【專欄】日本砸重金補貼半導體、吸引外資!真能喚得回產業失落的三十年?
【專欄】日本砸重金補貼半導體、吸引外資!真能喚得回產業失落的三十年?

1980至1990年代,是日本半導體產業的黃金年代,以1990年全球半導體前十大公司為例,日本公司共有六家入榜。

東洋的NEC名列第一,營業額達43.2億美元,同樣來自日本的東芝緊追在後,營業額為42億美元。

排名第三為美國摩托羅拉(Motorola,營業額35.4億美元),第四為日本日立(Hitachi,營業額35.2億美元),第五為美商英特爾(Intel,營業額31.7億美元),第六為日商富士通(Fujihsu,營業額26億美元),第七為美商德州儀器(Texas Instrument,營業額25.7億美元),第八為日商三菱(Mitzubishi,營業額21.1億美元),第九為來自荷蘭的飛利浦(Philips營業額19.6億美元),第十為日本松下(營業額18.3億美元)。

德州儀器TI
圖/ 翻攝德州儀器官網

彼時全球半導體產業的市場規模,無法與現今同日而語;1990年時,半導體產業規模很小,全球半導體產業營業額僅達505億美元,還不到2021年5559億美元的十分之一。前十大半導體公司,日本公司6家,美國公司3家,歐洲公司1家。

對日本半導體業如黑船事件的1986美日半導體協議,讓日本DRAM業幾乎灰飛湮滅

1990年的日本半導體產業如日中天;但可惜的是,倒推回4年前(1986年)日本在美國的要求下,簽下「美日半導體協議」。美國要求日本開放半導體市場,重點要求保證5年內,外國公司獲得日本20%的市占率,並且開放日本半導體產業的知識產權及專利。

美日這項半導體產業協議,埋下日本半導體產業衰敗的種子,使日本半導體產業逐步衰退。1989年日本在全球半導體的市占率高達53%,其次為美國市占率為37%,歐洲市占率為12%。

當時日本DRAM產業可謂一馬當先,市占率最高時達80%,美國英特爾、美光科技、摩托羅拉等DRAM生產商,不敵日本DRAM的競爭,英特爾、摩托羅拉後來放棄DRAM事業,僅剩美光科技持續經營DRAM。「美日半導體協議」簽訂的背景,是美國DRAM產業受到日本的強力競爭,美國政府不得不「出手」。

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圖/ shutterstock

走過80年代的風光日子,日本半導體產業逐步敗退。記憶體方面,DRAM大廠不敵韓國的競爭。1999年NEC記憶體部門,與日立記憶體部門,合併成立「NEC日立記憶體公司」,2000年改名為「爾必達記憶體公司」,2003年合併三菱電機記憶體部門。

由於日本東芝放棄DRAM事業,專注於NAND,因此爾必達成為日本唯一的DRAM專業大廠。爾必達有雄厚的DRAM技術基礎與不小的產能,可惜的是在經歷幾次DRAM產業不景氣的衝擊下,資金不濟只好於2012年2月申請破產保護。2012年5月,爾必達被美國美光科技收購,日本DRAM產業畫下休止符。

2003年4月,日本日立公司的半導體部門與三菱電機的半導體部門合併,成立「瑞薩科技(Renesas Technology)」。2010年4月,瑞薩科技與NEC半導體部門,透過業務整合成立「瑞薩電子(Renesas Electronics)」。瑞薩電子目前是日本第二大的半導體公司,僅次於從東芝分割出來的「鎧俠(Kioxia)」。

KIOXIA
圖/ 截圖自Twitter

「鎧俠」為NAND Flash記憶體公司,是目前日本半導體製程最先進的公司。瑞薩是系統IC公司,為IDM公司。基於投資效益的考量,瑞薩自家晶圓廠的製程在45奈米世代後,就停止發展更先進的製程。瑞薩有更先進製程需求時,則委託台積電代工。

縱然製造與DRAM領域均遭毀滅性打擊,日在半導體材料與設備仍有領先

日本在半導體產業的基礎深厚,可惜的是簽下「美日半導體協議」後,產業發展受到美國的「箝制」,記憶體被韓國超越,系統IC又無法與美國競爭。所幸日本在類比IC、功率IC還很強,缺點是沒有先進的系統IC。

2021年日本IC公司在全球IC產業的市占率僅6%,遠遜於美國的54%,也不敵後起之秀韓國的22%。

不過日本在半導體材料獨步全球,在半導體製造設備方面也在全球供應鏈中名列前茅,不容小覷。

在地緣政治的影響下,日本政府企圖重振往日半導體產業的氣勢,另一方面希望能加強在地生產以免有「斷鏈」的危機,因此不惜砸下巨資,投資半導體產業。

官方大手筆砸錢補貼研究、設廠,是否能成重振日本半導體產業強心針?

2021年會計年度,日本政府編列6170億日圓,對投資日本境內先進半導體的事業進行補貼,目前已敲定補貼台積電、鎧俠及美光科技在日本的設廠或擴廠。

2022年會計年度,日本政府再度編列大筆預算,投資半導體產業。日本政府將提供3500億日圓,投入美日合作研發新世代半導體的研究據點。日本期望最快能在2025年量產2奈米晶片。

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圖/ 台積電

對先進半導體的生產據點,日本政府將投資4500億日圓,除此之外對生產先進半導體所需要的材料與設備投資3700億日圓。

綜合2021年及2022年日本政府計畫投入半導體產業的金額合計達1.787兆日圓,以1:145匯率計算,這兩年日本政府對先進半導體的總投資額約為123億美元。

雖不能馬上擁有先進製程,美日補貼追趕終將取得關鍵生產技術與一定程度的產能

日本政府一方面邀請台積電到日本設廠,建立先進製程生產線,雖然目前台積電僅計畫導入12/14/22/28奈米製程,不過將來有可能升級到7奈米製程,端視市場的需求及日本政府的態度。

就算日本政府下定決心,也不能即刻拿下最先進的2奈米製程,因此在此時選擇與美國合作共同開發。不過目前美國公司中,英特爾計畫於2025年量產2奈米晶片,IBM則在2021年5月就發布成功開發出2奈米製程技術,不過這是仍在實驗室的成果,進入實際生產,恐怕還有很長的路要走。

日本挾在半導體材料及設備的優勢,政府投入大量金額,企圖另闢蹊徑「自主」切入2奈米技術,即使不能如期開發成功,在開發過程累積的經驗、知識將為日本半導體產業未來的發展帶來不錯的收穫。

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責任編輯:錢玉紘

關鍵字: #半導體產業
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AI 競爭全新戰場!美光 Mike Cordano:記憶體將成下一個企業戰略制高點
AI 競爭全新戰場!美光 Mike Cordano:記憶體將成下一個企業戰略制高點

從生成式AI訓練、推論,到代理式工作流程(Agentic Workflow)與未來的實體AI,資料流量正以指數級成長,讓記憶體從過去支援運算的配角躍升為決定AI效能與能源效率的關鍵角色。

全球知名的半導體與微電子技術分析機構TechInsights指出,AI競爭正逐漸從晶片算力擴展到記憶體架構設計能力,加速「Computational Memory」等新架構興起;在這波浪潮中,深耕記憶體與儲存技術數十年的美光科技,正與關鍵夥伴展開深度協同設計,包含攜手NVIDIA共同開發適用於新世代資料中心的低功耗記憶體技術,在AI基礎建設的新賽局中成為不可或缺的關鍵。

當GPU不再是唯一主角,記憶體為何躍上AI舞台中央?

過去,半導體的焦點多圍繞在晶片,例如CPU、GPU跟AI加速器等,市場普遍認為,晶片運算能力是左右科技產業發展速度的關鍵,但在進入生成式AI世代後,產業逐漸發現另一個事實:真正限制AI效能的瓶頸不是運算,而是資料能否快速被存取與傳輸。

從大型語言模型訓練,到AI推論、代理式工作流程(Agentic Workflow),甚至未來的機器人與自駕車,龐大的資料流量正持續推升對高頻寬、低延遲、高容量記憶體的需求,讓記憶體產業從過去相對標準化、以價格競爭為主的市場,逐漸轉變為AI基礎建設的重要核心。

「仔細觀察AI應用服務會發現,大多數工作負載都被頻寬限制。」美光科技全球業務執行副總裁Mike Cordano認為,記憶體是突破(頻寬)瓶頸的關鍵,也讓AI競賽從晶片算力升級到記憶體與儲存架構的系統級競爭。這樣的產業洞察,也正是Mike在歷經二十餘年的儲存產業資歷,加上四年半的創投生涯後,選擇加入美光的核心原因之一:在AI重塑產業結構的浪潮下,記憶體將成為這波成長最直接的動能所在。

美光 x 數位時代
美光科技全球業務執行副總裁 Mike Cordano
圖/ 數位時代

從零組件供應商到策略夥伴,記憶體共創時代來臨

AI的崛起,正在改變記憶體廠商與客戶的關係。

過去,記憶體產品多是標準化元件,客戶關注的是價格、供貨與規格;合作模式也偏向短期採購與交易導向。然而隨著AI系統規模愈來愈大,從資料中心、雲端平台到終端裝置,記憶體已經成為決定系統效能的重要關鍵,也因如此,越來越多企業將記憶體視為「策略性資產」,而非單純零組件。

Mike表示:「現在,我們跟客戶合作的時間跨度改變了,在產品正式上市前三到四年便開始合作,從系統架構階段就共同規劃未來需求。」例如,美光科技與NVIDIA共同研發的資料中心所使用的低功耗記憶體,便是雙方提前多年展開深度合作(co-design)的成果。

值得特別注意的是,美光科技除從技術層面與晶片製造商等夥伴共創產品,也在需求層面與客戶進行密切合作,例如,將過去較無約束力、期限僅一年的長期協議(LTA)轉變成為期五年、條款更具約束力的策略性客戶協議(SCA),藉此掌握客戶的未來需求,進而在技術層面做更深度的合作。Mike坦言,深度協同設計是高成本的投入,美光的做法是先廣泛進行市場感知,理解不同場域的需求方向,再與生態系統中的夥伴們展開客製化合作。

從裝置導向轉為Token導向,AI浪潮重寫記憶體成長模式

除了合作模式改變,更大的典範轉移是需求的改變。

Mike解釋,過去記憶體需求跟PC、手機跟伺服器出貨量息息相關,但在AI新世代,推動記憶體需求成長的核心不再是設備數量,而是AI模型所產生的運算與資料消耗量。「AI產業逐漸走向以『Consumption』或『Token』為主的新經濟模式,每一次的模型運算都需要消耗大量的記憶體跟儲存資源,這意味著,即使設備銷量成長趨緩,記憶體需求仍可能持續上升。」

更重要的是,AI應用正從資料中心外擴至手機、PC、自駕車與機器人等場域,儘管不同場域對記憶體的需求不盡相同,但是,Mike認為:所有AI裝置都存在三項共同需求:更快的速度、更大的容量,以及更高的能源效率。

正如Mike在受訪時提到的:「我們最大的挑戰,是如何與客戶和整個生態系保持高度一致,一方面創造供給與產能,另一方面持續推動技術創新。」可以預期,在接下來的五年,記憶體產業面臨的挑戰不僅僅是擴展產能,而是如何與客戶共同規劃需求、同步投入技術創新,而這也是美光科技積極經營AI生態體系的原因。

總的來說,AI帶來的改變,不只是算力提升,而是重新定義整個運算架構:過去,記憶體被視為支援運算的基礎元件;現在,則是決定AI效能、能源效率與創新速度的關鍵資源;當產業競爭從晶片性能延伸到資料流動效率,從裝置數量轉向Token消耗量,記憶體的重要性也將隨之水漲船高,對美光科技來說,這將是其從供應商走向AI生態系核心夥伴的關鍵角色轉變。

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