火灾、地震......日本半导体产业的危机正加剧全球「缺芯荒」

钛媒体 App 2021-04-01 19:35 抢发第一评

Silicon Chips

日本接连遭受地震、火灾，使得部分芯片工厂停产，这让本已吃紧的全球芯片产业雪上加霜。

当地时间3月20日下午6点09分（北京时间17点09分），日本东北部宫城县发生里氏7.2级地震，日本气象厅预测震源深度为60千米，并对宫城县附近海域发出了海啸预警，预期高度将达到1米，数千个家庭疏散。地震发生后大约1小时，当局解除了海啸警报。

对于半导体市场而言，两个月前福岛地震造成的冲击或将再度上演。日本宫城县有众多半导体设备工厂，例如东京电子、宫城尼康精机则制造LCD与IC生产用步进光刻机所需零件。此外，富士通、电容器厂商NEC/TOKIN、丰田汽车也分别在宫城或福岛县拥有生产设施。

按照以往的情况来看，由于半导体产业遍布日本全国，震中附近的半导体公司或多或少会受影响。

更早之前的3月19日凌晨，日本最大、全球排名第三的车载芯片厂商瑞萨电子（Renesas Electronics）的一家主力工厂发生火灾，导致部分生产线停工。

初步调查结果显示，这场大火是由于电镀设备上的电流超过负荷而引起的，具体原因还在调查之中。该工厂主要生产用于控制汽车行驶的芯片，在这一领域瑞萨电子占到了全球市场份额中约两成。尽管此事件没有造成人员伤亡或者建筑损毁，但是产线厂房一楼的无尘车间有5%的区域着火，面积达到了600平米左右，其中有11台生产设备受损，占到整条生产线的2%。

预计此次火灾会让瑞萨电子月销售额减少约170亿日元，相当于人民币10亿元，该工厂停产时间可能在三个月以上。日经新闻报道指，由于受火灾影响的生产项目中有三分之二是车载芯片，所以此事件直接冲击到部分日系车厂的供货情况。丰田、本田方面均对此表示，停产如果长期化，或将产生影响。

根据瑞萨电子总裁兼CEO柴田英利（Hidetoshi Shibata）3月30日发表的最新说法，这一主力工厂的芯片库存将在4月下旬耗尽，届时将停止供货。瑞萨电子整体的供应将陷入停滞状态，目前无法掌握受损的具体后果。为了减少损失，该公司正在考虑由旗下的其他工厂或是代工企业来进行代替生产。

有券商预估，本次瑞萨电子工厂的火灾事件会让日系车厂Q2（2021年4-6月）全球产量恐减少120万辆。

影响是显而易见的。

芯片制造企业通常要24小时不间断运营，由于产业规模和技术复杂性，即便火灾与地震带来的影响是短期性的数百万，甚至数亿美元损失。尽管，日本芯片企业在产业链的规模略逊于美欧、中国等，但在芯片短缺的行业关键时期下，意料之外的事件将会加剧全球“缺芯荒”，加速恶化全球芯片的供应情况。

日本半导体产业全面制霸设备与材料

从时间来看，日本半导体产业始于昭和时代的1960年左右。随着美国的经济复苏与技术授权，日本在1986年以DRAM（动态随机存取存储器芯片）市场占有率达80%反超美国，成为了世界半导体第一强国，半导体产业逐步从美国转向日本。

踏入平成时代（1989-2019），日本芯片电子产业开始与美国抗衡，其产品质优价廉，深受美国供应商和消费者欢迎。美国的电子产业受到严重打击，尤其是芯片工业，甚至出现大量亏损。于是，美国决定反制。此后逐步面临美国打压，日本芯片产业链供应受到影响，芯片技术研发受阻，最后既失去了世界第二大经济体的桂冠，也从半导体神坛陨落。

据美国集成电路研究公司的统计数据显示。到2007年，日本半导体占全球市场份额已从1990年的49%跌至7%，从鼎盛时期独霸全球十大半导体公司中六个席位，到近两年在名单中硕果仅存东芝半导体一家企业。

由于美国分化日本实力，以及受到经济泡沫影响，银行低息借贷方式的筹资行为不再可行。加上市场份额逐渐被吞噬，固守IDM模式的日本企业负重累累，疲于投资再创新，与竞争对手的差距被拉大，扩大了日本半导体产业的恶性循环。由于落后于市场的反应，日本已被韩国三星夺走新型DRAM市场。

不过，尽管日本半导体产业日渐失势，但其基本盘还在，尤其在芯片设备、材料方面，依然为全球提供超过50%的重要半导体材料和40%以上的半导体制造设备。

半导体产业链概况图（来源：头豹研究院）

这意味着，作为全球产业链的上游，日本半导体产业把握绝大多数芯片企业的核心命脉。2018年，美国半导体产业调查公司VLSI Research发布全球TOP 15半导体生产设备厂商，其中日本厂商独占7席。

具体来看，在半导体材料部分，芯片需要19种必备材料，日本在硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩等14种重要材料方面分别占据超过50%的份额，在极高的技术壁垒面前，日本半导体材料行业依然保持着绝对优势。

例如信越化学，作为全球最大的有机硅供应的日本半导体企业，已占据全球超30%的硅芯片供应，堪比材料界的“台积电”、“英特尔”。

在造芯片过程中将图形复制到晶圆上，就要用到光罩（光掩膜版）技术。而全球最大的光罩生产商同样来自日本；同时，包括光刻工艺得以实现选择性刻蚀的关键材料“光刻胶”，核心技术依然被日本和美国企业所垄断。例如全球最大的光刻胶生产商、日本合成橡胶公司JSR，信越化学等，均处于行业领先地位。

全球半导体必备材料、设备日本份额占比

在半导体设备方面，作为制造芯片的“工具”，设备必不可少。在这一领域必备的26种设备中，包括涂布/显影设备、清洗设备、氧化炉、减压CVD设备等，日本企业在10种设备所占的市场份额超过一半以上。

比如开头提到的瑞萨电子，其是日立剩余半导体和集成电路部门、三菱的系统LSI部门与NEC其剩余的半导体业务综合的产物。该公司制造的芯片，因价格低廉，核心环节几乎都是IDM形式的本土自研、制造，成为全球汽车电子产业中的佼佼者。

随着瑞萨电子火灾事件带来的影响不断蔓延，日本政府称，救助该公司是其优先要务。

日本经济产业省IT产业部门主管Kazumi Nishikawa表示，经济产业省计划要求设备制造商支持瑞萨电子，确保对这家公司的订单要优先考虑。3月24日，日本经济产业省举行了半导体相关专家会议，与瑞萨电子CEO柴田英利共同商议，力图收集产业各界的意见，以减轻对日本经济的影响。

惠誉董事Roman Schorr表示，汽车工业是日本的关键所在，因此任何影响汽车工业的事件都会对经济产生广泛影响，如今这么多需要解决的事情，而取决于一家工厂的生产，这情况“令人震惊”。

最近半年，由于全球“缺芯荒”影响，包括日产、丰田、蔚来等多家车厂均宣布已减产或临时停工。因此，此次火灾事件无论对日本的汽车行业，还是日本半导体产业均有重大影响。

据彭博数据显示，2020年，日本汽车出口额为9.6兆日元（约880亿美元），晶圆芯片出口额为4.1兆日元（约376亿美元），这两个领域在日本出口类别中排名居前。据三菱UFJ摩根士丹利证券估算，到2021年上半年，将使日本国内主要汽车公司的减产总量达165万辆。

全球为何会“缺芯”？

对于全球芯片短缺问题，晶圆代工龙头台积电董事长刘德音近日表示，芯片吃紧主要有三个原因：一是新冠疫情导致供应链库存堆积；二是不确定因素增加，来自此前美中关系使芯片供应链与市场占比的转移，其他竞争者预期华为因制裁失去市占后可以拿到更多市占，这些不确定因素导致重复下单，实际产能其实大于真正市场需求；三是新冠疫情加速各行业的数字化转型。

刘德音强调，不论在哪个国家和地区生产都会有这些因素，希望对企业、国家不要有误解。

具体来说，由于芯片晶圆所用的“硅”来源于自然界的硅砂之中，硅砂主要成分是二氧化硅，其储量并不是取之不尽，用之不竭的。而且，上游的晶圆材料，下游制造封装依然要经历多达几百，甚至上千道工序，期间耗时长达半年以上。整个芯片制造过程周期都是不确定的，有可能会进一步拉长。

此外，半导体行业的发展奉行三段论，从存货到消化库存再到重新拉库存。在总供应不变的情况下，需求时强时弱，存在从强转弱或从弱到强的动态变化，芯片缺货属于正常情况，且存在一定的缺货周期。但当下这一动态出现不平衡和矛盾点，芯片缺货的周期规律发生巨大变化。

紫光集团联席总裁陈南翔在前几天的Semicon China 2021大会上表示，从2016年到2021年，市场均出现了不同程度的芯片产品短缺的情况，2016年DRAM 短缺，2017年连Flash NAND芯片也短缺，2018年功率半导体短缺。

2020年的新冠疫情，更是加剧了全球半导体产业“缺芯潮”。

在全球新冠疫情大流行中，制造产线上的工人们居家隔离，全球芯片产业链陷入停摆，部分产能转移到中国，但国内晶圆厂大部分不具备车规级芯片制造标准，加上中美关系因素等，直接导致全球芯片供应出现断层，产能吃紧。

对于整车厂来说，如果确定要生产某款车型，其半导体订单至少在6个月前就要敲定，方便芯片代工厂及时统筹客户需求，提前布局。但目前，NXP（恩智浦）、高通、意法半导体、英飞凌的车用芯片都面临原材料紧缺现象，制造产能吃紧，造成博世等上游供应商的集成模块ESP（电子稳定程序系统）、ECU（电子控制单元）等生产进度受限，最终传导至整个汽车产业链条。

多重因素交织下，全球“缺芯潮”形成了多米诺骨牌效应，企业恐慌严重。缺芯、涨价、缺货现象近段时间且有愈演愈烈之势。

值得注意的是，据央视财经报道，“缺芯”的并非只有汽车行业。作为半导体芯片用量最大的市场，手机、电脑等消费电子芯片同样处于“全面缺货”状态。而且，安防行业的“缺芯”情况同样也不容乐观，安防产品（如摄像头）交货周期已经普遍拉长半个月左右。