不合理的決定。也許是出于某些政治因素的考慮。

  對于無法理解的事情,怎么考慮都是無法理解,本文筆者就TSMC在日建設新工廠后,工廠運營時的問題點,做出評論。首先,是半導體后段工序的問題。其次,如何確保和培養(yǎng)半導體技術(shù)人員。后者尤其是重要,要解決技術(shù)人員的問題,筆者認為,日本政府應該確立并實施花費十年,甚至數(shù)十年的時間培養(yǎng)半導體技術(shù)人員的政策。作為參考,筆者想在此介紹一下韓國推出的“K半導體構(gòu)想”。

  真的是在強化半導體供應鏈嗎?

  日本政府和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的相關(guān)人員在招徠TSMC赴日之時,強調(diào):“出于保障經(jīng)濟安全的考慮,很有必要確保半導體供應鏈”。同時,大家也可以看到如今“半導體供應鏈”這一詞語已經(jīng)成為流行語。

  如今半導體的重要性已經(jīng)人盡皆知,甚至可以說沒有半導體,就無法創(chuàng)建人類文明。但是,一直以來被日本忽視的半導體產(chǎn)業(yè)突然“從天而降”,即使周邊都在強調(diào)“半導體供應鏈十分重要”,對于常年置身半導體行業(yè)的筆者而言,也有點“丈二的和尚摸不著頭腦”。

  在TSMC赴日新建的工廠中,預計生產(chǎn)的邏輯半導體究竟是如何制造出來的呢(如下圖2 )。簡單來講,通過設計、前段工序、后段工序來實現(xiàn)半導體生產(chǎn)。

  舉例說明計劃參加TSMC新工廠建設的索尼CMOS圖像傳感器,索尼CMOS圖像傳感器由Pixel、DRAM、邏輯半導體三種芯片貼合而成為最終產(chǎn)品。此處,索尼生產(chǎn)Pixel,DRAM是向美國的鎂光科技等存儲半導體廠家購買,邏輯半導體由TSMC代工生產(chǎn)。

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  圖2:邏輯半導體的生產(chǎn)工藝。(圖片出自:eetimes.jp)

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  圖3:索尼的CMOS圖像傳感器。(圖片出自:eetimes.jp)

  的確,如果在日本熊本縣設立TSMC新工廠,且從鎂光的廣島工廠采購DRAM,即可以在日本國內(nèi)同時采購三種產(chǎn)品。但是,三種產(chǎn)品的貼合工作(即作為封裝的后段工序)在哪里進行呢。

  專門從事半導體后段工序的有ASE、Amkor、JCET等OSAT(Outsourced Semiconductor Assemblyand Test)企業(yè),他們在中國、韓國以及亞洲其他地區(qū)設有工廠。如果在中國臺灣的ASE進行封裝的話,索尼生產(chǎn)的Pixel、TSMC在日本生產(chǎn)的邏輯半導體等產(chǎn)品都需要再送往中國臺灣。此外,在ASE封裝測試完成后的CMOS,需要再送往鴻海精密工業(yè)的工廠,再組裝進蘋果的“iPhone”等產(chǎn)品。

  總之,即使TSMC赴日建廠,索尼的CMOS圖像傳感器還是需要歷經(jīng)日本→中國臺灣→中國大陸的路徑,才能組裝進智能手機里。如此看來,即使TSMC赴日建廠,似乎沒有起到強化半導體供應鏈的作用。對此,招徠TSMC赴日建廠的日本政府、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省是如何考慮的呢?

  接下來是更嚴重的問題一一半導體技術(shù)人員。

  如何確保半導體工藝的技術(shù)人員?

  據(jù)2021年10月12日JIJI.COM新聞報道,TSMC的新工廠預計要雇傭約2.000名員工。筆者認為,其中一半以上的員工應該是車間操作工。那么,作為運營新工廠的核心人員一一半導體工藝技術(shù)人員的規(guī)模應該會達到數(shù)百人的規(guī)模。日本如何確保這些核心人員呢?

  日本的邏輯半導體在2010年前后發(fā)展到了65納米~45納米,后來就落伍了。關(guān)于邏輯半導體的各代技術(shù)節(jié)點的生產(chǎn)國、地區(qū),28納米~45納米節(jié)點中,日本僅占5%,即還無法生產(chǎn)28納米,僅能生產(chǎn)少許45納米。

  因此,日本不具有已經(jīng)掌握了22納米~28納米半導體工藝技術(shù)的技術(shù)人員,用以支持TSMC在日本建設的新工廠。對于日本人而言,這是一片未知的領(lǐng)域。那么,TSMC是否會向日本派遣數(shù)百名技術(shù)人員呢?

  TSMC在2020年一年內(nèi)招聘了約八千名員工,于是在2020年年末其員工數(shù)達到了約5萬6.000人。據(jù)2021年3月5日新聞報道稱,TSMC計劃在今年(2021年)新招約9.000人。對于TSMC而言,5納米已經(jīng)正式量產(chǎn)、3納米已經(jīng)開始風險生產(chǎn)、2納米的研發(fā)正“漸入佳境”,此時會向日本派遣數(shù)百名的技術(shù)人員嗎?應該不會。TSMC甚至會考慮把日本的優(yōu)秀技術(shù)人員招到TSMC總部工作。

  那么,計劃在熊本縣建立的新工廠將會如何啟動呢?日本沒有22納米~28納米的技術(shù)。因此,TSMC應該僅會在建廠初期派遣一部分技術(shù)人員赴日。但是,后續(xù)就需要日本的技術(shù)人員來自行生產(chǎn)22納米~28納米。至少需要招募數(shù)百名掌握半導體核心工藝的技術(shù)人員。這真的能夠?qū)崿F(xiàn)嗎?

  有多少半導體技術(shù)人員被裁員?

  2010年日立制作所和三菱電機的合資公司一一瑞薩科技,與NEC電子合作后,更名為瑞薩電子,總員工數(shù)為4萬9.200人左右,但是,在2012年近乎倒閉,被日本產(chǎn)業(yè)革新機構(gòu)收購,歐姆龍出身的作田久男擔任CEO和會長后,以工廠和工藝為中心進行了一場徹底的裁員大潮,結(jié)果瑞薩的員工數(shù)在2020年末僅為1萬8.753人。

  此外,東芝的SoC(System on Chip,SoC業(yè)務的規(guī)模曾一度超過包括NAND型閃存在內(nèi)的存儲事業(yè)部)的事業(yè)部也幾乎解散。雖然不了解其準確的員工數(shù)量,但是在2020年末時間點,鎧俠(原東芝)的總員工數(shù)為1萬3.600人左右,那么可以推算出同樣數(shù)量的員工離開了東芝。

  此外,員工近一萬名的爾必達(ELPIDA)于2012年破產(chǎn)。于2020年決定撤退半導體業(yè)務的松下將北陸的三處工廠賣給了中國臺灣Winbond Electronics(華邦電子)旗下的Nuvoton Technology(新唐科技股份有限公司)。

  如此“俯瞰”日本的半導體產(chǎn)業(yè),可以看出近十年來,至少有五萬名半導體技術(shù)人員被裁員。也許其中一些優(yōu)秀的技術(shù)人員已經(jīng)加入了其他海外企業(yè)。此外,應該也有一些技術(shù)人員入職了一些設備廠家、材料廠家。也有一些技術(shù)人員迫不得已而進入了其他行業(yè)。

  那么,能否再次找回這些被裁員的技術(shù)人員呢?另外,還有一個問題一一這些被裁員的技術(shù)人員們已經(jīng)上了一定年紀了。比方說,在2010年處于人生中年(40多歲)的技術(shù)人員如今已經(jīng)50多歲,甚至接近退休年齡。這些技術(shù)人員能否在一個新的領(lǐng)域——尖端半導體工藝中,生產(chǎn)出邏輯半導體呢?

  2005年的“東京大學事件”

  如上所述,為TSMC新工廠匯集數(shù)百名半導體工藝技術(shù)人員,是十分困難的。即使成功匯集了這些技術(shù)人員,未來還有更加嚴重的問題。

  2005年東京大學發(fā)生了一件大事,被稱為“東京大學Shock”。在大學生入學時,東京大學僅粗略地劃分了“理科Ⅰ類”等學科。后來,在學生由二年級升入三年級時,學校進行了決定專業(yè)課的“升級分配”,當時,按照學生在一年級至二年級的基礎(chǔ)課程的成績排列順序,安排了升級課程。

  在20世紀90年代,電子、電氣相關(guān)學科人氣頗高、門庭若市。然而,在2005年前后,電子、電氣相關(guān)學科人氣下落,成為了“只要有意愿,誰都可進入”的學科。相關(guān)人員把這件事情稱為“東京大學Shock”。此外,東京大學甚至擔心電子、電氣學科的招生人數(shù)低于學校的最低招生數(shù)。

  以上情況不僅限于東京大學。雖然沒有進行過調(diào)查,不過可以推測,其他大學的電子、電氣相關(guān)學科的招生人數(shù)應該在下滑,對于學生而言更易于入學??傊?,以東京大學為首的日本大學的電子、電氣院系曾經(jīng)很難招到優(yōu)秀的學生。

  其原因在于2001年“IT泡沫”破裂時,日立、東芝、NEC等電機廠家進行了大規(guī)模的裁員。其中,所有的電機廠家(爾必達除外)撤退DRAM業(yè)務的影響最大。很明顯,不會有優(yōu)秀的學生進入這種夕陽產(chǎn)業(yè)的。

  如此一來就出現(xiàn)了以下這種持續(xù)至今的惡性循環(huán):電機廠家圍繞半導體行業(yè)進行裁員→院系無法招到優(yōu)秀的學生→大學的半導體研究室減少→立志成為半導體技術(shù)人員的學生減少。

  TSMC就這樣決定在這個無法培養(yǎng)優(yōu)秀半導體技術(shù)人員的國家設立工廠了。其新工廠應該不會在一兩年內(nèi)倒閉。工廠初期的啟動會由TSMC派遣的技術(shù)人員進行,后續(xù)的每一年應該會陸續(xù)招聘應屆畢業(yè)生。

  如果日本政府是為了“重振日本半導體產(chǎn)業(yè)”而招徠TSMC,那么僅僅協(xié)助建設了新工廠就“撒手”的話,著實令新工廠很為難。對日本政府而言,很有必要構(gòu)建培養(yǎng)優(yōu)秀半導體技術(shù)人員的教育體系。日本政府有責任和義務策定法案、踐行法案。此外,希望日本政府了解踐行法案至少需要十年乃至數(shù)十年的時間。作為參考,筆者想介紹一下鄰國韓國的“K半導體戰(zhàn)略”構(gòu)想。

  韓國的“K半導體戰(zhàn)略”是什么?

  2021年5月13日,韓國的文在寅總統(tǒng)出席了在三星電子平澤事業(yè)所召開的“K半導體戰(zhàn)略”構(gòu)想報告會,并表示:“務必要達成以下目標,穩(wěn)固韓國全球存儲半導體第一的地位,也要把韓國的邏輯半導體提高至全球最高水準,到2030年實現(xiàn)綜合半導體強國”。

  此處的“K半導體戰(zhàn)略究竟是什么”?(下圖5)。首先,從首爾近郊京畿道的板橋到器興、華城、平澤、天安、溫陽南北一條線;其次,從京畿道的龍仁到利川、陰城東西一條線;最后再從龍仁到槐山、清州東南一條線,正好形成字母“K”的形狀,這就是韓國稱之為“K半導體Belt”的原因。

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  圖5:韓國的“K半導體Belt”構(gòu)想圖。筆者根據(jù)2021年5月21日東洋經(jīng)濟日報制作了此圖。(圖片出自:eetimes.jp)

  以上這些據(jù)點的作用分別如下所示:首先,在首爾近郊京畿道的板橋設立Fabless據(jù)點,即“韓國Fabless Valley”。其次,設立龍仁、華城據(jù)點用于生產(chǎn)材料、零部件、設備,預計還會增加天安。龍仁已經(jīng)形成了SK海力士的“半導體群”,已匯集了50多家材料、零部件、設備企業(yè)。

  此外,由于芯片的3D堆疊,未來半導體后段工序(封裝)很有可能成為牽引摩爾定律的有效力量,槐山、溫陽、天安是有力據(jù)點。

  同時,韓國“K半導體Belt”的中心是全球半導體銷售額TOP2的三星電子和TOP3的SK海力士。到2030年,兩家公司的合計投資額預計達到50兆日元(約人民幣29.500億元),著實令人驚愕!

  韓國政府的支援政策

  為了實現(xiàn)“K半導體Belt”構(gòu)想,韓國政府預計進行以下支援。

  一、為實現(xiàn)半導體生產(chǎn)中心地的飛躍,支援擴大基礎(chǔ)設施。

  1. 到2030年,計劃在半導體行業(yè)投資約510兆韓元(約人民幣27.540億元,甚至更多),且政府對于半導體相關(guān)的研發(fā)和設施進行稅收優(yōu)惠。根據(jù)企業(yè)對研發(fā)的規(guī)模和技術(shù)內(nèi)容,實施2%~50%的稅收優(yōu)惠,根據(jù)企業(yè)的設備投資規(guī)模、設備技術(shù)水平實施1%~20%的稅收優(yōu)惠。

  2. 為了支援增建8英寸晶圓Foundry工廠,為了支援對材料、零部件、設備、尖端封裝設施的投資,預計新設一兆韓元(甚至更多)的“半導體等設備投資特別資金”。貸款利息減少1%,且歸還貸款的期限五年內(nèi)不變化,15年內(nèi)分期償還。

  3. 基礎(chǔ)設施的支援,如確保十年間的用于半導體的純水資源,支援50%的電力基礎(chǔ)設施的建設等。

  二、強化人才、市場、技術(shù)等半導體增長所需的基礎(chǔ)。

  擴大大學招生數(shù)量,支援學士、碩士、博士、專門教育等的所有課程,在2022年~2031年,十年間計劃培養(yǎng)約36.000名半導體產(chǎn)業(yè)的人才。

  三、強化應對半導體危機的能力。

  1. 為支援半導體行業(yè),已經(jīng)開始討論設立“半導體特別法”。包括特殊條例、培養(yǎng)人才、基礎(chǔ)設施的支援、加速研發(fā)等。

  2. 為了保護技術(shù),強化國家對M&A的審核、對核心技術(shù)的安全管理。

  重振日本半導體產(chǎn)業(yè),需要數(shù)十年

  韓國把半導體視為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。其中,入職三星電子被人們認為是社會精英的象征,且具有一定的社會地位。據(jù)說還有為入職三星的專門培訓機構(gòu)。即,與現(xiàn)在的日本不同,在韓國的半導體行業(yè)匯集了最優(yōu)秀的人才。

  此外,根據(jù)“K半導體Belt”構(gòu)想,韓國計劃通過在十年內(nèi)擴大大學招生人數(shù)、新設學科等措施,培養(yǎng)3萬6.000名半導體技術(shù)人員。

  另一方面,在日本,2010年企業(yè)聯(lián)盟結(jié)束以及國家項目“ASUKA”結(jié)束后,日本再無其他強化半導體的政策。而且,如上文所述,瑞薩裁員三萬人,東芝的SoC事業(yè)部幾乎“崩盤”,爾必達倒閉。

  即,可以說當下的日本半導體產(chǎn)業(yè)正如二戰(zhàn)后的荒原一般。要想獲得重生,必須要構(gòu)筑比韓國“K半導體Belt”還要大膽的長期戰(zhàn)略。

  如果,僅僅招徠TSMC赴日建廠后無其他努力行動,就如同僅僅在半導體產(chǎn)業(yè)的“傷口”上貼了一張“創(chuàng)可貼”。如果日本政府真的想要重振半導體產(chǎn)業(yè),請要做好十年以上的心理準備。


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