台积电,救得了日本半导体?

台积电,救得了日本半导体?
2021年10月24日 10:51 半导体行业观察

2021年6月1日,笔者受到日本众议院科学技术特别委员会的邀请,作为半导体行业的专家在陈述意见时,曾断言:“TSMC(台积电)是不会来日本的!”其理由如下:从TSMC的各地区销售额占比来看,日本仅占其4%(如下图1)。

图1:TSMC的各地区销售额占比(%),笔者根据TSMC的历史数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)

就TSMC而言,拥有Apple、AMD、Qualcomm等美国大客户,且这些大客户所占销售额约为60%~70%,然而对于美国提出的赴美建厂的要求,TSMC甚至提出了建设费用高昂、基础设施费用高昂等理由。无论是在日本还是在美国建厂,这些费用都是要花费的,然而在业务规模仅有4%的日本建设新工厂,对TSMC而言,实在没有合理的理由。因此,笔者在文章的开头做出了以上断言。

然而,在2021年10月14日TSMC的财报说明会上,其表示要在日本建设新工厂(2021年10月15日的日本经济新闻也有报道)。据日本经济新闻报道,TSMC在日工厂的工艺为22纳米~28纳米,预计索尼和电装会参与合作,计划在2022年动工,2024年开始量产。此外,据2021年10月14日的JIJI.COM新闻报道,建厂的总费用约为8,000亿日元(约人民币472亿元),其中,50%的费用为日本政府支出。

同时,岸田内阁总理大臣于2021年10月14日举行记者招待会时,表示:“今天新闻发布了坐拥全球尖端半导体的台湾企业一一TSMC要赴日建厂。因此,这有望提高我国半导体产业的重要性、提高半导体的自给率,还有助于提高经济安全。民间企业对于TSMC的1兆日元(约人民币590亿元)资金投资将会写入经济政策”。此外,笔者在NHK新闻中观看了此次发言的现场直播。

也许会有人说:“汤之上隆说谎啊!”(实际上,笔者的SNS上已经出现这样的留言)。虽然TSMC赴日建厂几乎是不可能的事情,但是,笔者的预测还是与事实出现了差异。因此,笔者甘心受到批评。

笔者无法理解,为何TSMC会做出如此不合理的决定。也许是出于某些政治因素的考虑。

对于无法理解的事情,怎么考虑都是无法理解,本文,笔者就TSMC在日建设新工厂后,工厂运营时的问题点,做出评论。首先,是半导体后段工序的问题。其次,如何确保和培养半导体技术人员。尤其是后者尤其是重要,要解决技术人员的问题,笔者认为,日本政府应该确立并实施花费十年一一数十年的时间培养半导体技术人员的政策。作为参考,笔者想在此介绍一下韩国推出的“K半导体构想”。

真的是在强化半导体供应链吗?

日本政府和经济产业省的相关人员在招徕TSMC赴日之时,强调:“出于保障经济安全的考虑,很有必要确保半导体供应链”。同时,大家也可以看到如今“半导体供应链”这一词语已经成为流行语。

如今半导体的重要性已经人尽皆知。甚至可以说没有半导体,就无法创建人类文明。但是,一直以来被日本忽视的半导体产业突然“从天而降”,即使周边都在强调“半导体供应链十分重要”,对于常年置身半导体行业的笔者而言也有点“丈二的和尚一一摸不着头脑”!

在TSMC赴日新建的工厂中预计生产的逻辑半导体究竟是如何制造出来的呢(如下图2 )。简单来讲,通过设计、前段工序、后段工序来实现半导体生产。

举例说明计划参加TSMC新工厂建设的索尼的CMOS图像传感器,索尼的CMOS图像传感器由Pixel、DRAM、逻辑半导体三种芯片贴合而成为最终产品。此处,索尼生产Pixel,DRAM是向美国的镁光科技等存储半导体厂家购买,逻辑半导体由TSMC代工生产。

图2:逻辑半导体的生产工艺。(图片出自:eetimes.jp)
图3:索尼的CMOS图像传感器。(图片出自:eetimes.jp)

的确,如果在日本熊本县设立TSMC新工厂,且从镁光的广岛工厂采购DRAM,即可以在日本国内同时采购三种产品。但是,三种产品的贴合工作(即作为封装的后段工序)在哪里进行呢。

专门从事半导体后段工序的有ASE、Amkor、JCET等OSAT(Outsourced Semiconductor Assemblyand Test)企业,他们在台湾、韩国、中国大陆以及亚洲其他地区设有工厂。如果在台湾ASE进行封装的话,索尼生产的Pixel、TSMC在日本生产的逻辑半导体等产品都需要再送往台湾。此外,在台湾ASE封装测试完成后的CMOS需要再送往位于中国大陆的鸿海精密工业(总部位于台湾)的工厂,再组装进苹果的“iPhone”等产品。

总之,即使TSMC赴日建厂,索尼的CMOS图像传感器还是需要历经日本→台湾→中国大陆的路程,才能组装进智能手机里。如此看来,即使TSMC赴日建厂、为索尼生产逻辑半导体,似乎没有起到强化半导体供应链的作用,对此,招徕TSMC赴日建厂的日本政府、经济产业省是如何考虑的呢?

接下来是更严重的问题一一半导体技术人员。

如何确保半导体工艺的技术人员?

据2021年10月12日JIJI.COM新闻报道,TSMC的新工厂预计要雇佣约2,000名员工。笔者认为,其中一半以上的员工应该是车间操作工。那么,作为运营新工厂的核心人员一一半导体工艺技术人员的规模应该会达到数百人的规模。日本如何确保这些核心人员呢?

日本的逻辑半导体在2010年前后发展到了65纳米一一45纳米,后来就落伍了。如下图4所示,是逻辑半导体的各代技术节点的生产国、地区,28纳米一一45纳米节点中,日本仅占5%,即还无法生产28纳米,仅能生产少许45纳米。

图4:逻辑半导体的各技术节点在各国、各地区的占比。(图片出自:eetimes.jp)

因此,日本不具有已经掌握了22纳米一一28纳米半导体工艺技术的技术人员,用以支持TSMC在日本建设的新工厂。对于日本人而言,这是一片未知的领域。那么,TSMC是否会向日本派遣数百名技术人员呢?应该不会!

TSMC在2020年一年内招聘了约八千名员工,于是在2020年年末其员工数达到了约5万6,000人。据2021年3月5日新闻报道称,TSMC计划在今年(2021年)新招约9,000人。对于TSMC而言,5纳米已经正式量产、3纳米已经开始风险生产、2纳米的研发正“渐入佳境”,此时会向日本派遣数百名的技术人员吗?应该不会!TSMC甚至会考虑把日本的优秀技术人员招到TSMC总部工作!

那么,计划在熊本县建立的新工厂将会如何启动呢?日本没有22纳米一一28纳米的技术。因此,TSMC应该仅会在建厂初期派遣一部分技术人员赴日。但是,后续就需要日本的技术人员来自行生产22纳米一一28纳米。至少需要招募数百名掌握半导体核心工艺的技术人员。这真的能够实现吗?

有多少半导体技术人员被裁员?

2010年日立制作所和三菱电机的合资公司一一瑞萨科技,与NEC电子合作后,更名为瑞萨电子,总员工数为4万9,200人左右,但是,在2012年近乎倒闭,被日本产业革新机构收购,欧姆龙出身的作田久男担任CEO和会长后,以工厂和工艺为中心进行了一场彻底的裁员大潮,结果,瑞萨的员工数在2020年末仅为1万8,753人。

此外,东芝的SoC(System on Chip,SoC业务的规模曾一度超过包括NAND型闪存在内的存储事业部)的事业部也几乎解散。虽然不了解其准确的员工数量,但是在2020年末时间点,铠侠(原东芝)的总员工数为1万3,600人左右,那么可以推算出同样数量的员工离开了东芝。

此外,员工近一万名的尔必达(ELPIDA)于2012年破产。于2020年决定撤退半导体业务的松下将北陆的三处工厂卖给了台湾Winbond Electronics(华邦电子)旗下的Nuvoton Technology(新唐科技股份有限公司)。

如此“俯瞰”日本的半导体产业,可以看出近十年来,至少有五万名半导体技术人员被裁员。也许其中一些优秀的技术人员已经加入了其他海外企业。此外,应该也有一些技术人员入职了一些设备厂家、材料厂家。另外,也有一些技术人员迫不得已而进入了其他行业。

那么,能否再次找回这些被裁员的技术人员呢?另外,还有一个问题一一这些被裁员的技术人员们已经上了一定年纪了。比方说,在2010年处于人生中年(40多岁)的技术人员如今已经50多岁,甚至接近退休年龄。这些技术人员能否在一个新的领域一一尖端半导体工艺中,生产出逻辑半导体呢?

2005年的“东京大学事件”

如上所述,为TSMC新工厂汇集数百名半导体工艺技术人员,是十分困难的。即使成功汇集了这些技术人员,未来还有更加严重的问题。

2005年东京大学发生了一件大事,被称为“东京大学Shock”。在大学生入学时,东京大学仅粗略地划分了“理科Ⅰ类”等学科。后来,在学生由二年级升入三年级时,学校进行了决定专业课的“升级分配”,当时,按照学生在一年级至二年级的基础课程的成绩排列顺序,安排了升级课程。

在20世纪90年代,电子、电气相关学科人气颇高、门庭若市。然而,在2005年前后,电子、电气相关学科人气下落,成为了“只要有意愿,谁都可进入”的学科。相关人员把这件事情称为“东京大学Shock”。此外,东京大学甚至担心电子、电气学科的招生人数低于学校的最低招生数。

以上情况不仅限于东京大学。虽然没有进行过调查,不过可以推测,其他的大学的电子、电气相关学科的招生人数应该在下滑,对于学生而言更易于入学。总之,以东京大学为首的日本大学的电子、电气院系曾经很难招到优秀的学生。

其原因在于2001年“IT泡沫”破裂时,日立、东芝、NEC等电机厂家进行了大规模的裁员。其中,所有的电机厂家(尔必达除外)撤退DRAM业务的影响最大。很明显,不会有优秀的学生进入这种夕阳产业的。

如此一来就出现了以下这种持续至今的恶性循环:电机厂家围绕半导体行业进行裁员→院系无法招到优秀的学生→大学的半导体研究室减少→立志成为半导体技术人员的学生减少。

TSMC就这样决定在这个无法培养优秀半导体技术人员的日本国设立工厂了!其新工厂应该不会在一两年内倒闭。工厂初期的启动会由台湾派遣的技术人员进行,后续的每一年应该会陆续招聘应届毕业生。

如果日本政府是为了“重振日本半导体产业”而招徕TSMC,那么仅仅协助建设了新工厂就“撒手”的话,着实令新工厂很为难。对日本政府而言,很有必要构建培养优秀半导体技术人员的教育体系。日本政府有责任和义务策定法案、践行法案。此外,希望日本政府了解践行法案至少需要十年乃至数十年的时间。作为参考,笔者想介绍一下邻国韩国的“K半导体战略”构想。

韩国的“K半导体战略”是什么?

2021年5月13日,韩国的文在寅总统出席了在三星电子平泽事业所召开的“K半导体战略”构想报告会,并表示:“务必要达成以下目标,稳固韩国全球存储半导体第一的地位,也要把韩国的逻辑半导体提高至全球最高水准,到2030年,实现综合半导体强国”。

此处的“K半导体战略究竟是什么”?(下图5)。首先,从首尔近郊京畿道的板桥到器兴、华城、平泽、天安、温阳南北一条线,其次,从京畿道的龙仁到利川、阴城东西一条线,最后再从龙仁到槐山、清州东南一条线,正好形成字母“K”的形状,这就是韩国称之为“K半导体Belt”的原因。

图5:韩国的“K半导体Belt”构想图。笔者根据2021年5月21日东洋经济日报制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)

以上这些据点的作用分别如下所示:首先,在首尔近郊京畿道的板桥设立Fabless据点,即“韩国Fabless Valley ”。其次,设立龙仁、华城据点用于生产材料、零部件、设备,预计还会增加天安。龙仁已经形成了SK海力士的“半导体群”,已汇集了50多家材料、零部件、设备企业。

此外,由于芯片的3D堆叠,未来半导体后段工序(封装)很有可能成为牵引摩尔定律的有效力量,槐山、温阳、天安是有力据点。

同时,韩国“K半导体Belt”的中心是全球半导体销售额TOP2的三星电子和TOP3的SK海力士。到2030年,两家公司的合计投资额预计达到50兆日元(约人民币29,500亿元),着实令人惊愕!

韩国政府的支援政策

为了实现“K半导体Belt”构想,韩国政府预计进行以下支援。

一,为实现半导体生产中心地的飞跃,支援扩大基础设施。

1-1)到2030年,计划在半导体行业投资约510兆韩元(约人民币27,540亿元,甚至更多),且政府对于半导体相关的研发和设施进行税收优惠。根据企业对研发的规模和技术内容,实施2%一一50%的税收优惠,根据企业的设备投资规模、设备技术水平实施1%一一20%的税收优惠。

1-2)为了支援增建8英寸晶圆Foundry工厂,为了支援对材料、零部件、设备、尖端封装设施的投资,预计新设一兆韩元(甚至更多)的“半导体等设备投资特别资金”。贷款利息减少1%,且归还贷款的期限五年内不变化,15年内分期偿还。

1-3)基础设施的支援,如确保十年间的用于半导体的纯水资源,支援50%的电力基础设施的建设等。

二,强化人才、市场、技术等半导体增长所需的基础。

扩大大学招生数量,支援学士、硕士、博士、专门教育等的所有课程,在2022年一一2031年十年间计划培养约36,000名半导体产业的人才。

三,强化应对半导体危机的能力

3-1)为支援半导体行业,已经开始讨论设立“半导体特别法”。包括特殊条例、培养人才、基础设施的支援、加速研发等。

3-2)为了保护技术,强化国家对M&A的审核、对核心技术的安全管理。

重振日本半导体产业,需要数十年

韩国把半导体视为基础产业。其中,入职三星电子被人们认为是社会精英的象征,且具有一定的社会地位。据说还有为入职三星的专门培训机构。即,与现在的日本不同,在韩国的半导体行业汇集了最优秀的人才。

此外,根据“K半导体Belt”构想,韩国计划通过在十年内扩大大学招生人数、新设学科等措施,培养3万6,000名半导体技术人员。

另一方面,在日本,2010年企业联盟结束以及国家项目“ASUKA”结束后,日本再无其他强化半导体的政策。而且,如上文所述,瑞萨裁员三万人,东芝的SoC事业部几乎“崩盘”,尔必达倒闭。

即,可以说当下的日本半导体产业正如二战后的荒原一般。要想获得重生,必须要构筑比韩国“K半导体Belt”还要大胆的长期战略。

如果,仅仅招徕TSMC赴日建厂后无其他努力行动,就如同仅仅贴了一张“创可贴”。如果日本政府真的想要重振日本的半导体产业,请要做好十年以上的心里准备。

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