2021年6月，日本眾議召開了一場(chǎng)主題為“復(fù)興日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)”的研討會(huì)，時(shí)值在疫情中遭遇重創(chuàng)的鎧俠半導(dǎo)體（即東芝存儲(chǔ)芯片部門）四處尋找接盤俠，日本存儲(chǔ)芯片*后的火種奄奄一息，日本邀請(qǐng)了五位*學(xué)者暢所欲言，為產(chǎn)業(yè)復(fù)興出謀劃策，**發(fā)言的是一個(gè)名叫湯之上隆的人。

湯之上隆曾任職于日立、爾必達(dá)的一線研發(fā)部門，親歷了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從輝煌走向沒落的整個(gè)過程。

2015年，他將自己的經(jīng)歷與思考寫進(jìn)了《失去的制造業(yè)》一書，拋開其中對(duì)老東家和老領(lǐng)導(dǎo)的冷嘲熱諷，《失去的制造業(yè)》堪稱研究日本芯片產(chǎn)業(yè)的必讀書目。

相比日本高舉復(fù)興大旗，湯之上隆在研討會(huì)上建議大家以*快的速度躺平，讓在場(chǎng)議員們大跌眼鏡：“失去的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已無法挽回，繼續(xù)投入就是浪費(fèi)納稅人的錢。”

他認(rèn)為，由于日本的半導(dǎo)體公司一直難以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)變化，早已錯(cuò)失歷史機(jī)遇；如今與其瞎折騰，不如守護(hù)好*后一點(diǎn)家底：位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈*上游的設(shè)備與材料[1]。

一塊芯片封裝前，會(huì)經(jīng)歷薄膜沉淀、光刻、蝕刻、清洗等多項(xiàng)工藝，每一步都需要特定的加工設(shè)備與原材料。過去數(shù)十年，日本企業(yè)一直是部分半導(dǎo)體設(shè)備的主要提供商。

而日本公司對(duì)半導(dǎo)體材料近乎壟斷的地位更是威名在外：前段工序常用的材料有19種，其中14種都由日本企業(yè)主導(dǎo)。

2019年7月，隨著日韓矛盾加劇，日本政府對(duì)韓國(guó)企業(yè)發(fā)起制裁，限制半導(dǎo)體核心材料的出口。鐵錘剛砸下三天，三星掌門李在镕如坐針氈，專程趕赴日本懇求松口。

后來眾議員的研討會(huì)結(jié)束不久，湯之上隆就寫了篇文章，標(biāo)題叫“日本半導(dǎo)體設(shè)備和材料為何那么強(qiáng)？”，自豪之情溢于言表[2]。

極其夸張的市場(chǎng)份額

結(jié)果文章發(fā)出去沒多久，日本就吃了一場(chǎng)敗仗。2021年，韓國(guó)的SEMES強(qiáng)勢(shì)崛起，越日本企業(yè)SCREEN成為全球第六大半導(dǎo)體設(shè)備公司，其母公司正是在材料上被卡的翻白眼的三星。同一時(shí)期，三星一口氣投資了十幾家材料公司，希望在材料環(huán)節(jié)繞開日本。

另一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，相比輿論對(duì)日本半導(dǎo)體材料壟斷地位的艷羨，以及日本在化學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域長(zhǎng)期耕耘的贊譽(yù)，日本產(chǎn)業(yè)界卻對(duì)這一成就評(píng)價(jià)復(fù)雜：

湯之上隆一邊高度認(rèn)可材料環(huán)節(jié)的強(qiáng)勢(shì)地位，但一邊稱日本對(duì)韓國(guó)的斷供“極其愚蠢”。另一位學(xué)者西村吉雄則在《日本電子產(chǎn)業(yè)興衰錄》中說，日本芯片產(chǎn)業(yè)衰落的原因，就是做了太多基礎(chǔ)研究，反而忽視了應(yīng)用和模式層面的**。

日本的半導(dǎo)體材料常常是一個(gè)被輿論神化的產(chǎn)業(yè)，它實(shí)際上并不復(fù)雜，但也沒有那么簡(jiǎn)單。

卡脖子

對(duì)韓國(guó)芯片公司而言，日本的貿(mào)易制裁，其威力不亞于往京畿道工廠丟一顆炸彈。

被限制出口的半導(dǎo)體材料共有三種，首當(dāng)其沖的是氟化聚酰亞胺。這個(gè)念起來有些費(fèi)嘴的化學(xué)物質(zhì)，是部分OLED面板的原材料。一旦掐斷供給，OLED電視等拳頭產(chǎn)品將面臨無貨可出的窘境。

但對(duì)三星等韓企來說，更棘手的其實(shí)是另外兩件“戰(zhàn)略核武器”。

**件是EUV光刻膠，打擊目標(biāo)是韓國(guó)半導(dǎo)體的“未來”。

光刻膠是光刻工藝的關(guān)鍵材料，而光刻又是芯片制造的核心工藝。目前**的光刻工藝是EUV（極紫外線），用于生產(chǎn)7nm以及更*制程的芯片。

過去幾年，三星一直在努力迭代的手機(jī)處理器Exynos，即便三星自己擁有7nm和5nm制程工藝，但也繞不開光刻膠這一環(huán)。此時(shí)，作為原材料的光刻膠遭到制裁，本就不富裕的日子變得更加雪上加霜。

另外，三星、SK海力士對(duì)下一代DRAM的研發(fā)也將被迫暫停。當(dāng)前，市場(chǎng)上的DRAM產(chǎn)品仍在努力逼近10nm制程，尚且用不上EUV光刻這樣的*技術(shù)；但未來DRAM的制程大概率會(huì)提升至5nm，這便踏進(jìn)了EUV光刻的領(lǐng)域。

EUV光刻

相比之下，**把利器殺傷力更甚。這款名叫高純度氟化氫的材料，足以扼住韓國(guó)半導(dǎo)體的“現(xiàn)在”。

氟化氫是一種清洗用的化學(xué)材料。清洗工藝能夠去除芯片生產(chǎn)所帶來的雜質(zhì)，是影響芯片品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生產(chǎn)一款芯片大概需要500至1000個(gè)步驟，其中大約10%的步驟都得用到氟化氫進(jìn)行清洗，堪稱是半導(dǎo)體的“血液”。

一旦氟化氫庫(kù)存告急，邏輯半導(dǎo)體（如CPU）、DRAM等主流半導(dǎo)體芯片均無法生產(chǎn)，能否開展日常業(yè)務(wù)都將打上一個(gè)問號(hào)[7]。

面對(duì)日本的咄咄逼人，危機(jī)感爆棚的韓國(guó)人使出了渾身解數(shù)，先是跑去WTO伸冤打官司，與此同時(shí)，政府牽頭大搞國(guó)產(chǎn)替代，一口氣投入了6萬(wàn)億韓元的預(yù)算，三星也跟著投資了一批韓國(guó)本土的半導(dǎo)體材料企業(yè)。

在“打倒日本帝國(guó)主義”的號(hào)召下，同仇敵愾的韓國(guó)企業(yè)*研發(fā)出了國(guó)產(chǎn)版本的高純度氟化氫和EUV光刻膠。文在寅卸任前的新年致辭中，曾重點(diǎn)提及了上述成就。

文在寅視察韓國(guó)產(chǎn)氟化氫

然而，故事的走向卻沒有發(fā)生太多逆轉(zhuǎn)：直到如今，日本依舊高度壟斷著高純度氟化氫和EUV光刻膠。

其地位之所以屹立不倒，和上述半導(dǎo)體材料的一大特質(zhì)有關(guān)：日本壟斷的材料，多是不能即插即用的非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

其中氟化氫尤為典型——清洗并不是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化的工藝，每個(gè)制造商都有各自的理解和流程。因此，關(guān)于氟化氫的使用，實(shí)際上有稀釋、與氯化氫混合、與過氧化氫混合等多種完全不同的方案。而每種方案對(duì)氟化氫產(chǎn)品的要求又不太一樣，均需要專門定制。

另一方面，大多數(shù)產(chǎn)品的理論原理和工藝技術(shù)都是公開的，但選材與配比的數(shù)值，甚至生產(chǎn)車間合適的溫度和濕度，都需要漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)才能得到*佳結(jié)果。材料的非標(biāo)特質(zhì)，會(huì)帶來兩方面影響：

（1）企業(yè)難以輕易更換解決方案以及相關(guān)供應(yīng)商，一旦合作就是長(zhǎng)期綁定。

在這方面，日本自己就吃過虧。1999年，日立和NEC兩家企業(yè)合資成立了存儲(chǔ)企業(yè)爾必達(dá)，準(zhǔn)備向領(lǐng)跑的三星發(fā)起進(jìn)攻。但在公司成立的頭兩年，卻爆發(fā)了嚴(yán)重的生產(chǎn)問題，市場(chǎng)份額也迅速下跌，而“罪魁禍?zhǔn)住闭侨樟⒑蚇EC的清洗方案不兼容。

因此，哪怕韓國(guó)企業(yè)出了高純度氟化氫，依舊不能立刻擺脫日企的壟斷，*快也需要至少1年時(shí)間做測(cè)試；而EUV光刻膠的更換周期則更久，通常需要測(cè)試2-3年才能搬上產(chǎn)線。

“有國(guó)產(chǎn)材料”和“用國(guó)產(chǎn)材料”，實(shí)際上是兩件事。

氟化氫

（2）非標(biāo)材料的制造工藝多且繁雜，甚至存在部分只可意會(huì)不可言傳的隱性知識(shí)，需要企業(yè)有長(zhǎng)期相關(guān)的積累。在這方面，向來以“匠人精神”自居、發(fā)力較早的日本同樣有先天優(yōu)勢(shì)。

正如湯之上隆在書中寫道：日本半導(dǎo)體材料的競(jìng)爭(zhēng)力核心，正是日本的匠人文化。

不可否認(rèn)，這種“一生做好一件事”的匠人文化，確實(shí)在氟化氫這類具備延續(xù)性的領(lǐng)域頗有成效。氟化氫技術(shù)的迭代，本質(zhì)是不斷提升純度，將小數(shù)點(diǎn)后面的9越做越多的過程，主打一個(gè)精益求精。

韓國(guó)雖實(shí)現(xiàn)了氟化氫的國(guó)產(chǎn)化，但其純度只有99.99999999%（小數(shù)點(diǎn)后8個(gè)9），日本企業(yè)卻能做到小數(shù)點(diǎn)后10個(gè)9?？瓷先ハ嗖顭o幾，但如果乘上幾十上百道工序，*終結(jié)果會(huì)千差萬(wàn)別。

但問題是，難道隔了個(gè)日本海，匠人文化就失傳了嗎？日本半導(dǎo)體材料的強(qiáng)勢(shì)，顯然不能只用文化來解釋。