半导体市场两极分化：日本该何去何从？_人工智能|存储器|dram

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本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自eetimes
日本半导体，处于变局。

根据世界半导体市场规模统计组织 (WSTS) 的数据，预计2024年全球半导体市场将同比增长19.7% ，保持健康增长势头。这一增长主要由存储器和逻辑器件推动，而其他半导体领域则增长乏力。这种情况至今仍在持续，许多以 MCU、模拟器件和分立器件为主营产品的日本半导体制造商仍在困境中苦苦挣扎。如果任其发展，将会发生什么？
全球市场在逻辑和内存之间两极分化图1按产品类别展示了全球半导体市场的发展趋势。目前，逻辑IC市场增长迅速，其次是存储器市场，但存储器市场受经济环境波动的影响较大。其他半导体产品的情况似乎要么保持稳定增长，要么陷入负增长，逻辑IC市场和存储器市场的状况之间存在巨大差距。从2024年起，这种差距似乎会进一步扩大。

图1：全球半导体市场规模变化（按产品划分）。来源：世界半导体市场统计（WSTS）
这与数据中心对半导体日益增长的需求密切相关。简而言之，我们熟悉的应用，例如个人电脑、智能手机和车载设备，很难说它们已经复苏。它们都“平淡无奇” 。一些领域，例如电动汽车（EV），正在经历需求下降。在这种应用端情况下，半导体需求应该不会增长。前十大公司中只有一半是乘着数据中心需求增长浪潮的“赢家” 。在这些“赢家”中，只有三家公司可以说是“状态极佳”：NVIDIA、台积电和SK海力士。这种情况未来会持续下去吗？
当前形势正在产生重大影响，因为微软、谷歌、亚马逊和Meta等主要IT供应商正在用AI“武装”其数据中心。要实现AI的“学习”功能，需要高速处理大量数据，因此需求集中在逻辑和内存方面。从主要IT供应商的财务报表来看，资本投入逐年增加，因此未来数据中心对逻辑（尤其是GPU）和内存（尤其是HBM）的需求可能会持续增长。
人工智能“推理”的普及可能会改变市场结构未来，为个人电脑和智能手机配备AI功能的趋势必将加速。除了“学习”之外， AI还具备一项名为“推理”的功能，其作用是输出AI所学知识的成果。这并非一定需要用于“学习”的GPU ，而且更便宜、更低功耗的处理器也有望出现。例如，通过将“学习”留给数据中心，并增强个人电脑和智能手机的“推理”功能，我们将能够更有效地利用AI功能。
如果这一趋势刺激了个人电脑和智能手机的需求，也将刺激整个半导体市场。我们自然可以预期汽车将搭载人工智能功能，因此目前低迷的微控制器 (MCU)、模拟和分立器件的需求也将增长。不过，逻辑和内存似乎有望呈现相对较高的增长。人工智能的普及意味着将收集和处理更多数据。并非所有数据都需要 GPU 和 HBM ，但毫无疑问，逻辑和内存对于数据处理至关重要。未来的半导体需求与人工智能紧密相关，而逻辑和内存在实现人工智能方面尤为重要。
日本半导体生产为何停滞不前？下图为经济产业省于2023年4月在半导体及数字产业战略审查会议上公开的文件。该图显示， 2011年至2020年的10年间，日本半导体产值一直保持在5万亿日元左右，而在此期间，随着全球半导体市场的持续增长，国内生产在全球市场的份额从15%下降到10% 。

图2：经济产业省在2023年4月半导体及数字产业战略审查会议上披露的国内半导体制造商销售额增长目标。来源：经济产业省
那么，为什么日本国内产量没有增长呢？原因显而易见：NEC、东芝、日立、富士通、三菱电机和松下电子，这些曾经位列全球半导体市场前十的公司，都已停止对逻辑和存储器的资本投资。在这六家公司中，只有东芝和三菱电机仍在从事半导体业务，但两家公司都将资本投资限制在分立器件上，而没有投资于需求快速增长的逻辑和存储器。也有例外，例如从东芝剥离出来的铠侠（Kioxia）继续经营其NAND闪存业务，以及生产NEC DRAM的广岛工厂（现已被美光科技收购），但它们都没有进行投资以扩大其在全球市场的份额。
在逻辑方面，瑞萨电子收购了NEC、日立和三菱电机的逻辑IC业务，但并未自主开发先进制程，也未投资制造，而是将大部分业务外包给台积电。东芝将逻辑和模拟制造业务外包给其子公司日本半导体，但已退出先进逻辑业务。索喜科技收购了富士通和松下的逻辑IC业务，但将工厂出售给了联电和高塔半导体，而买家也已退出先进逻辑业务。
私营部门与政府之间的差距引发的结构性问题这就是日本主要半导体制造商的现状。有时业内人士会说：“既然政府强调半导体业务的重要性，并推出了补贴政策，日本的半导体产业肯定会复兴。 ” 然而，首先，近年来在市场中没有听到上述日本主要公司现任管理层对半导体发表任何评论，媒体也完全没有报道过。以前的大公司大概在说：“我们已经受够了对半导体业务的投资。 ” 政府与私营企业之间存在巨大的差距。尽管铠侠和美光广岛在存储器方面获得了政府补贴，东芝和三菱电机在分立器件方面也获得了政府补贴，但距离“复兴”仍然遥遥无期。
如果更新图2中经济产业省的数据，国内半导体产量到2024年可能会略有增长，但可能仍将低于6万亿日元。与此同时，全球半导体市场在2024年达到了6305亿美元。如果以150日元兑1美元的汇率换算，这大约相当于95万亿日元。因此，即使国内产量增长到近6万亿日元，其份额也将降至6%左右。
首先，为什么政府要把2030年的国内半导体生产目标设定为15万亿日元？在设定目标的时候，人们的想法可能是：“全球半导体市场规模在2030年可能达到100万亿日元，所以我们需要15万亿日元的产量才能重新获得15%的份额。 ” 然而，全球半导体市场的增长速度超出预期，到2025年（今年），其规模肯定会超过100万亿日元。一些预测显示，五年后的2030年，其规模将达到1万亿美元（150万亿日元）。在这种情况下，即使国内产量提高到15万亿日元，全球份额也只有10% 。 15万亿日元的目标看似极高，但如果维持现状不变，国内产量份额肯定会跌破5% 。
对于日本半导体的三项建议日本政府应该非常清楚这种情况。他们不能依赖以前的日本大公司。正因如此，他们才邀请台积电进驻熊本，并试图在北海道千岁市启动Rapidus项目。目前尚不清楚Rapidus的2纳米工艺能否成功，但政府似乎正在采取必要措施，并提供尽可能多的支持。
1.吸引DRAM制造商
如上所述，人工智能的普及正在增加对内存的需求，而DRAM的需求尤其增长。美光公司的广岛工厂是日本唯一一家生产DRAM的工厂，但其市场份额难以维持，更不用说扩大了。美光公司本身也表示，计划未来增加其在美国的生产比例。考虑邀请三星电子或 SK 海力士等大型DRAM制造商进军日本将是有效的。
另外一种选择是，专门生产NAND闪存的Kioxia公司在政府的全力支持下开展DRAM业务。
2.为主要电子零部件制造商提供半导体业务支持
虽然“扶持弱势企业和企业”是必要的，但也有必要秉持“让实力雄厚的企业做半导体，并支持它们”的理念。例如，尼德克和村田制作所能够获取来自全球数据中心和PC/智能手机制造商的最新信息。他们能够实时掌握“目前什么样的半导体需求旺盛”的信息。半导体业务不仅需要技术和资金，还需要信息。 “把钱投给实力雄厚的企业更有效”的理念也很重要。
3.制定半导体设计激励措施
基本前提是半导体行业很重要。比如因为它对于尖端系统至关重要，而且尖端半导体对于实现人工智能也必不可少。有超过40家潜在客户希望使用Rapidus的2nm工艺，所有这些客户都是北美公司。据说，目前由人类执行的许多任务将被人工智能取代。所有具体的想法不必都来自北美。相反，日本公司在许多系统方面表现出色，但为了刺激将这些系统专业知识应用于半导体，政府设置某种激励措施将是有效的。
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半导体市场两极分化：日本该何去何从？

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