10.22 相親相殺:日韓電子製造業糾纏簡史

中國工業和信息化

周倩



讀而思

日韓產業攻防絕對不是一次突發事件,而是近40年來日韓電子製造業纏鬥的集中引爆,必將對兩國未來產業格局產生深遠影響,同時也為中國產業轉型升級之路提供了重要的經驗教訓。

周倩 本刊特約撰稿人

本文發表於《中國工業和信息化》雜誌2019年9月刊總第16期

近期燃起的日韓產業熱戰,始於日本在G20大阪峰會之後突然宣佈“加強對韓國的出口管制”。最初是針對光刻膠、氟化氫和氟化聚酰亞胺這3種半導體核心原材料,不久,日本政府決定將韓國從本國的貿易“白色清單”中移除,這表示日韓貿易即將喪失很多便利化條件,除了對韓國電子製造業立刻產生衝擊,很快也會波及韓國汽車製造業,這是韓國經濟另外一個主導產業。

韓國兩家主要的電子產業巨頭三星和LG,開始緊急在世界範圍內尋找替代的供應來源,但效果十分有限,外界普遍關注韓國經濟對此次貿易戰的損失究竟有多大承受力,韓國電子產業(甚至汽車產業)命脈的脆弱逐漸暴露在世人面前。

全球電子產業鏈上的歷史定位

歐美國家多次做過調查:20世紀人類最偉大的發明和發現是什麼?包括原子能、DNA雙螺旋、相對論等都是合適的候選,但排名第一的,一直是集成電路。毫無疑問,集成電路芯片是電子製造業的核心主體。當今全球電信產業的規模接近4萬億美元,沒有集成電路就沒有當代通信。過去50年,全球產業迭代升級的路徑方向始終遵循一個基本範式:現有產業+集成電路=新興產業。

如果在全球GDP的結構中扣除掉集成電路的部分,那麼,近50年來全球GDP增長可能是負數。而日本和韓國在此格局中的角色十分特殊。以下提供幾個基本事實:

其一,要是將1970年以來全球GDP增長的曲線畫出來,就會發現2002年以來的經濟增長曲線速度格外的快。因為信息產業那時開始迎來加速度增長並走向全面繁榮,這當中存在兩個最大前提:一是全球標準的統一,二是發達的全球供應鏈。

其二,電子製造業多年形成的全球化供應鏈是難以撼動的,總體上講,中國、美國、日本、韓國都是這一波產業繁榮的大贏家。如果一定要打破產業現狀,重新建立一個韓國不依賴日本、中國不依賴美國的格局,很難判斷誰會最終贏得這個賽道。

其三,韓國經濟高度依賴電子製造業,這千真萬確。中國科學院大學網絡經濟和知識管理研究中心提供的數據顯示:集成電路是韓國經濟的支柱型產業,2018年韓國的經濟增長率是2.7%,如果去除掉集成電路供給增長所帶來的效益,那麼韓國的經濟增長只有1.4%。

其四,韓國電子製造業高度依賴日本,這無可奈何。官方數據顯示:2018年,韓國對日本的貿易赤字是203億美元(約合1433億元人民幣),中間產品(包括核心原材料、設備和零部件等)的赤字就達到了151億美元(約合1066億元人民幣),佔整體的3/4。韓國企業要想真正“脫離日本原材料、零部件和設備,實現進口多元化,走上國產化道路”,短期不可能實現,而且未來要去做,成本代價也十分高昂。

其五,日本供應的核心原材料和關鍵設備有極高技術門檻,部分環節幾乎是全球壟斷地位。韓國貿易協會數據顯示:韓國企業對日本產的高純度氟化氫、光刻膠和含氟聚酰亞胺的依賴度分別達到43.9%、91.9%和93.7%。最重要的是,相關原材料不容易保存,庫存量一般只有幾個月,如果不能追加採購,影響面是全局性的。

目前,集成電路芯片的主流工藝製程已經逼近5納米-7納米,整個工藝流程涉及的一千多個核心環節需要各種精密設備,這恰恰是日本製造業的優勢領域。此外,美國、歐洲產的設備中也有很多零部件是日本製造的,哪怕全球尋找替代品,可能還是繞不開日本技術。半個世紀以前,美國政府已經將韓國與日本定位為“在經濟上是互補的自然聯盟”。時至今日,韓國支柱產業仍處於日本技術和設備的掣肘當中。


相親相殺:日韓電子製造業糾纏簡史



日韓電子產業角力的三個階段

今日看來,因為韓國電子產業強勢崛起的光芒太過耀眼——韓國公司已經在半導體芯片(主要是存儲器)製造、液晶顯示(OLED顯示屏)、芯片代工這些關鍵領域贏得全球領先地位,技術高度和產業規模甚至遠遠超過美國、歐洲和日本,外界普遍感覺,韓國無疑是電子工業強國。相比之下,隨著東芝存儲被美國貝恩資本收購,日本在半導體芯片領域基本上是全盤潰敗(CPU芯片製造和設計被美國掌控)。電子產業角力過程當中的日本衰弱、韓國崛起,主要經歷了三個歷史階段:

1955—1990,日本一步一步逼近電子產業全球霸主地位這一個標題

日本電子產業的崛起之路,始於1955年,索尼公司創始人盛田昭夫和井深大花2500美元,從AT&T下屬的貝爾實驗室買到了晶體三極管的專利許可,開始製造半導體收音機。

日本公司當年特別擅長模仿創新,然後全面降低成本,衝擊舊有市場份額。先是日本造的半導體收音機攻陷美國市場,接著又是電子錶、計算器這些微小生意。當年,液晶屏是美國公司最早發明的,但一時沒有找到大規模商業化的市場出口,是日本公司想到從電子錶、計算器這些小商品身上切入,慢慢將市場打開,然後用持續的商業回報助推技術迭代升級。

從20世紀70年代到80年代,日本電子產業崛起的重點部分就不是小商品了,而是半導體存儲特別是DRAM(電腦內存)這類大宗產品,甚至將曾經的霸主美國拉下馬來。1986年,日本半導體芯片佔全球份額的40%,在DRAM領域最高則佔據了80%的份額,如同現今的韓國。接著,半導體芯片開始全面滲入日本傳統制造業,諸如家電、照相機、汽車、手機(功能機)、顯示器等產業相繼崛起,幾乎每一個領域都與美國公司產生了很大摩擦。那時,韓國電子工業才剛剛起步,幾乎不被日本公司視作對手。

1990—2012,日本陷入彷徨,韓國強勢崛起

科技產業長期存在一個“領先者魔咒”——當你還是追趕者的時候,技術路線怎樣、市場輪廓如何,都是很清楚的,你根本不用冒險,只要願意投入研發(追趕者的研發成本一般遠遠低於領先者),然後用規模化生產來降低產品成本,就有很大勝算。可是當你成了領先者的時候,技術路線、市場輪廓開始模糊起來,技術產品總是要迭代升級的,你得冒險去做判斷——市場究竟接受什麼樣的創新產品。

比如在存儲器的技術迭代中,在顯示器面臨技術路線的抉擇時,日本公司都賭錯了方向,資源大量被消耗在沒有足夠商業回報的低效市場中。其中,日本夏普在2011和2012年度出現鉅額虧損,幾乎虧掉過去20年利潤。導致夏普鉅額虧損的關鍵因素,就是液晶“10代線”。夏普的液晶“10代線”技術當時是世界上最先進的顯示器製造技術,反而長期沒有找準市場出口。新技術、新工藝、新材料、新產品的持續研發,如果得不到足夠的市場回報,再強大的企業巨頭也會被拖垮。就像一個餐館總是猜測客人愛吃魚翅燕窩,但客人來了只要麻婆豆腐,你是有很多好東西,客人偏不買單,這樣下去遲早要關門。

韓國公司在此期間反而後發先至,在技術、市場顯露新的輪廓之初,下定決心在新的主流技術上實施大規模投資,哪怕在行業陷入嚴重蕭條時還做了“逆週期投資”。比如,當年韓國公司瘋狂投資液晶“5代線”時,被日本同行嘲諷“肯定是一出海就沉沒的泰坦尼克號”,因為當時日本現有的“3代線”“4代線”已經供過於求。“5代線”以前的液晶面板,可以滿足14英寸筆記本顯示屏的需要,日本公司認為這就是物理極限了。況且“5代線”切割出來最大26英寸的面板,有誰需要呢?可是,不久人們將原來的桌面顯像管顯示器換成了液晶顯示器,同時,平板電視也開始全面普及。韓國液晶產業超越日本對手已是勢不可當。

同時,據說三星電子用幾倍高薪從日本企業挖技術人員,或者在週末悄悄把他們請到韓國,進而更快獲得前沿技術。韓國三星最初只是給日本三洋做代工,生產黑白電視機,還不敢貼自己的品牌。這樣一家山寨公司,過去一直是一個家電企業,同時還做房地產、貨運物流,甚至牙膏也做,涉及很多不相干的業務。數十年後,韓國三星脫胎換骨、強勢崛起,三星在全球智能手機市場的份額一直排名第一,僅三星電子一家,2012年度的營業利潤比日本前15大企業的利潤總和還多。

2012至今,日本持續陷落但仍有局部優勢,韓國鞏固優勢地位但短板明顯

近10年來,韓國公司在消費市場、企業市場分進合擊不斷斬獲市場份額,日本公司則是在to C(面向消費市場)方向節節敗退。日本公司主要轉型to B(面向企業市場)方向,比如日立、東芝向智能電網、電梯等基礎設備領域發展,諸如松下的鋰離子電池(用於電動汽車)、索尼的攝像頭、旭硝子的面板玻璃等,以及微小的WiFi模塊、儲能電容陶瓷等,已經廣泛嵌入智能手機、超大屏幕電視、電動汽車這些終端消費品中。

過去5年的全球集成電路產品貿易,主要國家當中只有日本是下滑的。相關數據顯示:20世紀80年代日本九州全島的集成電路芯片產值佔到了日本40%的份額,2005年日本九州進行生產的集成電路企業還有650家,至今已經不到200家了。全球集成電路(IC)市場日本企業所佔份額在1990年接近50%,2019年則只有7%左右。日本電子製造業有多個細分領域出現大幅下滑,這個期間只有集成電路製造設備和材料方面日本企業還有一定程度的領先優勢,但也只是零星幾個亮點。

芯片製造設備中銷售額最高的8個品類,從高到低分別是曝光設備(光刻機)、幹法刻蝕設備、清洗和乾燥、晶圓檢測、PCVD、濺射設備、勻膠顯影機和CMP裝置。其中,日本佔據優勢壟斷地位的有清洗、乾燥設備和勻膠顯影機三大項。但是,整個芯片製造設備行業當中,清洗、乾燥設備和勻膠顯影機的市場空間並不大,三者之和僅相當於曝光設備的市場容量。市場容量最大的是光刻機(也是中國芯片產業的最大瓶頸),荷蘭的ASML無疑是第一主角,一家就佔據全球市場份額的80%以上,但佳能和尼康仍有一定技術儲備,優於除ASML之外的所有競爭對手。

至於此次日韓電子產業角力的前沿領域——高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰亞胺,也只是日本電子製造業節節潰退後的少數剩餘資產之一,偏偏就是韓國電子產業鏈中的關鍵短板。哪怕韓國決定投入巨資研發,以尋求自主可控,但這3種關鍵原材料很難從材料的逆向分析中得出製造技術。因為除了工藝過程和操作步驟是一道堅實壁壘,時間和耐心更是難以跨越的門檻。比如,其中用於製造高性能半導體的高純度氟化氫,需要將雜質濃度控制在低於萬億分之一,而其中的雜質砷僅靠溫度分離很難清除,要有極端精細的特殊方法,這是日本幾代研發人員漫長歲月的耐心琢磨,一點一點降低雜質濃度,才有今日不可替代的技術優勢。

日韓電子產業攻防的三個角力點

全球電子產業韓國崛起、日本衰弱的重要轉折,外界一般歸因於三個變化時期:一是20世紀80年代中期爆發的日美貿易摩擦,美國決定改寫產業鏈遊戲規則,找韓國公司替代日本公司重組產業鏈。那段時期美國市場對韓國產品幾乎是零關稅,對日本產品則是重稅、設置很多貿易障礙,直接導致日本在內存市場的接連慘敗。

二是20世紀80年代後期開始的日元大幅升值,導致日本公司、韓國公司面臨完全不同的匯率環境,同樣一些產品由日本出口變得更貴,即使是那些日韓合資的集成電路公司,往往也是韓國的部分賺錢,日本的部分虧錢。

三是20世紀90年代開始的全球信息產業革命,美國、韓國、中國成了最重要參與者,日本公司因為面臨一些內外條件限制,未能充分把握這波技術浪潮。

以上都是事實,但不是全部事實。下面更多是基於技術和產品迭代的一些重要細節,闡述日韓電子產業攻防的三個角力點:

表觀競爭力vs內核競爭力

長期以來,日本公司的產品設計更偏重產品內核的技術含量,韓國公司相對更偏重產品表觀的炫酷體驗,這個差異導致了非常直接的市場反應。

你去蘇寧電器選購液晶電視,看見三臺電視擺在一起,你會打開每臺電視的後蓋比較電路質量嗎?你會閱讀每臺電視的說明書並逐項比較性能嗎?當然不會。人們在選購電子電器產品時往往更偏重表面。所以,韓國企業聰明地把“產品”與“製造”分離,更偏重“產品設計”,強調“心動感”是產品最大價值。韓國三星面向歐洲推出了以葡萄酒杯為超薄形象的平板電視,銷路大好。因為在歐洲,只要設計好,哪怕貴了20%~30%,依然會有人買。三星又在印度推出了帶鎖的冰箱,十分暢銷。

好的產品體驗,必須能被用戶感知,日本公司的產品設計明顯疏忽了這些因素。比如索尼手機當年策劃的賣點更多是諸如它的手機綠色無輻射、防竊聽等。日本手機的這些賣點沒有成功,因為策劃中的綠色無輻射,用戶根本無法判斷、無法感知。可能確實是綠色無輻射,但用戶看不到,看不到就等於沒有。後來,索尼手機又強化防竊聽的賣點,很可惜,能不能防竊聽同樣無法驗證,而且普通民眾根本無所謂。

韓國產品表觀設計的炫酷體驗,帶動終端產品市場上的競爭優勢不斷擴大,自2012年起,三星電子在超薄電視、智能手機、鋰電池、存儲芯片等領域都獲得全球市場的領導性份額,索尼、松下、夏普等日本品牌不斷遭遇韓國公司的排擠,市場份額已大幅萎縮。日本公司被迫調整技術產品的主攻方向,避免消費市場上的終端競爭,而是更多轉向to B中間產品市場。

韓國公司擅長“想象出產品應該是什麼樣的品質”,但“如何實現想象中的高品質”,還得依靠日本。所以,三星、LG等韓國支柱性企業,曾經每年要從日本進口70%~80%的芯片設備、50%的顯示器設備。日本產業界甚至認為韓國三星的最大弱點是“絕大多數生產設備要依靠日本,然後通過批量生產降低單位固定成本,業務才得以成立”。

工廠技術優勢vs實驗室技術優勢

日本公司在液晶屏、存儲芯片領域的專利數量是十分驚人的,長期領先韓國和中國,但日本的專利往往是技術方面的,而韓國、中國的專利更多是工廠方面的。產品技術先是在實驗室中誕生,然後拿到工廠中大規模投產。實驗室技術更基礎,可能也更深奧,日本公司的專利積累更多屬於這種實驗室技術。韓國、中國更加傾向投資工廠,積累了大量工廠技術。

比如,在精密電子器件的生產過程中,避免灰塵是一個大問題,稍微控制不好有大顆粒塵埃進入,可以直接導致產品報廢。無塵技術在實驗室中很容易小規模做到,可是要在大型工廠中做到,到處是設備轟轟運轉、人來人往,這就要有更加嚴謹、複雜的技術管理。更重要是,這隻能在產品製造的現場逐漸摸索、改進,不可能事先在實驗室中完成,然後簡單轉移到工廠中。這種工廠技術也許並不高深,但一定要有工廠環境的精細配合,即你要投很多錢建造好的工廠設施,而且捨得浪費資源允許更多一線技術人員去不斷試錯、積累經驗。

原本,工廠技術日本是不輸韓國的,但韓國公司具有後發優勢,在成熟市場上的大規模甚至“逆週期”投資要比日本公司更加堅決。比如,液晶屏和內存芯片產業存在一個獨特的“週期循環”——每次週期的低谷都會創造一個讓新企業超車的機會。韓國公司因為踩準了這個“週期循環”,低谷時反而採取了特別激進的投資策略(大量投建工廠),液晶屏、存儲芯片都是如此,等到產業回暖,出現了更多應用場景,韓國公司迅速反超日本對手。

產業聯盟vs技術孤島

日本電子工業跌入頹勢的那段時期,日本企業總是面臨一些尷尬境遇——技術世界領先,市場缺乏出口。最明顯的例子是2000年全球主流芯片技術出現重大變革,芯片內的連線材料從鋁轉換到銅,這個核心技術在1997年前後就由IBM實驗室研製成功,但進入工廠量產卻遇到巨大障礙,當時IBM、臺積電也未能真正成功,因為量產環節難有突破,時間拖得太久還連累幾家手機芯片設計公司倒閉,最後是日本的富士通和NEC最先掌握銅佈線量產工藝。可是,哪怕技術領先世界,也未能給日本公司帶來長久福音。臺積電、韓國三星現今已經是芯片製造環節的世界霸主,而日本公司對行業幾乎沒有什麼影響。為什麼呢?

日本企業往往是“自我封閉的內在循環”——日本公司特別擅長模仿創新,站在巨人的肩膀上拼精細製造、拼持久改良。包括從晶體管、DRAM芯片、液晶顯示器到晶圓等,幾乎都是別人完成了從0到1的發明,再由日本公司進行從1到N的精良製造,用漫長歲月中打磨的獨有技術立足於世,日本公司打磨技術幾乎很少會配合一個更大的全球產業生態,而僅僅是遵從自己的步調行事。但這是一個孤立的封閉循環。

相比之下,臺積電最初的製造工藝不及日本廠商,但因為聚合了芯片IP提供商(ARM)、芯片設計公司(高通、華為海思)、芯片設計工具供應商、物流體系等要素,打造了一個有利於經營的生態系統,臺積電是在全球體系中快速契合市場,小步快跑推進技術迭代。韓國三星更是在製造工藝的源頭(核心設備)上阻擊競爭對手。

集成電路的製造工藝可以達到什麼水準,光刻機很重要,原本2004年之前日本尼康佔據光刻機市場超過50%的全球份額,後來荷蘭的ASML崛起,ASML靠模塊化和標準化的外包模式,使生產的光刻機保持在極小的誤差範圍內,而且每臺機器的誤差範圍全部相同,而尼康、佳能的產品則是每臺的誤差範圍都不一樣。三星聯手臺積電、英特爾幾乎買斷了ASML全部最好的設備,贏在了技術源頭。ASML甚至引臺積電、三星、英特爾入股,以股權為紐帶強化聯盟關係。

未來的核心競爭力是快速迭代升級

當今時代的產業競爭,重心已經不是誰的產品佔據更大市場份額,而是誰能在全球產業鏈上佔據更高、更不可替代的位置。所以,未來的核心競爭力是快速迭代升級。

英特爾當年在日本產品的強勁衝擊下陷入困境,乾脆放棄在核心業務儲存器上和日本公司競爭,而是快速迭代技術,轉型做處理器,不久英特爾的處理器業務逐漸成為世界領導者。相比之下,即使沒有韓國公司的競爭衝擊,沒有技術流失,日本公司也未能在存儲器業務衰退時有什麼特別重大的升級迭代。

日本製造業的優勢區間主要在精細複雜的工序基礎上慢工出細活,講究細節處的經驗積累和沉澱。如果所在行業的技術更新換代時間長、競爭不那麼慘烈,那麼日本公司會保持強勁競爭力,這也是日本在汽車、芯片製造設備和材料領域維持優勢的原因。

不過,日本公司因為融入全球產業生態的深度不如韓國、中國以及美國,在那些迭代很快的產品(比如智能手機)上未能踩準市場節奏,技術創新的方向模糊不清,失去了很多時間和機會。摩爾定律驅使下的集成電路產業,基本上兩年換一代,這個節奏快到日本人受不了。

過去,工業產品的迭代進化相對簡單,就像非洲部落的鼓聲,是一種樂器、一個節奏。移動互聯網、AI(人工智能)、大數據和雲計算帶給工業企業的最大改變,是你要“將不同頻率迭代的技術融合起來”,將軟件、硬件、服務放在一起迭代進化。比如你要造車,這已經不是機械、材料、動力的簡單組合,目前一輛汽車40%的價值源於電子技術,日本公司在這方面做得不差。但是,電子製造業就是另外一個情景了,產品迭代更快、用戶更加多變、競爭更加劇烈,所有to B公司和to C公司都是在一個生態體系中展開競合。目前看來,韓國公司基於長期積累的綜合實力更加適應這個市場節奏。而中國公司要實現追趕,除了要補足短板,更要足夠開放,積極融入一個更加廣闊的全球產業生態當中,快速對接各個細分領域的前沿技術,踩準節奏實現“疊加式的升級進化”。


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