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相亲相杀:日韩电子制造业纠缠简史

日韩产业攻防绝对不是一次突发事件,而是近40年来日韩电子制造业缠斗的集中引爆,必将对两国未来产业格局产生深远影响,同时也为中国产业转型升级之路提供了重要的经验教训。
发布时间:2019-09-20 15:50        来源:中国工业评论杂志        作者:周倩

近期燃起的日韩产业热战,始于日本在G20大阪峰会之后突然宣布“加强对韩国的出口管制”。最初是针对光刻胶、氟化氢和氟化聚酰亚胺这3种半导体核心原材料,不久,日本政府决定将韩国从本国的贸易“白色清单”中移除,这表示日韩贸易即将丧失很多便利化条件,除了对韩国电子制造业立刻产生冲击,很快也会波及韩国汽车制造业,这是韩国经济另外一个主导产业。

韩国两家主要的电子产业巨头三星和LG,开始紧急在世界范围内寻找替代的供应来源,但效果十分有限,外界普遍关注韩国经济对此次贸易战的损失究竟有多大承受力,韩国电子产业(甚至汽车产业)命脉的脆弱逐渐暴露在世人面前。

全球电子产业链上的历史定位

欧美国家多次做过调查:20世纪人类最伟大的发明和发现是什么?包括原子能、DNA双螺旋、相对论等都是合适的候选,但排名第一的,一直是集成电路。毫无疑问,集成电路芯片是电子制造业的核心主体。当今全球电信产业的规模接近4万亿美元,没有集成电路就没有当代通信。过去50年,全球产业迭代升级的路径方向始终遵循一个基本范式。

如果在全球GDP的结构中扣除掉集成电路的部分,那么,近50年来全球GDP增长可能是负数。而日本和韩国在此格局中的角色十分特殊。以下提供几个基本事实:

其一,要是将1970年以来全球GDP增长的曲线画出来,就会发现2002年以来的经济增长曲线速度格外的快。因为信息产业那时开始迎来加速度增长并走向全面繁荣,这当中存在两个最大前提:一是全球标准的统一,二是发达的全球供应链。

其二,电子制造业多年形成的全球化供应链是难以撼动的,总体上讲,中国、美国、日本、韩国都是这一波产业繁荣的大赢家。如果一定要打破产业现状,重新建立一个韩国不依赖日本、中国不依赖美国的格局,很难判断谁会最终赢得这个赛道。

其三,韩国经济高度依赖电子制造业,这千真万确。中国科学院大学网络经济和知识管理研究中心提供的数据显示:集成电路是韩国经济的支柱型产业,2018年韩国的经济增长率是2.7%,如果去除掉集成电路供给增长所带来的效益,那么韩国的经济增长只有1.4%。

其四,韩国电子制造业高度依赖日本,这无可奈何。官方数据显示:2018年,韩国对日本的贸易赤字是203亿美元(约合1433亿元人民币),中间产品(包括核心原材料、设备和零部件等)的赤字就达到了151亿美元(约合1066亿元人民币),占整体的四分之三。韩国企业要想真正“脱离日本原材料、零部件和设备,实现进口多元化,走上国产化道路”,短期不可能实现,而且未来要去做,成本代价也十分高昂。

其五,日本供应的核心原材料和关键设备有极高技术门槛,部分环节几乎是全球垄断地位。韩国贸易协会数据显示:韩国企业对日本产的高纯度氟化氢、光刻胶和含氟聚酰亚胺的依赖度分别达到43.9%、91.9%和93.7%。最重要的是,相关原材料不容易保存,库存量一般只有几个月,如果不能追加采购,影响面是全局性的。

目前,集成电路芯片的主流工艺制程已经逼近5纳米-7纳米,整个工艺流程涉及的一千多个核心环节需要各种精密设备,这恰恰是日本制造业的优势领域。此外,美国、欧洲产的设备中也有很多零部件是日本制造的,哪怕全球寻找替代品,可能还是绕不开日本技术。时至今日,韩国支柱产业仍处于日本技术和设备的掣肘当中。

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日韩电子产业角力的三个阶段

今日看来,因为韩国电子产业强势崛起的光芒太过耀眼——韩国公司已经在半导体芯片(主要是存储器)制造、液晶显示(OLED显示屏)、芯片代工这些关键领域赢得全球领先地位,技术高度和产业规模甚至远远超过美国、欧洲和日本,外界普遍感觉,韩国无疑是电子工业强国。相比之下,随着东芝存储被美国贝恩资本收购,日本在半导体芯片领域基本上是全盘溃败(CPU芯片制造和设计被美国掌控)。电子产业角力过程当中的日本衰弱、韩国崛起,主要经历了三个历史阶段:

1955-1990,日本一步一步逼近电子产业全球霸主地位

日本电子产业的崛起之路,始于1955年,索尼公司创始人盛田昭夫和井深大花2500美元,从AT&T下属的贝尔实验室买到了晶体三极管的专利许可,开始制造半导体收音机。

日本公司当年特别擅长模仿创新,然后全面降低成本,冲击旧有市场份额。先是日本造的半导体收音机攻陷美国市场,接着又是电子表、计算器这些微小生意。当年,液晶屏是美国公司最早发明的,但一时没有找到大规模商业化的市场出口,是日本公司想到从电子表、计算器这些小商品身上切入,慢慢将市场打开,然后用持续的商业回报助推技术迭代升级。

从20世纪70年代到80年代,日本电子产业崛起的重点部分就不是小商品了,而是半导体存储特别是DRAM(电脑内存)这类大宗产品,甚至将曾经的霸主美国拉下马来。1986年,日本半导体芯片占全球份额的40%,在DRAM领域最高则占据了80%的份额,如同现今的韩国。接着,半导体芯片开始全面渗入日本传统制造业,诸如家电、照相机、汽车、手机(功能机)、显示器等产业相继崛起,几乎每一个领域都与美国公司产生了很大摩擦。那时,韩国电子工业才刚刚起步,几乎不被日本公司视作对手。

1990-2012,日本陷入彷徨,韩国强势崛起

科技产业长期存在一个“领先者魔咒”——当你还是追赶者的时候,技术路线怎样、市场轮廓如何,都是很清楚的,你根本不用冒险,只要愿意投入研发(追赶者的研发成本一般远远低于领先者),然后用规模化生产来降低产品成本,就有很大胜算。可是当你成了领先者的时候,技术路线、市场轮廓开始模糊起来,技术产品总是要迭代升级的,你得冒险去做判断——市场究竟接受什么样的创新产品。

比如在存储器的技术迭代中,在显示器面临技术路线的抉择时,日本公司都赌错了方向,资源大量被消耗在没有足够商业回报的低效市场中。其中,日本夏普在2011和2012年度出现巨额亏损,几乎亏掉过去20年利润。导致夏普巨额亏损的关键因素,就是液晶“10代线”。夏普的液晶“10代线”技术当时是世界上最先进的显示器制造技术,反而长期没有找准市场出口。新技术、新工艺、新材料、新产品的持续研发,如果得不到足够的市场回报,再强大的企业巨头也会被拖垮。就像一个餐馆总是猜测客人爱吃鱼翅燕窝,但客人来了只要麻婆豆腐,你是有很多好东西,客人偏不买单,这样下去迟早要关门。

韩国公司在此期间反而后发先至,在技术、市场显露新的轮廓之初,下定决心在新的主流技术上实施大规模投资,哪怕在行业陷入严重萧条时还做了“逆周期投资”。比如,当年韩国公司疯狂投资液晶“5代线”时,被日本同行嘲讽“肯定是一出海就沉没的泰坦尼克号”,因为当时日本现有的“3代线”“4代线”已经供过于求。“5代线”以前的液晶面板,可以满足14寸笔记本显示屏的需要,日本公司认为这就是物理极限了。况且“5代线”切割出来最大26寸的面板,有谁需要呢?可是,不久人们将原来的桌面显像管显示器换成了液晶显示器,同时,平板电视也开始全面普及。韩国液晶产业超越日本对手已是势不可挡。

同时,据说三星电子用几倍高薪从日本企业挖技术人员,或者在周末悄悄把他们请到韩国,进而更快获得前沿技术。韩国三星最初只是给日本三洋做代工,生产黑白电视机,还不敢贴自己的品牌。这样一家山寨公司,过去一直是一个家电企业,同时还做房地产,货运物流,甚至牙膏也做,涉及很多不相干的业务。数十年后,韩国三星脱胎换骨、强势崛起,三星在全球智能手机市场的份额一直排名第一,仅三星电子一家,2012年度的营业利润比日本前15大企业的利润总和还多。

2012至今,日本持续陷落但仍有局部优势,韩国巩固优势地位但短板明显

近10年来,韩国公司在消费市场、企业市场分进合击不断斩获市场份额,日本公司则是在to C(面向消费市场)方向节节败退,直观感受,国内消费市场已经没几个有影响力的日本电子品牌了。日本公司主要转型to B(面向企业市场)方向,比如日立、东芝向智能电网、电梯等基础设备领域发展,诸如松下的锂离子电池(用于电动汽车)、索尼的摄像头、旭硝子的面板玻璃等,以及微小的WiFi模块、储能电容陶瓷等,已经广泛嵌入智能手机、超大屏幕电视、电动汽车这些终端消费品中。

过去五年的全球集成电路产品贸易,主要国家当中只有日本是下滑的。相关数据显示:20世纪80年代日本九州全岛的集成电路芯片产值占到了日本40%的份额,2005年日本九州进行生产的集成电路企业还有650家,至今已经不到200家了。全球集成电路(IC)市场日本企业所占份额在1990年接近50%,2019年则只有7%左右。日本电子制造业有多个细分领域出现大幅下滑,这个期间只有集成电路制造设备和材料方面日本企业还有一定程度的领先优势,但也只是零星几个亮点。

芯片制造设备中销售额最高的8个品类,从高到低分别是曝光设备(光刻机)、干法刻蚀设备、清洗和干燥、晶圆检测、PCVD、溅射设备、匀胶显影机和CMP装置。其中,日本占据优势垄断地位的有清洗、干燥设备和匀胶显影机三大项。但是,整个芯片制造设备行业当中,清洗、干燥设备和匀胶显影机的市场空间并不大,三者之和仅相当于曝光设备的市场容量。市场容量最大的是光刻机(也是中国芯片产业的最大瓶颈),荷兰的ASML无疑是第一主角,一家就占据全球市场份额的80%以上,但佳能和尼康仍有一定技术储备,优于除ASML之外的所有竞争对手。

至于此次日韩电子产业角力的前沿领域——高纯度氟化氢、光刻胶和氟化聚酰亚胺,也只是日本电子制造业节节溃退后的少数剩余资产之一,偏偏就是韩国电子产业链中的关键短板。哪怕韩国决定投入巨资研发,以寻求自主可控,但这3种关键原材料很难从材料的逆向分析中得出制造技术。因为除了工艺过程和操作步骤是一道坚实壁垒,时间和耐心更是难以跨越的门槛。比如,其中用于制造高性能半导体的高纯度氟化氢,需要将杂质浓度控制在低于万亿分之一,而其中的杂质砷仅靠温度分离很难清除,要有极端精细的特殊方法,这是日本几代研发人员漫长岁月的耐心琢磨,一点一点降低杂质浓度,才有今日不可替代的技术优势。

日韩电子产业攻防的三个角力点

全球电子产业韩国崛起、日本衰弱的重要转折,外界一般归因于三个变化时期:一是20世纪80年代中期爆发的日美贸易摩擦,美国决定改写产业链游戏规则,找韩国公司替代日本公司重组产业链。那段时期美国市场对韩国产品几乎是零关税,对日本产品则是重税、设置很多贸易障碍,直接导致日本在内存市场的接连惨败。

二是20世纪80年代后期开始的日元大幅升值,导致日本公司、韩国公司面临完全不同的汇率环境,同样一些产品由日本出口变得更贵,即使是那些日韩合资的集成电路公司,往往也是韩国的部分赚钱,日本的部分亏钱。

三是20世纪90年代开始的全球信息产业革命,美国、韩国、中国成了最重要参与者,日本公司因为面临一些内外条件限制,未能充分把握这波技术浪潮。

以上都是事实,但不是全部事实。下面更多是基于技术和产品迭代的一些重要细节,阐述日韩电子产业攻防的三个角力点:

表观竞争力VS内核竞争力

长期以来,日本公司的产品设计更偏重产品内核的技术含量,韩国公司相对更偏重产品表观的炫酷体验,这个差异导致了非常直接的市场反应。

你去苏宁电器选购液晶电视,看见三台电视摆在一起,你会打开每台电视的后盖比较电路质量吗?你会阅读每台电视的说明书并逐项比较性能吗?当然不会。人们在选购电子电器产品时往往更偏重表面。所以,韩国企业聪明地把“产品”与“制造”分离,更偏重“产品设计”,强调“心动感”是产品最大价值。韩国三星面向欧洲推出了以葡萄酒杯为超薄形象的平板电视,销路大好。因为在欧洲,只要设计好,哪怕贵了20%-30%,依然会有人买。三星又在印度推出了带锁的冰箱,十分畅销。

好的产品体验,必须能被用户感知,日本公司的产品设计明显疏忽了这些因素。比如索尼手机当年策划的卖点更多是诸如它的手机绿色无辐射、防窃听等。日本手机的这些卖点没有成功,因为策划中的绿色无辐射,用户根本无法判断、无法感知。可能确实是绿色无辐射,但用户看不到,看不到就等于没有。后来,索尼手机又强化防窃听的卖点,很可惜,能不能防窃听同样无法验证,而且普通民众根本无所谓。

韩国产品表观设计的炫酷体验,带动终端产品市场上的竞争优势不断扩大,自2012年起,三星电子在超薄电视、智能手机、锂电池、存储芯片等领域都获得全球市场的领导性份额,索尼、松下、夏普等日本品牌不断遭遇韩国公司的排挤,市场份额已大幅萎缩。日本公司被迫调整技术产品的主攻方向,避免消费市场上的终端竞争,而是更多转向to B中间产品市场。

韩国公司擅长“想象出产品应该是什么样的品质”,但“如何实现想象中的高品质”,还得依靠日本。所以,三星、LG等韩国支柱性企业,曾经每年要从日本进口70%-80%的芯片设备、50%的显示器设备。日本产业界甚至认为韩国三星的最大弱点是“绝大多数生产设备要依靠日本,然后通过批量生产降低单位固定成本,业务才得以成立。”

工厂技术优势VS实验室技术优势

日本公司在液晶屏、存储芯片领域的专利数量是十分惊人的,长期领先韩国和中国,但日本的专利往往是技术方面的,而韩国、中国的专利更多是工厂方面的。产品技术先是在实验室中诞生,然后拿到工厂中大规模投产。实验室技术更基础,可能也更深奥,日本公司的专利积累更多属于这种实验室技术。韩国、中国更加倾向投资工厂,积累了大量工厂技术。

比如,在精密电子器件的生产过程中,避免灰尘是一个大问题,稍微控制不好有大颗粒尘埃进入,可以直接导致产品报废。无尘技术在实验室中很容易小规模做到,可是要在大型工厂中做到,到处是设备轰轰运转、人来人往,这就要有更加严谨、复杂的技术管理。更重要是,这只能在产品制造的现场逐渐摸索、改进,不可能事先在实验室中完成,然后简单转移到工厂中。这种工厂技术也许并不高深,但一定要有工厂环境的精细配合,即你要投很多钱建造好的工厂设施,而且舍得浪费资源允许更多一线技术人员去不断试错、积累经验。

原本,工厂技术日本是不输韩国的,但韩国公司具有后发优势,在成熟市场上的大规模甚至“逆周期”投资要比日本公司更加坚决。比如,液晶屏和内存芯片产业存在一个独特的“周期循环”——每次周期的低谷都会创造一个让新企业超车的机会。韩国公司因为踩准了这个“周期循环”,低谷时反而采取了特别激进的投资策略(大量投建工厂),液晶屏、存储芯片都是如此,等到产业回暖,出现了更多应用场景,韩国公司迅速反超日本对手。

产业联盟VS技术孤岛

日本电子工业跌入颓势的那段时期,日本企业总是面临一些尴尬境遇——技术世界领先,市场缺乏出口。最明显的例子是2000年全球主流芯片技术出现重大变革,芯片内的连线材料从铝转换到铜,这个核心技术在1997年前后就由IBM实验室研制成功,但进入工厂量产却遇到巨大障碍,当时IBM、台积电也未能真正成功,因为量产环节难有突破,时间拖得太久还连累几家手机芯片设计公司倒闭,最后是日本的富士通和NEC最先掌握铜布线量产工艺。可是,哪怕技术领先世界,也未能给日本公司带来长久福音。台积电、韩国三星现今已经是芯片制造环节的世界霸主,而日本公司对行业几乎没有什么影响。为什么呢?

日本企业往往是“自我封闭的内在循环”——日本公司特别擅长模仿创新,站在巨人的肩膀上拼精细制造、拼持久改良。包括晶体管、DRAM芯片、液晶显示器到晶圆等,几乎都是别人完成了从0到1的发明,再由日本公司进行从1到N的精良制造,用漫长岁月中打磨的独有技术立足于世,日本公司打磨技术几乎很少会配合一个更大的全球产业生态,而仅仅是遵从自己的步调行事。但这是一个孤立的封闭循环。

相比之下,台积电最初的制造工艺不及日本厂商,但因为聚合了芯片IP提供商(ARM)、芯片设计公司(高通、华为海思)、芯片设计工具供应商、物流体系等要素,打造了一个有利于经营的生态系统,台积电是在全球体系中快速契合市场,小步快跑推进技术迭代。韩国三星更是在制造工艺的源头(核心设备)上阻击竞争对手。

集成电路的制造工艺可以达到什么水准,光刻机很重要,原本2004年之前日本尼康占据光刻机市场超过50%的全球份额,后来荷兰的ASML崛起,ASML靠模块化和标准化的外包模式,使生产的光刻机保持在极小的误差范围内,而且每台机器的误差范围全部相同,而尼康、佳能的产品则是每台的误差范围都不一样。三星联手台积电、英特尔几乎买断了ASML全部最好的设备,赢在了技术源头。ASML甚至引台积电、三星、英特尔入股,以股权为纽带强化联盟关系。

未来的核心竞争力是快速迭代升级

当今时代的产业竞争,重心已经不是谁的产品占据更大市场份额,而是谁能在全球产业链上占据更高、更不可替代的位置。所以,未来的核心竞争力是快速迭代升级。

英特尔当年在日本产品的强劲冲击下陷入困境,干脆放弃在核心业务储存器上和日本公司竞争,而是快速迭代技术,转型做处理器,不久英特尔的处理器业务逐渐成为世界领导者。相比之下,即使没有韩国公司的竞争冲击,没有技术流失,日本公司也未能在存储器业务衰退时有什么特别重大的升级迭代。

日本制造业的优势区间主要在精细复杂的工序基础上慢工出细活,讲究细节处的经验积累和沉淀。如果所在行业的技术更新换代时间长、竞争不那么惨烈,那么日本公司会保持强劲竞争力,这也是日本在汽车、芯片制造设备和材料领域维持优势的原因。

不过,日本公司因为融入全球产业生态的深度不如韩国、中国以及美国,在那些迭代很快的产品(比如智能手机)上未能踩准市场节奏,技术创新的方向模糊不清,失去了很多时间和机会。摩尔定律驱使下的集成电路产业,基本上两年换一代,这个节奏快到日本人受不了。

过去,工业产品的迭代进化相对简单,就像非洲部落的鼓声,是一种乐器、一个节奏。移动互联网、AI(人工智能)、大数据和云计算带给工业企业的最大改变,是你要“将不同频率迭代的技术融合起来”,将软件、硬件、服务放在一起迭代进化。比如你要造车,这已经不是机械、材料、动力的简单组合,目前一辆汽车40%的价值源于电子技术,日本公司在这方面做得不差。但是,电子制造业就是另外一个情景了,产品迭代更快、用户更加多变、竞争更加剧烈,所有to B公司和to C公司都是在一个生态体系中展开竞合。目前看来,韩国公司基于长期积累的综合实力更加适应这个市场节奏。而中国公司要实现追赶,除了要补足短板,更要足够开放,积极融入一个更加广阔的全球产业生态当中,使你快速对接各个细分领域的前沿技术,踩准节奏实现“叠加式的升级进化”。

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