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半導體市場兩極分化：日本該何去何從？

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半導體市場兩極分化：日本該何去何從？

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本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）編譯自eetimes
日本半導體 ， 處于變局 。

根據世界半導體市場規模統計組織 (WSTS) 的數據 ， 預計2024年全球半導體市場將同比增長19.7% ， 保持健康增長勢頭 。 這一增長主要由存儲器和邏輯器件推動 ， 而其他半導體領域則增長乏力 。 這種情況至今仍在持續 ， 許多以 MCU、模擬器件和分立器件為主營產品的日本半導體制造商仍在困境中苦苦掙扎 。 如果任其發展 ， 將會發生什么？
全球市場在邏輯和內存之間兩極分化圖1按產品類別展示了全球半導體市場的發展趨勢 。 目前 ， 邏輯IC市場增長迅速 ， 其次是存儲器市場 ， 但存儲器市場受經濟環境波動的影響較大 。 其他半導體產品的情況似乎要么保持穩定增長 ， 要么陷入負增長 ， 邏輯IC市場和存儲器市場的狀況之間存在巨大差距 。 從2024年起 ， 這種差距似乎會進一步擴大 。

圖1：全球半導體市場規模變化（按產品劃分） 。 來源：世界半導體市場統計（WSTS）
這與數據中心對半導體日益增長的需求密切相關 。 簡而言之 ， 我們熟悉的應用 ， 例如個人電腦、智能手機和車載設備 ， 很難說它們已經復蘇 。 它們都“平淡無奇” 。 一些領域 ， 例如電動汽車（EV） ， 正在經歷需求下降 。 在這種應用端情況下 ， 半導體需求應該不會增長 。 前十大公司中只有一半是乘著數據中心需求增長浪潮的“贏家” 。 在這些“贏家”中 ， 只有三家公司可以說是“狀態極佳”：NVIDIA、臺積電和SK海力士 。 這種情況未來會持續下去嗎？
當前形勢正在產生重大影響 ， 因為微軟、谷歌、亞馬遜和Meta等主要IT供應商正在用AI“武裝”其數據中心 。 要實現AI的“學習”功能 ， 需要高速處理大量數據 ， 因此需求集中在邏輯和內存方面 。 從主要IT供應商的財務報表來看 ， 資本投入逐年增加 ， 因此未來數據中心對邏輯（尤其是GPU）和內存（尤其是HBM）的需求可能會持續增長 。
人工智能“推理”的普及可能會改變市場結構未來 ， 為個人電腦和智能手機配備AI功能的趨勢必將加速 。 除了“學習”之外 ， AI還具備一項名為“推理”的功能 ， 其作用是輸出AI所學知識的成果 。 這并非一定需要用于“學習”的GPU ， 而且更便宜、更低功耗的處理器也有望出現 。 例如 ， 通過將“學習”留給數據中心 ， 并增強個人電腦和智能手機的“推理”功能 ， 我們將能夠更有效地利用AI功能 。
如果這一趨勢刺激了個人電腦和智能手機的需求 ， 也將刺激整個半導體市場 。 我們自然可以預期汽車將搭載人工智能功能 ， 因此目前低迷的微控制器 (MCU)、模擬和分立器件的需求也將增長 。 不過 ， 邏輯和內存似乎有望呈現相對較高的增長 。 人工智能的普及意味著將收集和處理更多數據 。 并非所有數據都需要 GPU 和 HBM ， 但毫無疑問 ， 邏輯和內存對于數據處理至關重要 。 未來的半導體需求與人工智能緊密相關 ， 而邏輯和內存在實現人工智能方面尤為重要 。
日本半導體生產為何停滯不前？下圖為經濟產業省于2023年4月在半導體及數字產業戰略審查會議上公開的文件 。 該圖顯示 ， 2011年至2020年的10年間 ， 日本半導體產值一直保持在5萬億日元左右 ， 而在此期間 ， 隨著全球半導體市場的持續增長 ， 國內生產在全球市場的份額從15%下降到10% 。

圖2：經濟產業省在2023年4月半導體及數字產業戰略審查會議上披露的國內半導體制造商銷售額增長目標 。 來源：經濟產業省
那么 ， 為什么日本國內產量沒有增長呢？原因顯而易見：NEC、東芝、日立、富士通、三菱電機和松下電子 ， 這些曾經位列全球半導體市場前十的公司 ， 都已停止對邏輯和存儲器的資本投資 。 在這六家公司中 ， 只有東芝和三菱電機仍在從事半導體業務 ， 但兩家公司都將資本投資限制在分立器件上 ， 而沒有投資于需求快速增長的邏輯和存儲器 。 也有例外 ， 例如從東芝剝離出來的鎧俠（Kioxia）繼續經營其NAND閃存業務 ， 以及生產NEC DRAM的廣島工廠（現已被美光科技收購） ， 但它們都沒有進行投資以擴大其在全球市場的份額 。
在邏輯方面 ， 瑞薩電子收購了NEC、日立和三菱電機的邏輯IC業務 ， 但并未自主開發先進制程 ， 也未投資制造 ， 而是將大部分業務外包給臺積電 。 東芝將邏輯和模擬制造業務外包給其子公司日本半導體 ， 但已退出先進邏輯業務 。 索喜科技收購了富士通和松下的邏輯IC業務 ， 但將工廠出售給了聯電和高塔半導體 ， 而買家也已退出先進邏輯業務 。
私營部門與政府之間的差距引發的結構性問題這就是日本主要半導體制造商的現狀 。 有時業內人士會說：“既然政府強調半導體業務的重要性 ， 并推出了補貼政策 ， 日本的半導體產業肯定會復興 。 ” 然而 ， 首先 ， 近年來在市場中沒有聽到上述日本主要公司現任管理層對半導體發表任何評論 ， 媒體也完全沒有報道過 。 以前的大公司大概在說：“我們已經受夠了對半導體業務的投資 。 ” 政府與私營企業之間存在巨大的差距 。 盡管鎧俠和美光廣島在存儲器方面獲得了政府補貼 ， 東芝和三菱電機在分立器件方面也獲得了政府補貼 ， 但距離“復興”仍然遙遙無期 。
如果更新圖2中經濟產業省的數據 ， 國內半導體產量到2024年可能會略有增長 ， 但可能仍將低于6萬億日元 。 與此同時 ， 全球半導體市場在2024年達到了6305億美元 。 如果以150日元兌1美元的匯率換算 ， 這大約相當于95萬億日元 。 因此 ， 即使國內產量增長到近6萬億日元 ， 其份額也將降至6%左右 。
首先 ， 為什么政府要把2030年的國內半導體生產目標設定為15萬億日元？在設定目標的時候 ， 人們的想法可能是：“全球半導體市場規模在2030年可能達到100萬億日元 ， 所以我們需要15萬億日元的產量才能重新獲得15%的份額 。 ” 然而 ， 全球半導體市場的增長速度超出預期 ， 到2025年（今年） ， 其規模肯定會超過100萬億日元 。 一些預測顯示 ， 五年后的2030年 ， 其規模將達到1萬億美元（150萬億日元） 。 在這種情況下 ， 即使國內產量提高到15萬億日元 ， 全球份額也只有10% 。 15萬億日元的目標看似極高 ， 但如果維持現狀不變 ， 國內產量份額肯定會跌破5% 。
對于日本半導體的三項建議日本政府應該非常清楚這種情況 。 他們不能依賴以前的日本大公司 。 正因如此 ， 他們才邀請臺積電進駐熊本 ， 并試圖在北海道千歲市啟動Rapidus項目 。 目前尚不清楚Rapidus的2納米工藝能否成功 ， 但政府似乎正在采取必要措施 ， 并提供盡可能多的支持 。
1.吸引DRAM制造商
如上所述 ， 人工智能的普及正在增加對內存的需求 ， 而DRAM的需求尤其增長 。 美光公司的廣島工廠是日本唯一一家生產DRAM的工廠 ， 但其市場份額難以維持 ， 更不用說擴大了 。 美光公司本身也表示 ， 計劃未來增加其在美國的生產比例 。 考慮邀請三星電子或 SK 海力士等大型DRAM制造商進軍日本將是有效的 。
另外一種選擇是 ， 專門生產NAND閃存的Kioxia公司在政府的全力支持下開展DRAM業務 。
2.為主要電子零部件制造商提供半導體業務支持
雖然“扶持弱勢企業和企業”是必要的 ， 但也有必要秉持“讓實力雄厚的企業做半導體 ， 并支持它們”的理念 。 例如 ， 尼德克和村田制作所能夠獲取來自全球數據中心和PC/智能手機制造商的最新信息 。 他們能夠實時掌握“目前什么樣的半導體需求旺盛”的信息 。 半導體業務不僅需要技術和資金 ， 還需要信息 。 “把錢投給實力雄厚的企業更有效”的理念也很重要 。
3.制定半導體設計激勵措施
基本前提是半導體行業很重要 。 比如因為它對于尖端系統至關重要 ， 而且尖端半導體對于實現人工智能也必不可少 。 有超過40家潛在客戶希望使用Rapidus的2nm工藝 ， 所有這些客戶都是北美公司 。 據說 ， 目前由人類執行的許多任務將被人工智能取代 。 所有具體的想法不必都來自北美 。 相反 ， 日本公司在許多系統方面表現出色 ， 但為了刺激將這些系統專業知識應用于半導體 ， 政府設置某種激勵措施將是有效的 。
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