日美“半導體戰(zhàn)爭”后，日本半導體產(chǎn)業(yè)的實力遭到嚴重削弱。進入21世紀，面對半導體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的巨大變化和半導體產(chǎn)品市場的深刻調(diào)整，日本順勢而為，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革，開拓新興技術(shù)領(lǐng)域，大力培育半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展新優(yōu)勢。

隨著日本半導體產(chǎn)業(yè)日益趕超美國，20世紀70—80年代爆發(fā)了日美半導體摩擦，異常激烈且曠日持久，被稱為“半導體戰(zhàn)爭”。美國試圖通過貿(mào)易戰(zhàn)迫使日本開放市場和讓渡經(jīng)濟利益，從戰(zhàn)略上遏制日本對美國的技術(shù)追趕，“從貿(mào)易戰(zhàn)的議題，到時間，到方式，全都由美國確定。美國還利用市場武器，大量培植對手的對手：在90年代中后期，韓國和臺灣地區(qū)的芯片和電子產(chǎn)品開始大規(guī)模涌進美國和世界市場，對日本構(gòu)成全面挑戰(zhàn)”。

日本半導體產(chǎn)業(yè)的崛起是以主要用于大型計算機的DRAM為切入口的，進入20世紀90年代，個人計算機(PC)取代大型計算機成為計算機市場上的主導產(chǎn)品，個人計算機對DRAM的要求與大型機有所不同，重點是價格低，對質(zhì)量和可靠性要求不太高，而日本半導體企業(yè)卻仍然執(zhí)著于高質(zhì)量、高可靠性，加之勞動力成本也比較高，結(jié)果喪失了競爭優(yōu)勢，被韓國、臺灣地區(qū)生產(chǎn)的低價DRAM奪走了市場，1998 年韓國取代日本成為 DRAM 第一生產(chǎn)大國。而且，早在1993年，美國就已經(jīng)在技術(shù)含量更高的微處理器領(lǐng)域奪得對日壓倒性優(yōu)勢，在半導體市場占有率方面反超日本而重新奪魁。

同時，全球IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了重大變化。20世紀60年代開始興起的IC產(chǎn)業(yè)，一直都采用“垂直整合”(IDM)模式，從芯片設(shè)計、制造到封裝測試的各個環(huán)節(jié)都在企業(yè)內(nèi)部完成。隨著微細加工技術(shù)的進步，芯片制造成本日益提高，芯片產(chǎn)業(yè)的“燒錢”特性日趨突出，越來越多的企業(yè)感到包攬IC生產(chǎn)全過程的資金負擔太重，從而逐漸向“垂直分工”模式發(fā)展。1987年創(chuàng)立的臺灣積體電路公司(簡稱“臺積電”)開創(chuàng)了晶圓“代工”(foundry)新模式，即從芯片設(shè)計企業(yè)接單專做制造?！按ぁ蹦Ｊ匠霈F(xiàn)后，IC產(chǎn)業(yè)分化為四類企業(yè)：(1)傳統(tǒng)的IDM企業(yè)，即從芯片設(shè)計、制造到封裝測試“一條龍全包”。

如英特爾(Intel)、三星就是典型的IDM企業(yè)，它們規(guī)模大、技術(shù)全面、資金雄厚，甚至還有自己的下游整機環(huán)節(jié)。(2)只做設(shè)計的企業(yè)，沒有工廠(fabless)。這些企業(yè)往往不僅從事芯片設(shè)計和開發(fā)，還親自推銷，全球頂尖的設(shè)計企業(yè)多為美英企業(yè)，如英國的ARM、美國的高通等。(3)代工企業(yè)，即只從事生產(chǎn)、不做設(shè)計，按照設(shè)計企業(yè)設(shè)計的集成電路圖形，在晶圓上制造集成電路芯片。其代表性企業(yè)有臺積電(2017年全球市場份額占比高達55.9%)、美國的格羅方德、中芯國際、臺聯(lián)電等。(4)封裝測試企業(yè)，即將晶圓上的幾百塊小芯片切分開，給每塊芯片連接導線，封裝外殼，進行測試。這種垂直分工模式提升了“重設(shè)備投資”的代工企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了“輕設(shè)備投資”的設(shè)計企業(yè)和封裝測試企業(yè)的準入門檻和運營成本，從而推升了整個IC產(chǎn)業(yè)的運作效率，加快了芯片技術(shù)的發(fā)展。對于多數(shù)IC企業(yè)來說，垂直分工模式是發(fā)展的必由之路。

進入21世紀，因為日美“半導體戰(zhàn)爭”實力遭到嚴重削弱的日本半導體產(chǎn)業(yè)，既面臨半導體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的巨大變化，又遇到半導體產(chǎn)品市場的深刻調(diào)整，諸如智能手機市場迅速擴大。這兩大變化使得長期以來在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上以“垂直整合”模式為主、在產(chǎn)品上以DRAM取勝的日本半導體產(chǎn)業(yè)疲于應對，輸?shù)袅耸謾C芯片、電腦芯片等具有海量市場(可依靠極大產(chǎn)量分攤芯片研制和生產(chǎn)成本)的高端通用芯片的國際競爭力，導致日本半導體產(chǎn)業(yè)在世界市場上的占有率一路下滑，失去了持續(xù)多年的相對優(yōu)勢，外界甚至評價稱“日本半導體產(chǎn)業(yè)在世界上不再重要”。

面對前所未有的困境，日本半導體企業(yè)與政府相關(guān)部門配合，努力推進大規(guī)模結(jié)構(gòu)性改革，以圖挽回頹勢。2001年，日本政府開啟了三個大型“產(chǎn)官學”項目——“MIRAI”、“ASUKA”和“HALCA”，其中“MIRAI”項目由日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省投資300億日元，由25家企業(yè)的研究所和20所大學的研究室參與共同研究；“ASUKA”項目由 NEC、日立、東芝等 13 家半導體企業(yè)共同出資700億日元，主要研制電路線寬為 65 納米的IC芯片；“HALCA”項目除進行實用化制造技術(shù)的研究外，還進一步研究高速度、節(jié)省能源等技術(shù)。這些舉措對于提升日本半導體產(chǎn)業(yè)的競爭力具有一定的效果。

(一)日本半導體產(chǎn)業(yè)推行結(jié)構(gòu)性改革的代表性案例

1.2003年，由日立和三菱電機兩家公司所屬半導體部門合并成立瑞薩公司，2010年NEC又加入進來，成立了新瑞薩公司。該公司已在自動駕駛系統(tǒng)(ADAS)或自動駕駛汽車使用的微控制器(MCU)的世界市場上奪得主導地位，成為汽車用芯片、無線網(wǎng)絡(luò)芯片、消費與工業(yè)制造嵌入式半導體芯片的全球領(lǐng)先供應商。2011年，瑞薩在全球MCU芯片市場中的占比達33%，排名第一，荷蘭恩智浦公司和美國飛思卡爾公司排名第二和第三。2016年，恩智浦與飛思卡爾合并，瑞薩退居第二，占比降至16%。但是，2018年瑞薩公司又推出了28納米線寬的首款閃存汽車MCU樣品，可望進一步增強其MCU產(chǎn)品的全球競爭力。

2.索尼公司通過剝離弱勢業(yè)務(wù)，聚集優(yōu)質(zhì)資源開發(fā)CMOS圖像傳感器。2012年，索尼開發(fā)的全球首款“堆疊式結(jié)構(gòu)”系統(tǒng)能將兩塊芯片疊在一起，一塊捕捉圖像像素，一塊是傳感器電路。2015年，索尼在攝影與智能手機用的高像素芯片領(lǐng)域拿下全球35%的市場份額。2018年，索尼開發(fā)的新傳感器將靈敏度提高到1200萬像素水平，可獲得更明亮、更低噪聲的圖像。鑒于索尼在CMOS傳感器方面長期積累的技術(shù)優(yōu)勢，目前主流智能手機大多采用索尼的CMOS傳感器，而且CMOS傳感器的應用范圍早已不局限于智能終端，開始向汽車、醫(yī)療、工業(yè)以及安保監(jiān)控攝像等領(lǐng)域延伸。

3.2011年東芝在公司內(nèi)部徹底改革“全能式”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，著力開發(fā)高附加值的特色產(chǎn)品。早在1984年，東芝就發(fā)明了NAND閃存，這是一種比硬盤功耗更低、重量更輕、性能更佳的非易失性(斷電后仍能保存數(shù)據(jù))存儲器。作為NAND閃存的創(chuàng)始者，東芝的IC部門將大部分精力都花在NAND領(lǐng)域。但隨著三星電子等企業(yè)崛起(2015年三星電子在NAND閃存市場上以33.6%稱雄，而東芝僅占18.6%)，為了在NAND閃存領(lǐng)域再度實現(xiàn)突破，東芝大力開發(fā)可進一步擴充存儲容量、加快處理速度的64層NAND閃存，并希望提前投產(chǎn)64層技術(shù)，以實現(xiàn)半導體業(yè)務(wù)的下一輪高增長。東芝的另一種特色產(chǎn)品是發(fā)光二極管(LED)和號稱“第三代半導體”的氮化鎵(GaN，一種化合物半導體)，特別是氮化鎵芯片，其重要性近年來引起普遍關(guān)注，一片直徑約 5 厘米的氮化鎵芯片的售價可達5000—7000美元，還供不應求，加上國際貿(mào)易中的技術(shù)壁壘，甚至出現(xiàn)了一片難求的情況。

值得注意的是，軍事和太空應用以及電力電子系統(tǒng)等要求半導體器件具有較強的空間輻射耐受能力，在放射性環(huán)境中具有更高穩(wěn)定性，這恰恰是具有高速高效特征的氮化鎵器件的優(yōu)點。這意味著，一直以來用于汽車電信、消費電子和醫(yī)療等行業(yè)的氮化鎵器件可能在軍事和太空等重要領(lǐng)域拓展應用范圍。據(jù)預測，全球氮化鎵器件的市場價值將從2017年的7.7億美元增至2023年的18.4億美元，復合年增長率為17.1%，而亞太地區(qū)將成為增長最快的氮化鎵器件市場。此外，東芝還推出了一款新型光電耦合器芯片，可用于電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)的高速通信。

4.2015年富士通和松下兩家公司的系統(tǒng)級芯片(或稱“芯片上系統(tǒng)”，“system on a chip”，SoC)部門合并成立索喜(Socionext)公司，該公司提供以系統(tǒng)級芯片為中心的半導體產(chǎn)品和服務(wù)，并在視頻圖像領(lǐng)域和光纖通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域具有競爭優(yōu)勢。該公司開發(fā)的360度全景成像系統(tǒng)“OMNIVIEW”可為汽車駕駛員提供視覺輔助，將安裝在車輛四個方向的攝影機圖像在三維模型上合成，不僅可協(xié)助停車，還支持行車中的周圍環(huán)境監(jiān)控。

事實上，致力于結(jié)構(gòu)性改革的多家日本半導體企業(yè)相繼進行事業(yè)拆分和重組，退出技術(shù)含量不高的DRAM競爭，而集中開發(fā)系統(tǒng)級芯片等高附加值的專用技術(shù)產(chǎn)品。由于放棄市場巨大的通用性產(chǎn)品DRAM，日本半導體產(chǎn)業(yè)在全球半導體市場中所占份額顯著降低，而系統(tǒng)級芯片雖然專用性強，但短期內(nèi)市場規(guī)模不大，對提高日本半導體產(chǎn)業(yè)在全球市場上的地位不會很快產(chǎn)生作用。日本半導體產(chǎn)業(yè)看似進入衰退期，在全球半導體企業(yè)排行榜中名列前茅的日本企業(yè)越來越少(2017年“全球半導體十強”中的日本企業(yè)只有東芝一家)。但值得注意的是，系統(tǒng)級芯片不乏在今后5—10年成為半導體產(chǎn)業(yè)新增長點的可能性，因而相關(guān)研究具有“彎道超車”繼續(xù)趕超美國、打造日本下一代半導體產(chǎn)業(yè)模式的意義。

(二)日本半導體產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)優(yōu)勢

通過多年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性改革，加上既有的技術(shù)積累，日本半導體產(chǎn)業(yè)借力人工智能技術(shù)，正在多個領(lǐng)域奪取世界領(lǐng)先優(yōu)勢，并在半導體材料領(lǐng)域長期保有競爭優(yōu)勢。

據(jù)統(tǒng)計，在2017年全球芯片市場中，銷量排名第一位的是手機芯片，占比為25%，之后依次為個人電腦芯片(19%)、汽車用芯片(7.8%)、物聯(lián)網(wǎng)芯片(5.8%)等；2018年，手機芯片銷售額將可能比2017年增長8%，個人電腦芯片銷售額將可能增長5%，汽車用芯片銷售額將可能增長16%，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片銷售額將可能增長16%。

依此數(shù)據(jù)進行趨勢預測可以發(fā)現(xiàn)，在今后的5—10年間，銷量最大的很可能依然是手機芯片等，而復合增長率更高的將是汽車用芯片、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片等。在目前和今后的全球芯片市場中存在兩類芯片，一類是在當前市場占有率高、今后增長率不高的芯片(如個人電腦芯片的復合增長率只有5%)，一類是在當前市場占有率不高、在未來5—10年復合增長率高的芯片(如汽車用芯片和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片)。

考慮到2020年以后可能出現(xiàn)4G手機升級為5G手機的一個漸進過程，同時汽車自動化可能不斷進展，物聯(lián)網(wǎng)在各個行業(yè)的滲透率將不斷提高，可以預計：2019—2020年以后，全球芯片產(chǎn)業(yè)可能出現(xiàn)三個重大增長點：5G手機芯片、汽車自動化芯片和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片。而日本的半導體產(chǎn)業(yè)，雖然在“當前市場占有率高”的手機芯片、個人電腦芯片領(lǐng)域呈頹勢，但在“當前市場占有率不高而今后增長率高”的汽車用芯片、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片的技術(shù)開發(fā)與商品化方面已經(jīng)取得了令人矚目的進展。

1.用于自動駕駛系統(tǒng)和自動駕駛汽車的芯片

自動駕駛汽車可理解為一個逐步升級直至實現(xiàn)完全無須人類駕駛員干預的“無人汽車”的“過程”，是一種依靠雷達、激光、全球定位系統(tǒng)、測距儀和計算機視覺來感知和檢測周圍環(huán)境，逐級減少人力操作直到“零操作”的機動車輛。日本是汽車產(chǎn)量僅次于中國的全球第二大汽車生產(chǎn)國(2017年)，日本半導體企業(yè)預計自動駕駛汽車是下一個可望引領(lǐng)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新興應用領(lǐng)域。

從瑞薩、東芝、索尼、索喜等企業(yè)的動向可以看出，自2015年日本半導體產(chǎn)業(yè)非常關(guān)注汽車產(chǎn)業(yè)對芯片的需求，以期維持未來增長。預計在21世紀20年代，自動駕駛系統(tǒng)乃至自動駕駛汽車的發(fā)展和普及將引發(fā)對“汽車芯片”的旺盛需求，而在MCU、CMOS傳感器等“汽車芯片”技術(shù)領(lǐng)域日益確立優(yōu)勢地位的瑞薩等日本半導體企業(yè)或有可能大展身手。

2.物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片

2015年，全球物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場規(guī)模已達5982億美元，有預測表明，到2023年全球物聯(lián)網(wǎng)市場將進一步達到7242億美元，即2016—2023年的復合年增長為13.2%。進一步而言，2025年將有750億個設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)連接，制造產(chǎn)品的工廠、供應鏈的所有領(lǐng)域乃至帶有傳感器的洗碗機都將是物聯(lián)網(wǎng)的增長點。如前所述，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片可能是今后5—10年增長最快的芯片之一，其中單芯片MCU、集成MCU、無線的單芯系統(tǒng)級芯片(SOC)等是長年致力于開發(fā)系統(tǒng)級芯片的日本半導體企業(yè)所擅長的技術(shù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)可望成為又一個牽引日本半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力，日本可能成為比較理想的物聯(lián)網(wǎng)芯片生產(chǎn)基地。

3.機器人芯片

機器人需用IC芯片來收集和處理信息，控制電機和執(zhí)行器，以及與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等。隨著全球機器人銷量增加，加上每臺機器人使用芯片數(shù)量的增加和對更先進芯片的需求增長，機器人市場有望產(chǎn)生顯著的芯片需求。日本有專家認為，“機器人產(chǎn)業(yè)不僅是日本發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵支柱，也是可望引領(lǐng)日本半導體產(chǎn)業(yè)增長的關(guān)鍵應用領(lǐng)域?！比毡鹃_發(fā)機器人芯片的一大優(yōu)勢在于，其半導體企業(yè)可以從早期開發(fā)階段就與最先進的機器人企業(yè)合作，共同開發(fā)最先進的機器人芯片。

早在20世紀80年代，日本即被稱為“機器人王國”，至今在全球機器人及其關(guān)鍵零部件領(lǐng)域仍占領(lǐng)先地位，機器人已成為日本的一大出口工業(yè)產(chǎn)品。2015年，安川電機、發(fā)那科、川崎重工、不二越等日本機器人企業(yè)的銷售量占全球工業(yè)機器人銷售量的比例高達54.5%，在高精密減速器、力傳感器等產(chǎn)品市場上的占比更高達90%。而且，近年來，隨著日本大力開展“機器人革命”，其國內(nèi)市場對服務(wù)機器人的需求增長將大大超過工業(yè)機器人。領(lǐng)先的生產(chǎn)技術(shù)和廣闊的消費需求，將從供給和需求兩方面推動日本的半導體產(chǎn)業(yè)更快發(fā)展。

4.半導體材料技術(shù)

各行各業(yè)的技術(shù)發(fā)展都立足于材料，特別是基礎(chǔ)性材料。材料技術(shù)的特點在于，它不是靠“砸錢”就能很快發(fā)展起來的，需要經(jīng)過漫長年月的反復研究與煉制，半導體產(chǎn)業(yè)所需的重要材料更是如此。

截至目前，在 14 種半導體重要材料方面，日本均占有50%甚至更多的份額，是全球最大的半導體材料出口國，特別是在硅晶圓領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢。硅晶圓是制造各種芯片的基礎(chǔ)，是技術(shù)門檻極高的尖端高科技產(chǎn)品，全球只有十數(shù)家企業(yè)能制造。

全球前五大硅晶圓供貨商分別是日本信越半導體(市場占有率27%，其單晶硅可達到純度99.999999999%、即所謂“11個9”的水平，制造技術(shù)遠超其他企業(yè))、日本勝高科技(26%)、臺灣環(huán)球晶圓(17%)、德國Silitronic(13%)、韓國LG(9%)，這意味著日本制的硅晶圓占全球市場的一半以上(53%)，尤其是這兩家日本企業(yè)生產(chǎn)的200—300毫米的大尺寸硅片，占全球市場的70%以上。

綜上可見，經(jīng)過20世紀80—90年代的日美半導體戰(zhàn)爭，日本半導體產(chǎn)業(yè)(包括設(shè)備和材料產(chǎn)業(yè))沒有被擊垮，也沒有中斷其堅持趕超美國的努力。經(jīng)過多年來的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革，日本半導體產(chǎn)業(yè)不斷摸索“新興應用領(lǐng)域”，另辟蹊徑，彎道超車，展開了新一輪技術(shù)創(chuàng)新的進程。

當前，以半導體芯片為代表的“核心技術(shù)”競爭成為大國科技競爭的制高點，科技競爭又成為大國戰(zhàn)略博弈的制高點。對于美國來說，它所有的尖端武器裝備都建立在極其先進的芯片技術(shù)基礎(chǔ)之上，以芯片技術(shù)為代表的“核心技術(shù)”的壟斷地位，是美國全球霸權(quán)的基石，它一定會緊抓不放。

對于中國來說，以芯片為代表的“核心技術(shù)”則是抓住并用好新一輪科技革命機遇的重要抓手，也一定要緊抓不放。眾所周知，中國曾因為一再錯失科技革命機遇而陷入落后挨打的悲慘局面，如今中國正努力追趕新一輪科技革命機遇并取得巨大成就。美國不愿意看到中國迅速發(fā)展，把中國定位為“戰(zhàn)略競爭對手”，力圖在核心技術(shù)上扼制中國，其戰(zhàn)略目標就是干擾和阻擋中國抓住用好新一輪科技革命機遇的前進步伐，并妄圖使中國再次淪為歷史上那個錯失科技革命機遇的國家。為此，我們一定“要像抓‘兩彈一星’那樣狠抓以IC為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)”，既要分秒必爭，努力奮斗，又要克服急于求成、盲目跟風、輕率投資的浮躁情緒，要“有所為有所不為”；既要立足國內(nèi)，又要積極開展國際交流合作。

另外，日本另辟蹊徑、彎道超車、發(fā)展專用集成電路的做法表明，不宜認為只要不計成本地“砸數(shù)十億美元”就能把CPU等超大市場規(guī)模的高端通用芯片一下子搞上去，而要對芯片行業(yè)“山有多高，水有多深”具備洞若觀火的預見能力，選準真正有能力承擔“數(shù)十億美元”投資的、具備綜合技術(shù)知識經(jīng)驗和協(xié)調(diào)能力的技術(shù)團隊，集中力量追趕發(fā)展高端通用芯片，同時大力發(fā)展所需投資要小得多的MCU、物聯(lián)網(wǎng)芯片等“(目前的)專用芯片”，若干年后它們很可能轉(zhuǎn)化為超大市場規(guī)模的“(將來的)通用芯片”。中國還要促使芯片“需求側(cè)”積極支持國產(chǎn)芯片擴散的商業(yè)化過程，進而通過大數(shù)據(jù)洞悉各種芯片的市場需求，錘煉“芯片 X”的綜合能力和創(chuàng)新思維。