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股市分析:半导体产业转移背后的逻辑!

薄荷女生| 2018-12-22 23:00 阅读 903 评论 0

从历史进程看,全球范围完成两次明显的半导体产业转移:第一次,二十世纪70年代从美国转向日本,第二次,从80年代末期转向韩国与中国台湾,目前看到各种资料都在说半导体产业正在发生第三次转移即转向中国大陆。所以这篇文章的主题就是探讨半导体产业转移背后的逻辑是什么?——日本、韩国、中国台湾是如何抓住机遇发展半导体产业的?

半导体产业链

从行业上下游关系的角度来看,半导体产业链可以分为主产业链和支撑产业链,其中主产业链包括半导体产品的设计、制造和封测这三个环节,而支撑产业链主要指的是为设计环节服务的EDA工具和IP核以及为制造和封测环节服务的材料和设备。

其中,主产业链又可以分为IDM(垂直整合)和垂直分工两种模式,这两种模式分别有各自的优点:

IDM是指将设计、制造以及封测都集于一身的半导体公司,这样可以有效的整合产业资源,做到效率最大化。从历史发展的角度来看,半导体产业在美国最初起源之时的模式就是IDM模式,包括Intel、TI 以及后来居上的Samsung等公司。

垂直分工指的是将设计、制造和封测以及相关的产业彼此分立,相关的企业只负责对应环节的完成。这样做的优势是当研发成本提升的时候,可以最大的发挥龙头企业的优势,节省相关上下游产业的研发费用和时间成本。在上个世纪80年代末,随着技术节点的不断演进,规模较小的IDM公司已经无力承担制造芯片所需要的高昂成本,专职代工的台积电此刻就应运而生,后来联电、中芯国际以及专职封测的日月光等公司也是时代发展的产物。

资料来源:浙商证券研报整理

第一次半导体产业转移:20世纪70年代,美国到日本

“根据日本东芝(Toshiba)在2017年9月20日晚间的公告,确定将旗下半导体部门出售给由美国贝恩资本(Bain Capital)所领军的“美日韩联盟”,价格为180亿美元(约2万亿日元),预计在2018 年3月底之前完成所有的出售计划,使东芝能获得充足的营运资金,避免遭到股票遭到东京证交所下市。”当初看到这则新闻的时候,其实我心里没有半点感觉,最多就是东芝的移动硬盘质量真是超级棒,为什么要出售?

东芝的没落和它的战略失误有很大的关系,当然运气也是一部分原因。

2006年东芝以54亿美元收购美国西屋电气公司,这比原定价格高了将近3倍。东芝之所以这么大手笔投入,目的是拿到美国先进的核电技术,进而攻占核电站建设市场。没想到,2011年日本爆发了福岛核电站问题,导致全世界范围内开始讨论核电站的安全问题,很多国家陆续停止了核电站的计划。后来,东芝核电站部门,反而成了亏钱的无底洞。

2018年6月1日,东芝宣布,已完成出售旗下半导体公司(TMC)的交易,售予贝恩资本牵头的日美韩财团组建的收购公司Pangea。尽管东芝对Pangea拥有40.2%股份,但大股东已易主贝恩资本。

据IC Insights此前公布的2018年第一季度全球前十五大半导体公司(以销售额计算)名单中,东芝半导体是唯一的一家的日本公司。然而在1993年,IC Insights发布的全球二十大半导体公司中有6家日本公司:NEC、东芝、日立、富士通、三菱、松下。

日本半导体产业曾经是如何崛起的?第一次半导体产业转移是如何发生的?

美国和日本半导体产业转移的故事最早应该是从上世纪50年代讲起。

当时美国为遏制共产主义,开始扶植日本,大规模的向日本转移先进技术,从1950年转移的项目不过22个,短短两年时间,转移的项目就已经翻了接近6倍,到了133个项目。

1953年,日本东京通信工业公司(Sony的前身)副社长的盛田绍夫从美国的西屋电气引进了晶体管技术,索尼并没有将晶体管用来做助听器,而是摸索出一个全新的应用领域——1955年索尼研制出全球第一台晶体管收音机。看到索尼的成功之后,日本公司纷纷开始引入晶体管技术,生产收音机出口美国。虽然日本跟美国在半导体在技术上有差距,但是日本凭借市场需求的创新,还是打开了美国的大门。1959年日本向美国出口半导体收音机达到了400万台,获得5700万美元。

日本第一款晶体管收音机TR-55

这也是日本半导体工业闯入美国的开始,六年之后的1965年, 日本的收音机输出量翻了6倍之多,竟然高到2421万台。除了收音机,电视机和电子计算器也凭借产品创新和物美价廉,成为日本企业撬开美国市场大门的利器。

当时美国半导体产业对日本的进攻其实毫不在意,反应更是迟钝,认为日本只是依靠成本优势,生产一些毫无技术含量的廉价收音机。更重要的是,当时美国半导体公司的精力重心是在满足军方的订单。20世纪60年代,美国军方对半导体工业产品的需求占全部半导体需求的一半,1965年,美国军方的订单就是当时整个美国半导体的28%,更是集成电路的72%。

在这期间日本利用美国的轻视,一边引进技术,一边提升效率。当时日本虽然能过研制出晶体管集成电路,但是量产技术还是一个大问题。1962年仙童公司为了能够给IBM提供稳定的货源,发明了平面光刻的技术,建立了第一家晶体管生产、测设以及封装的工厂。敏感的日本公司NEC立刻通过向仙童公司掌握这个核心技术,解决了晶体管的生产问题,当年的产量从前一年的50块到1.18万块。

在1960年代的国际大背景下,日本依然是美国积极扶持的对象。日本消费电子在美国市场获得成功的因素是多方面的,不仅因为其产品创新和性价比高,还与美国的政策有关。当时美国将电子产业的重心转移到了军用上,这为日本的民用电子产品提供了机遇。另一方面虽然日本紧跟美国,但是技术上差距巨大,根本不能同等竞争,所以通产省以保护幼稚产业的名义,采取严格的关税壁垒和贸易保护政策,在通产省的精心呵护下,日本的半导体企业开始起步。

日本半导体产业走向巅峰

1970年9月,美国IBM公司宣布将在其最新推出的大型机system/370 Model145的主内存上使用半导体存储器。于是在半导体集成电路产业,计算机存储器这一大市场诞生了。

大型机中将使用半导体存储器, 基于美国IBM公司的市场地位,半导体存储器开始替代磁芯,在半导体存储器中占据重要位置的DRAM内存芯片,成为一个巨大的市场。DRAM最早是美国IBM公司在1968年注册成为专利。但却是在英特尔推出1K DRAM 的 C1103芯片之后,才真正宣告了它的时代到来。

英特尔的第一桶金 i1103 1kb内存芯片

美国英特尔公司推出的容量为1KB(1024B)的存储器1103,实际上可以说是最早的DRAM产品。之后每隔3年都有容量翻4倍的DRAM产品被开发出来,并先后主导了市场。1KB时代的霸主是英特尔。然而到了4KB和16KB容量时代,德州仪器(Texas Instruments,TI)和美国MOSTEC公司分别成为了最大的供应商。

DRAM在以每隔三年容量翻4倍的速度更新换代的过程中,验证了摩尔定律,并推广到了全世界。

1971年,日本NEC紧跟英特尔步伐,也推出了自己的DRAM芯片,不过技术一直落后。所以,当日本听说IBM 开始着手开发第四代未来电脑,并将使用VLSI(超大规模集成电路)的技术,而日本仍在使用16K 的LSI (大规模集成电路)的技术,通产省立刻下决心进行技术研发。

当时,日本下决心集中精力突破进行技术赶超也可能和1972年的电子计算器的滑铁卢有关。1971年之前,日本卡西欧等的计算器风靡全美,占据市场差不多是全美市场的80%。1972年,美国拒绝提供给日本核心的IC集成电路,逼得日本企业大规模退出市场,份额更是直接降到了50%,1974年更是降到27%。(美国的这种套路最近在福建晋华身上又在上演,所以一定要掌握核心技术)

1976-1979年在政府引导下,日本开始实施具有里程碑意义的超大规模集成电路的共同组合技术创新行动项目(VLSI)。该项目由日本通产省牵头,以日立、三菱、富士通、东芝、日本电气五大公司为骨干,联合了日本通产省的电气技术实验室(EIL)、日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所, 共投资了737亿日元,用于进行半导体产业核心共性技术的突破。

设立VLSI技术研究所,其中通产省补助291亿日元,占39.5%,这几乎是当时通产省补贴支出的50%。

VLSI项目内的合作和赛马机制也是极为重要的,当时是有20%的项目是通用性,需要各个大企业一共派出100人进行合作开发,当时通产省官员等定期将竞争的人员组织到一起进行汇报,交流想法,相互促进,很多研究场地和设备都是相互开放公用的。除此之外,日本开发银行为日本的半导体企业提供一定的低息贷款,而同期的美国的利率是4%~5%;对美国企业更加不利的是,1969年之后,税法改革,资本增益税从25%上调到49%,整个硅谷的风险投资遭受重创,直到1978年,税率才下调至28%, 风险投资才开始再次兴起。

总体来说,VLSI项目还是很成功,持续了4年,取得专利1210项,商业机密347件,成果显著。1970年代日本对美国等外部的关键制程设备和生产原料依赖率达到80%,而到1980年代初,日本半导体制造装置国产化率达到了70%以上,为日后超越美国成为半导体业霸主奠定了基础。

在DRAM市场中,日本企业从20世纪70年代后期开始快速成长起来。1980年代初,日本在DRAM市场所占的份额超过了美国,跃居世界首位。在64K时代,最大的厂商是日立,256K时代是 NEC,1MB 时代则是东芝。1986年,日本厂商在 DRAM 领域的份额达到了80%。

1985年,英特尔从DRAM业务中退出,集中精力发展处理器事业。“实际上我们并不想退出,因为不管怎么说英特尔在创立时的初衷都是生产储存器的。”英特尔创始人之一,已故的罗伯特.诺伊斯先生曾这样遗憾的说到。

实际上,日本半导体公司在对美国的赶超之中,很难说是取得了明显的的技术优势,更多的是由于在市场的激烈竞争中,形成独特的生产能力,在生产过程中精益求精,尽量不生产劣质产品,而不是在最后剔除,成本控制极强,可以说物美价廉。(对产品质量和良率的极致追求,也为日后埋下被超越的种子)

日本正是在DRAM行业中战胜了美国,才成为半导体行业的霸主。

参考资料:

西村吉雄 《日本电子产业兴衰录》(作者:聪仔的成长股)