2024年第九届深圳国际无人机展览会
世界数字城市大会
全国无人机行业协会联席会议机制
协会公告
您当前所在位置:首页 > 行业资讯 > 资讯速递 > 正文

国运之战:回顾半导体发达地区的兴衰成败(中篇)

2018-04-20 08:42:47来源:科技红利及方向型资产研究 作者:ltting 点击次数:1878次字号:|
在日美竞争中,美国人一度几乎错失了一个时代,但从1986开始,美国人就利用均衡政策对日本进行限制:日本人强大,就扶持韩国人抗衡;韩国人强大,就借助台湾人制约,保持着在全球半导体竞争中的均衡优势。2012年7月镁光科技收购日本尔必达,才终结了美日长达50年的恩怨情仇。

大国启示录-韩国,DRAM和半导体工业产值在全球市场占有率中的发展趋势:殖产兴业的财阀制度,产业链横向、纵向一体化,广阔的战略纵深-大国市场;独立自主的技术研发体系。

越南战争爆发,美国开始扶持韩国人,1969-1980年,十年时间初步建设韩国半导体工业体系,完成对中国人的追赶。1980-1986年,韩国人通过对国内市场的保护,完成企业本土化的过程。1986-1997年的第二次DRAM世界大战-日韩半导体战争,在美国人的倾力扶持下,韩国人全面崛起为全球半导体大国。1998-2010年的第三次DRAM世界大战-韩台半导体战争,韩国人完成了核心技术的“美国基因”转型为“独立自主基因”,自此,韩国成为仅次于美国的全球半导体强国。

图:大国启示录:韩国-DRAM和半导体工业

韩国半导体工业起步最早源于日本人的帮助。1969年,日本东芝帮助韩国人建设晶圆厂。同年,三星通过为三洋代工12英寸黑白电视机、洗衣机、冰箱等产品,第一次进入半导体电子产业。1975年在三洋完成对三星的技术转移后,韩国政府修改外资投资法规,坚持不对合资企业开放本国市场,最终迫使日本三洋等日资停止了在韩国投资,全面退出韩国市场。

虽然无耻了点,但对于当时国小民弱的韩国人而言,为建设强大的国家工业体系,似乎所做的一切又都是“高尚”的。直到今天,韩国人依旧严密的保护着本国国内市场。思密达,我的还是我的,你的也是我的,嘿嘿。

1973年韩国将半导体电子列为六大战略产业之一,成立国家科学技术委员会和国家投资基金,引导高新技术发展(资金主要来自美国)。针对韩国产业技术薄弱的状况,工贸部提出电子零件六年国产化计划,由国家设置科研机构,培训半导体工程师,初步形成韩国人在半导体专业人才方面的培养。

1974年曾任职于摩托罗拉的韩裔半导体工程师姜基东回到韩国,与通用电气合资,成立韩国第一家半导体企业-韩国半导体(Hankook半导体)。三个月后,三星收购了姜基东手里50%的股权。1978年,韩国电子技术所通过与美国硅谷的公司合资,建造韩国第一条3英寸晶圆生产线(比中国台湾工研院晚2年),并在1979年生产出16K DRAM,这是韩国人第一次掌握超大规模集成电路VLSI技术。

韩国在美国技术扶持下,DRAM技术取得突破,瞬间反超中国大陆,韩国人直接从16K DRAM起步,十年时间,韩国人初步建立完整的半导体工业体系。

1980-1985年,韩国人在美国人扶持下,仅仅用了5年时间,快速取得并掌握16K、64K、256K DRAM等关键技术的研制,一举超越中国人过去三十年的所有努力。这一时期,美国人对于韩国人的援助超过20亿美金。

韩国三星,关键技术来自美国-镁光科技,关键设备也获得美国人全力扶持。1984年镁光科技向韩国三星转让256K DRAM量产技术,同时美国西翠克斯(CITRIX)公司向三星转让高速处理金属氧化物MOS的设计技术。

韩国现代(后为海力士),1984年美国人将16K、64K SRAM技术转让给现代电子。1985年美国德州仪器向现代转让64K DRAM的生产工艺流程,全面提高现代的半导体生产工艺技术。

由此,韩国人开始具有了和日本人竞争的资格了,并完成从追赶中国人到超越中国人。

1986-1997年,第二次DRAM世界大战-日韩半导体战争爆发。面对日本人的闪电战,韩国人根本无力抵抗,三星一年亏损高达3亿美金。1986年,英特尔和IBM紧急动员,联手对三星进行技术和经济扶植。同时依据《美日半导体协议》对日本人的约束,美国人对韩国人放开美国国内市场,韩国半导体企业迅速在美国国内市场占据30%的DRAM市场份额,仅仅一年时间,1987年三星实现扭亏为盈,度过最艰难和危险的时刻。

就这一点,日韩半导体战争就已经不再是单纯的科技战争,已经涵盖政治、军事、经济等国家层面的大政方针。就这一点,DRAM内存已经不仅决定一个国家半导体工业的命运,更决定一个国家能否成为科技大国、强国的命运。

有了美国人的帮助,韩国人获得了很多东西,技术上获得16K、64K、256K DRAM等核心技术,获得CMOS生产制程工艺和流程等;利用《美日半导体协议》获得战略纵深,美国人对韩国人开放当时全球最大的消费市场-美国国内市场。客观而言,韩国半导体工业发展历史中,美国人对韩国人的倾力扶持,这一点几乎是不可以借鉴和复制的。但是,在整个日韩半导体战争中,韩国人在国家策略、科技红利投入等方面,仍有许多值得我们借鉴的地方。

第一,构建韩国人版本的“官产学”三位一体,殖产兴业的财阀制度。

1986年,在美国顾问建议下,韩国政府举国之力,重金研制DRAM,并将4M DRAM列为国家项目。由韩国电子通信研究所(KIST)牵头,联合三星、LG、现代和韩国六所大学,一起对4M DRAM进行技术攻关,目标是到1989年,开发并批量投产4M DRAM,完全消除与日本人的技术差距。该项目三年中的研发费用高达到1.1亿美金,韩国政府承担其中57%的投资。由此,韩国人版本的“官产学”一体成型。

在全球半导体工业发展历史中,依托政府、企业、科研院校力量完成重大国家项目的攻关和突破,无论美国、中国和日本,韩国人是最为极致的,非常类似于日本明治维新时代的“殖产兴业”的财阀制度。客观而言,在举国体制进行重大项目攻关上,韩国人的“殖产兴业”财阀制度,其效率是大大优于日本人的“官产学”三位一体,恐怕也只有中国的新时代中国特色的社会主义制度能够相比较。

第二,加大科技红利之有效研发投入,压强原则,快速提升压强系数,对重点项目重点攻关。

从1990年开始韩国三大企业重金投入,建立了完善的赶超日本DRAM产业的研发体系。三星建立26个研发中心,LG建立18个,现代建立14个。与之对应的是,研究费用成倍投入,1980年三星在半导体领域的有效研发投入仅有850万美金,到1994年已经高达9亿美金。在专利技术方面,1989年韩国的专利技术应用有708项,1994年已经上升到3336项。

科技红利投入,特别是有效研发投入,使得韩国人仅仅用5年时间,就完成对日本人的追赶,仅仅用3年时间,就完成对日本人的超越。三星第一块64K DRAM投放市场时是1984年,比日本人足足晚了40个月;第一块256K DRAM投放市场时是1986年,比日本人晚了24个月;但第一块1M DRAM投放市场时是1986年,比日本人只晚了12个月;而1989年三星第一块4M DRAM与日本人几乎是同时投放市场的。到1992年,三星开始领先日本,推出全球第一个64M DRAM产品。

而同时期的日本半导体工业,从1985年开始日本经济进入泡沫化,全民炒房。1985年日本人砍掉了40%的设备更新投资和科技红利投入,1986-1987年日本人有效研发投入从4780亿日元降低到只有2650亿日元,下降幅度达80%,这就给韩国人反超的机会。这就是大家所熟悉的,韩国人在半导体领域的所谓的第一次“反周期投资”。

从1992-1999年,韩国人通过持续科技红利之有效研发投入进一步夯实64M DRAM胜利果实的基础上,通过压强原则,扩大对日本人的竞争优势,完成了从追赶到超越的大逆袭过程。

1990年,16M DRAM,韩国人推出的时间滞后于日本人3个月。1992年,64M DRAM,韩国人略微领先于日本人,到1998年,韩国人全球第一个开发256M DRAM、128M SDRAM、128M FLASH。到1999年,韩国人全球第一个开发1G DRAM。

我们在《科技红利大时代》中,首次提出科技红利、有效研发投入和压强系数等科技红利的研究思想。从科技红利思想的角度,我们看看韩国人又是如何通过提高压强系数,实现对日本人的逆袭。

通过上图,我们可以清晰看到,1992年韩国人64M DRAM略微领先于日本人和美国人成功研制后,韩国人并没有停下科技红利之有效研发投入,1993年反而通过压强原则,重点攻击,科技红利之有效研发投入同比增长70.19%,巩固对日本人的领先优势。1995年韩国人再次快速提升压强系数,科技红利之有效研发投入再次大幅度提升,同比增速高达96.82%,之后1996-1997年连续两年保持高位压强系数状态。这才有了1998年128M SDRAM、128M FLASH、256M DRAM、1G DRAM的全球第一个推出市场,从而完美的实现大逆袭。

第三,产业链垂直一体化,加强上游设备和电子化学品原材料的国产化。

上世纪90年代,韩国政府主导推出总预算2000亿韩元(2.5亿美元)的半导体设备国产化项目,鼓励韩国企业投资设备和电子化学品原料供应链。韩国工贸部在汉城南部80公里的松炭和天安,设立两个工业园区,专门供给半导体设备厂商设厂。为了获取先进技术,韩国人以优厚条件招揽美国化工巨头杜邦、硅片原料巨头MEMC、日本DNS(大日本网屏)等厂商,在韩国设立合资公司。

由此,韩国人半导体产业链上游关键设备和电子化学品原材料初具规模。

第四,产业链横向扩张,从存储器芯片到CPU芯片、DSP芯片等。

以三星为例,通过与美国、欧洲企业建立联盟合作关系,三星在DRAM之外,获得了大量芯片产业资源:从美国SUN公司引进JAVA处理器技术;从法国STM(意法半导体)引进DSP芯片技术;从英国ARM引进音视频处理芯片技术;与日本东芝、NEC、冲电气(OKI)展开新型闪存FLASH方面的技术合作等。

客观而言,产业链横向扩张对于中国是很难复制的,因为西方列强根本不会对社会主义中国输出半导体集成电路芯片的核心技术,即使我们溢价用巨额资金购买也是诸多困难。但坚持产业链的横向扩张,这是成为半导体强国的必经之路。

1992年三星全球第一个成功研制64M DRAM。64M DRAM,硅片直径为200-250mm,芯片面积为135mm2,集成度为140000000,采用的主要技术为超净技术和3.3V低电压化技术。在集成度方面,韩国人是日本人的360%。

依靠64M DRAM,三星超越日本NEC,首次成为全球第一大DRAM内存制造商,之后连续25年蝉联世界第一,成为全球半导体内存市场第四个霸主。

到1996年三星的DRAM芯片出口额达到62亿美金,居世界第一,日本NEC居第二。现代以21.26亿美金居第三位。LG以15.4亿美金居第九位。不到十年时间,韩国人一举打垮日本人,牢牢占据了全球半导体内存市场。

至此,韩国人全面崛起于日韩半导体战争,成为全球半导体工业大国。我们再次回顾韩国人崛起的历史过程。

 1968-1980年,在美国人帮助下,韩国人完成对中国的追赶,初步建立了半导体工业体系。半导体工业产值从不足2000万美元,增加到15亿美金以上。半导体出口产值从300万美金,增加到11亿美金以上。

1980-1985年,韩国人在美国人扶持下,仅仅用5年时间快速完成并掌握16K、64K 、256K DRAM的关键技术的研制,一举超越中国人过去三十年的所有努力。这一时期,美国人对于韩国人的援助超过20亿美金。5年时间,韩国半导体工业产值达41.87亿美金,期间增长176%;韩国半导体出口产值达25.33亿美金,期间增长113%。

1986-1997年,第二次DRAM世界大战-日韩半导体战争爆发。美国人“扶韩抗日”,在美国人全力扶持下,特别是1985、1991年《美日半导体协议》的签署,到1994年韩国人在64M、256M DRAM完成对日本人的从追赶到领先。这一时期,韩国半导体工业产值超过225亿美金,期间增长437%;韩国半导体出口产值131亿美金,期间增长418%。韩国人完成从半导体发展中国家到全球半导体大国的转变。

1998-2010年的第三次DRAM世界大战-韩台半导体战争,韩国人完成了自身DRAM核心技术的“美国基因”转型为“独立自主基因”,最终实现了从半导体大国蜕变为半导体强国。在这一时期,韩国人主要的成功经验有:

第一,挺进中国大陆市场,构筑广阔的战略纵深。

如同日韩半导体战争中,美国人放开美国国内市场给韩国人一般。挺进中国大陆市场,韩国人具有了广阔的战略纵深。

我们以海力士为例:

陷入1997年东南亚金融危机的韩国海力士(Hynix),以3.8亿美金的价格,将TFT-LCD部门整体售给京东方,海力士就此专注于DRAM领域,并获得宝贵的资金和中国市场。2004年,海力士和意法半导体在无锡设立12寸晶圆厂,项目总投资20亿美金。其中,海力士和意法半导体出资10亿美金,主要是2亿美金的二手设备折价、5.5亿美金现金和2.5亿美金股东贷款。另外10亿美金由无锡市政府承担。另外,在20亿美金总投资之外,无锡市政府还承担厂房建设,无锡市政府一共出资3亿美元建设两座占地54万平方米,面积32万平方米的晶圆厂房,租赁给韩国海力士及意法半导体使用。

2006年海力士90纳米技术生产的8英寸晶圆顺利下线,合格率超过95%。工商银行江苏分行牵头,11家中资银行、9家外资银行组成贷款团对无锡海力士项目放贷5年期的7.5亿美金贷款。

海力士拿着韩国利川工厂淘汰的8英寸晶圆设备,依靠中国资金、土地、工人和中国市场,用区区3亿美金撬动了一项20亿美金的投资。

面对东南亚危机,依托中国市场战略纵深,韩国人仅用2年时间就恢复了元气。特别是海力士,2000年,DRAM整体月产量由第三季度的6500万颗,第四季度就快速扩增到8000万颗,增长了23.07%,同时128M以上产品的生产比重由20%提高到36%。

128M DRAM:3个月内,月产量由650万颗提高到1400万颗,增长了115%。

256M DRAM:4个月内,月产量由40万颗提高到140万颗,增长了250%,生产比重由2.4%提高到6%。

2008年全球金融危机爆发后,一年时间内,全球DRAM产业累计亏损超过125亿美金,台湾省DRAM产业更是全线崩盘。南亚科,从2007年起连续亏损六年,累计亏损1608.6亿元新台币(49亿美金)。华亚科技从2008年起连续亏损五年,累计亏损804.48亿元新台币(24.4亿美金)。这两家由台塑集团投资的DRAM厂,一共亏损2413.08亿元(73亿美金)。其他台湾DRAM企业亏损分别为,力晶亏损565亿元,茂德亏损360.9亿元。台湾五家DRAM厂几乎每天亏损1亿元,合计亏损1592亿元新台币(48亿美金)。

反观韩国人,依托中国大陆市场的战略纵深,凭借无锡海力士的投产,海力士仅仅一年时间就恢复元气。2009年第一季度,海力士净亏损为1.19万亿韩元(9.33亿美金),2009年第二季度,净亏损仅为580亿韩元(0.45亿美金)。到2009年下半年,海力士扭亏为盈。2010年第一季度,海力士净利润暴涨到7.38亿美金。2010年全年,海力士全球销售额达到12万亿韩元(107亿美金),净利润高达26.7亿美金。

金融危机中,依托中国大陆市场,韩国人化“危”为“机”。随后,海力士又向中国商务部提出,增资15亿美金再建一座12寸晶圆厂(80纳米工艺)并迅速通过审批。这就是韩国人所谓的“反周期投资”。

再比如,三星,依托中国大陆市场纵深,在“韩日NAND FLASH战斗”中,彻底打垮老对手日本东芝。

2011年韩国三星与日本东芝在NAND FLASH领域展开全球竞争。当时三星在韩国华城(Fab12、Fab16)、器兴(Fab14)和美国德州奥斯汀,共有4座NAND FLASH 12英寸晶圆厂,年产能450万片晶圆。为了拉开与东芝的差距,三星决定新建NAND FLASH工厂。

经过谈判,三星最终选择落户中国西安,项目总投资300亿美金,分三期建设。西安市为此项目提供了巨额补贴,包括:1、三星需要的130万平方米厂房,由西安市建设并免费提供1500亩土地。2、西安市每年向三星补贴水、电、绿化、物流费用5亿元。3、西安市财政对投资额进行30%的补贴。4、西安市对所得税征收,前十年全免,后十年半额征收。同时西安市还承诺,将为项目修建高速公路和地铁等交通基础设施,总的补贴金额保守估计在300亿元以上。

我们需要注意的是,2011年三星半导体全球销售金额也不过才285.63亿美金,300亿美金总投资的西安项目对于“韩日NAND FLASH战斗”的意义之重大性,不言而喻。当三星的西安项目落成之后,2016年东芝就过不下去了,2017年东芝不得不出售存储部门。韩国人几乎是不费吹灰之力就赢取了这场“韩日NAND FLASH战斗”,这就是韩国人的“反周期投资”。

今日,还有多少人记得,NAND FALSH是日本人发明的呢?

早在1980年,日本东芝的藤尾增冈招聘4名工程师启动一个秘密的项目以研发下一代存储芯片,实现存储大量数据,并且让用户可以买得起。藤尾增冈声称:“我们知道只要晶体管在尺寸上降下来,那么芯片的成本也将会下降。”很快推出了一款EEPROM的改良产品,记忆单元由1个晶体管组成。在当时,常规的EEPROM每个记忆单元需要2个晶体管,这个小小的不同对价格带来了巨大的影响,日本人将这个芯片称为FLASH,这个名字也是因为芯片的超快擦除能力,FLASH芯片基于NAND技术,这一技术可以提供更高容量的存储,并且更容易制造。1989年,东芝首款NAND FLASH上市。

对中国大陆市场战略纵深,日本人又是如何态度?嗯,从小泉纯一郎到现在的安倍,他们天天忙着来种花家闹事,比如钓鱼岛。钓鱼岛主权自古以来就属于中国人的!

 中国大陆市场这一广阔的战略纵深,在2008年全球金融危机,使得韩国人仅仅一年时间就恢复元气进而彻底打垮台湾人,在全球半导体存储器的垄断地位一直延续至今。

全球半导体产业的竞争,已经不仅是科技的竞争,更是涵盖政治、经济等综合实力的国运之战。具有一个广阔的战略市场纵深,意义是非凡的。这一点韩国人并不会告诉你,他们只会说,这叫“反周期投资”。没有中国大陆市场战略纵深,韩国人敢这么玩“反周期投资”吗。作为产业研究员,作为种花家新一代的半导体人,我们不能够人云亦云,简单的复制别人的观点,要独立自主的思考和分析。

第二,国家力量出手,进行12寸晶圆、设备等大投入,并完成内存核心技术的“独立自主”化。

面对东南亚金融危机,韩国政府出台四年计划,投资2650亿韩元(2亿美金),引导企业向高性能CPU处理器、12寸晶圆设备等尖端领域发展。

在韩台半导体战争初期,面对美国人全力扶持台湾人,挑起Rambus和DDR DRAM内存标准战争,韩国人由此完成DRAM内存核心技术从“美国基因”转型为“独立自主基因”。

2002年英特尔主推Rambus内存完败于DDR DRAM内存,DDR DRAM成为市场主流标准。韩国人完成了核心技术的“独立自主”化,随后在512M GDDR4、JEDEC标准8G DDR2 R-DIMM、50nm 1G DRAM、60nm 1G DDR 800MHz基础模块、全球最高速200MHz 512M Mobile DRAM、30nm 64G NAND FLASH、全球最高速MobileLPDDR2、MetaRAMtm技术16G 2-Rank RDIMM、40nm DRAM、44nm DDR3 DRAM等,创造无数个全球第一。这是韩国人在全球DRAM内存产业最辉煌的时期。

由此,三星和海力士成为韩国半导体,乃至全球半导体内存市场的两大豪门,双寡头垄断格局由此奠定。

纵观韩国半导体工业发展历程,起步发展于第一次全球半导体硅含量提升周期,在美国人扶持下,韩国人快速分享PC电脑快速普及的时代。在第二次DRAM世界大战-日韩半导体战争中,第三次DRAM世界大战-韩台半导体战争中,韩国人充分分享第二次、第三次全球半导体硅含量提升周期所带来的笔记本、手机、家电、智能手机等快速普及的市场红利。

经历了两次全球DRAM世界大战洗礼的韩国人,具有了独立自主基因的核心技术体系,依托中国大陆市场战略纵深,2010年至今,韩国人依旧牢牢掌控全球内存市场,无人能够撼动其在全球半导体存储器芯片市场第一霸主的地位。

关键词:半导体 韩国 三星