[原创] 韩国半导体低调突围
2021-12-13
14:00:02
来源: 半导体行业观察
在落后美国、日本十几年的背景下，韩国半导体从崛起到鼎盛，不过用了短短40年。在被存储产业和三星制造簇拥着的韩国半导体荣景背后，日本曾“一纸禁令”揭开了其产业自主化严重跛脚的一面。
三星的制造野心
据介绍，该计划投资 170 亿美元的新工厂建成之后采用 5nm/3nm 工艺为相关客户代工，并将促进先进逻辑半导体解决方案的生产，涉及移动、5G、高性能计算和人工智能。有分析师表示，分析师表示，它可能会使用荷兰ASML的EUV为高通等大客户生产5nm或更先进的尖端芯片。该厂将于 2022 年上半年开工，目标是在 2024 年下半年该设施投入运营，与台积电亚利桑那州的 5nm晶圆厂量产时间差不多。
此次，
三星在美国有史以来最大的投资背后，除了回应拜登政府扩大美国本土半导体产能的诉求之外，在晶圆代工领域追赶竞争对手台积电无疑是其最大动力。
对此，有韩媒报道，随着在美第二工厂选址泰勒市，三星电子未来将加快推动超越台积电，成为全球最大半导体企业的“系统芯片2030”战略。
回顾当前晶圆代工市场，今年以来，美国本土半导体巨头英特尔高举 IDM 2.0 计划重返晶圆代工市场，率先在美国本土砸下200亿美元投资建厂，后又在 5 月宣布投资 35 亿美元升级
其位于美国墨西哥州的产线；
台积电也斥资超过 120 亿美元，在美国亚利桑那州建设 5nm 晶圆厂；
三星则祭出170 亿美元德克萨斯州泰勒市新厂计划。
各大厂商展开尖端半导体投资的另一面，是晶圆代工市场的竞争升级，是台积电巩固地位的谋划，是英特尔迫切追赶的决心，也是三星制造欲超越台积电的野心。截止目前，三星在代工市场的份额约为15%，而台积电的份额则超过50%。
围绕亚洲双雄的竞赛，最显著的较量是资本开支。台积电在今年 4 月宣布大幅调高资本支出计划，未来三年投入 1000 亿美元扩产。三星紧随其后，在 5 月宣布将扩大对逻辑芯片和晶圆制造业务的投资额度，到2030年总共投人171万亿韩元。
又在 10 月底公布三季度财报后表示，预计 2026 年将晶片代工产能提高3倍，不但会扩增位于平泽市的生产线，此次赴美建厂也在其计划之内。三星还指出，预计在 2022 上半年为客户生产第ㄧ代 3nm 制程芯片，而第 2 代 3nm 芯片则在 2023 年推出。
同时值得一提的还有，三星晶圆代工业务将藉由3nm GAA工艺制程，大幅改善业绩表现。而台积电目标则是在2022年下半年量产3nm，仍采用鳍式场效电晶体（FinFET）技术。业界分析认为，此举是为了强调三星电子可比明年下半年才引进3nm技术的台积电拥有技术优势。
同时，三星还将开发3nm、2nm所需的第二代技术多桥通道场效应电晶体（MBCFET），希望在第一代3nm量产后一年导入生产。三星指出，新技术能使芯片效能较7nm制程提高35%、面积减少45%，功耗降低五成，但并未讲明实际量产情况。
量产规模也是三星长期以来的短板所在，以7nm来看，2019年台积电7nm产能约每月10.5万片，对应三星制程的相关产能则仅约2万片；同样的情况也反映在了5nm制程上，机构数据显示，推估台积电5nm月产能将在今年内达到月产12万片，三星也积极在韩国本地扩充，估计月产能有机会达到3.5万片，但差距依旧巨大。
因此，在抢占量产先机之后，扩大量产规模、拿下客户订单成为三星的当务之急。Daishin Securities分析师表示，三星通过稳定平台支持客户，拥有一个互助合作的生态体系。三星的客户数量正在大幅增加，今年已超过100家，远高于2017年的35家，预测到2026年三星客户将超过300家。
此次泰勒厂靠近北美客户，有助于三星赢得订单并就近服务客户。韩国有进投资证券分析师指出：“三星要成为世界第一，必须要拿下苹果和英特尔等大客户的订单”，《韩国先驱报》此前也有报导，三星最紧迫的任务是敲定美国投资计划，通过赢得高通、谷歌、苹果和英特尔等强大的美国客户，并控制其竞争对手英特尔和台积电来提高其在美国的产量和地位。
三星在不久前获得了谷歌手机的订单，虽然此类订单获取难度极高，但显然也正
获益于北美科技大厂自研芯片的浪潮，给三星制造“野心”增添了新的可能性。
存储产业的荣光
三星在晶圆代工方面动作不断外，韩国半导体企业在存储市场显得游刃有余。
从存储芯片细分产品来看，目前DRAM和NAND Flash占据了存储芯片95%以上的市场份额。据IC Insights发布的数据显示，DRAM销售额在2020年约占整个存储市场的53%，闪存的比重约达到45%，其中NAND闪存为44%，NOR闪存为1%，其他存储芯片(EEPROM、EPROM、ROM、SRAM等)市占较低。
存储市场一直是韩国企业的强点所在，目前DRAM芯片的市场格局是由三星、SK海力士和美光统治，三大巨头市场占有率合计已超过95%，而三星一家公司市占率就已经逼近50%；
2021年第三季度全球DRAM原厂内存营收排名（单位：百万美元）
NAND Flash经过几十年的发展，形成了由三星、铠侠、西部数据、美光、SK海力士、英特尔六大原厂组成的稳定市场格局。自2019后其他厂商如中国的长江存储慢慢进入全球视线，但市占率仍然较低。
从三星营收报告中可以看到，内存业务为三星带来了超过20%的收入，几乎占营业利润的一半。
三星在中国的西安二期一阶段在2020年已投产，二期第二阶段项目将在2021年下半年竣工，同时平泽P2工厂投资8兆韩元新建NAND Flash产线，计划2021下半年开始量产，以及还在规划新建P3工厂。
SK海力士于2018年投资3.5兆韩元(约合31.4亿美元)在京畿道利川新建一座存储器M16工厂，利川M16厂在2021年上半年投片，预计下半年产品出货。
从存储市场来看，韩国占据约 70% 的市场份额，这也意味着韩国在半导体设备和材料方面强大的购买力。与此形成鲜明对比的是，
韩国从来都不是半导体设备和材料大国，在全球供应商排行榜中，看不到韩国企业的踪影，欧美、日本供应商牢牢把持着市场，坚不可摧。
而也正是这强大的购买力和材料设备环节孱弱的供应能力，成为了韩国被日本钳制的“七寸”。
日本掐“七寸”
2019年，日本对出口韩国的半导体材料进行出口管制，揭开了韩国半导体荣景背后自主化严重跛脚的一面。
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光刻胶：用来将电路的构造转移到半导体基底，用于集成电路和芯片制造的核心材料
从当时的情况来看，日本基本垄断了氟聚酰亚胺、氟化氢市场，日本占全球氟聚酰亚胺总产量的90%，全球半导体企业70%的氟化氢都从日本进口。光刻胶行业日本JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率和为72%。 据SEMI预测，在半导体材料领域，日本企业的占比高达52%左右，行业地位十分明显。在芯片生产中，有19种必须材料，日本企业在其中14种材料中，都处于行业领先，乃至垄断地位。
毫无疑问，突然来的制裁对韩国显示及半导体产业产生了重大影响。
感受到危机的韩国暗自下了突围的决心——未来十年内，将斥资约4500亿美元，建立集半导体生产、原材料、零部件、设备和尖端设备、设计等为一体的高效产业集群，在2030年前构建全球最大规模的半导体产业供应链。
能够看到，
在打造了“内存”这项长板之后，“补短板”终于在日本“出口管制”的压力下，被韩国半导体界提上了日程。
据韩媒信息，韩国半导体在非内存或系统集成电路市场的占有率只有5%。“非内存”业务正在成为韩国企业抵御内存景气浮动的压舱石和寻求盈利多元化的出发点。
韩国“多元化”突围
限制措施实施后，韩国政府迅速做出反应，立即提出了提高竞争力的计划以及研发投资。
韩国政府把2020年原本1.09万亿韩元的支持预算增加到了2.07万亿韩元，2021年将进一步增加到2.55万亿韩元，计划将其中超过85%的预算用于设备，材料和组件的研发。对日本依赖度较高的6个领域的100个品种（包括3种限制出口的材料）进行去日本化，主要途径就是国产化或进口国多元化。同年10月，专门成立“原材料、零部件和装备的竞争力委员会”来应对危机。
另一方面，为提升材料、设备本地化程度，韩国政府积极推进相关本地企业的自研、自产、自销。三星、SK海力士、LG等头部企业在生产过程中逐渐导入本地企业的氟化氢等半导体材料产品。同时，基于企业和研究院的联合攻关，韩国电子通信研究院等机构推动实现了显示屏光刻胶的商用化，以降低对日本材料产业的依赖。
当时，为解决燃眉之急，三星电子和SK海力士的高层都第一时间飞往日本，寻求解决之道。与此同时，多管齐下做准备，一方面从中国、新加坡、比利时等国家引进库存，一方面也紧急启动材料国产化的措施。
其中，三星在加速本土化材料的进程中扮演了重要角色，2020年7月，三星电子向开发EUV用空白光罩与晶片检测设备企业分别投资了659亿韩元和473亿韩元，这是三星电子自2017年收购Soulbrain和Semichem各4.8%的股份后，时隔3年再次向材料、零部件、装备企业进行投资。截至 2021 年 8 月底，三星电子已投资不少于 14 家半导体本土设备和材料厂商，其中有 9 笔投资发生在 2020 年和 2021 年。
接受出资的企业有生产在半导体电路形成工序中使用的氟化氢的韩国Soulbrain、生产半导体晶圆研磨设备的KC Tech、生产半导体掩膜用保护零部件的FST（Fine Semitech）以及蚀刻材料厂商DNF等尖端材料企业。同时，在因日韩对立和中美对立出现半导体相关供应链断裂风险的背景下，三星电子加快了构建韩国国产商品的采购渠道。三星电子表示“将强化与多种合作企业的关系，提高自身半导体的竞争力”。
2021年5月，韩国政府发布《K—半导体战略》，韩国政府将携手相关企业，以“打造世界最强的半导体供应链”为愿景，提出到2030年将半导体年出口额增加到2000亿美元，并将相关就业岗位增至27万个。按照规划，政府将在未来十年内提供资金政策支持三星电子等153家企业，建立起集半导体生产、材料、零部件、设备和尖端设备、设计等为一体的高效产业集群。
综合来看，可以说韩国政府提供了
全赛道的国产化计划，以平行线的备胎战略，实现供给多元化。
日本化工企业的高管表示，“日本加强出口管理在一定程度上加速了韩国的国产化趋势”，同时还表示“韩国政府和企业的投资决策速度令人吃惊”。
“去日化”的表与里
自2019年7月日本对韩国实施出口限制至今，韩国半导体材料独立自主的发展道路取得了怎样的成绩？通过数据来了解一下：
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氟聚酰亚胺：2020年，韩国从日本进口氟聚酰亚胺增长了12.4%，达到了3536万美元，占韩国进口氟聚酰亚胺总产品比例的93.8%。
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氟化氢：2020年，韩国进口了氟化氢7299万美元，比上年减少约4000万美元。从日本的进口额从3,633万美元下降至938万美元。
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光刻胶：2020年，韩国从日本进口光刻胶增长了22.3%，达到了3.829亿美元，占韩国进口光刻胶总产品比例的86.5%。
能看到，韩国被制裁的三个材料，只有氟化氢进口数量有了大幅的下降，韩国贸易协会的统计显示，来自日本的氟化氢进口额以2019年7月为转折点出现锐减，2020年比2018年减少86%，降至938万美元。日资企业Stella Chemifa和森田化学工业对韩国出口减少，除了日本产的超高纯度产品外，大部分被三星电子出资的SoulBrain和SK Materials等韩国企业的产品替代。
而氟聚酰亚胺和光刻胶从日本进口的数量甚至还有不小的增长。但也有声音表示，在光刻胶和氟化聚酰亚胺方面，韩国政府已经吸引了杜邦和TOK的投资，用于国内EUV光刻胶的生产，一家韩国公司目前正在测试其原型。Kolon Industries和SKC目前有能力生产氟化聚酰亚胺。
从总体数据来看，根据韩国贸易工业和能源部的数据，2020年韩国进口了1678亿美元的材料和组件，其中从日本进口数量占比为16%，高于2019年的15.8%。
对此，有观点表示，韩国2020年半导体产业发展迅速，日本政府也颁发了更多的出口许可证。言下之意是，
在当前半导体产业发展推动和市场格局下，韩国不得不继续向日本采购，日本也没有“下死手”限制出口。
据了解，日本在2019年的8月就两次对三星电子颁发光刻胶出口颁发许可证，确保了9个月的存货量。而在2019年12月，日本又解除部分对韩国出口光刻胶的限制。
日本企业也似乎与政府展开了游击战，在日本政府加强对韩国半导体原材料的出口限制一个月后，供需双方为了回避限制，纷纷投入到供应网的多变之中。部分日本企业通过向韩国供应在海外生产的“第三国产品”的方式来规避管制。
归其根本，韩国遭受的日本管制，跟以华为代表的国内科技企业所承受的重压还不可相提并论。美国是铁心要断开供应链，而日本并没有完全封死大门。毕竟，明面上谁也不会跟钱过不去，日韩之间也还没到这种程度的制裁关系。
鹬蚌相争，渔翁得利。
另外，从韩国方面来看，韩国政府的国产化行动和去日化目标实际上也无法齐头并进。韩国国内推进增产投资，积极采购日本的制造设备和材料，韩国对日本贸易逆差也因而在今年呈现扩大趋势。韩国贸易协会统计显示，今年1-5月韩国对日本贸易逆差比上年同期增加34%，达到100亿美元。
由于全球半导体短缺的背景，三星电子等宣布推进增产投资，正在积极采购日本的制造设备和材料，1-5月期间韩国从日本进口的半导体设备金额达29亿美元，较去年同期暴增55%。韩国对日本贸易逆差扩大，根本原因是日本的尖端设备和材料保持竞争力。韩国政府虽然强调部分“实现国产化”，但在全球竞争激烈的关键节点，“去日化”的节奏和步伐显然不是当前要考虑的第一要务。
况且，三星正在大举与台积电进行最尖端晶圆制造的竞争之际，谋求加强与日资供应商的关系更是非常重要。
以三星供应链为例，韩国本土公司最多有40家，日本公司则以22家紧跟其后，
尽管韩国希望将半导体材料、设备等对日本依赖度高的品项进行国产化。但从三星的供应链名单来看，日本这些半导体公司赫然在列，而且占比高居22%。业界认为，要是没有日本供应商的产品，三星就失去了对抗台积电的战斗力。
因此，在当前市场态势下，韩国还是优先选择以稳为主，不会急于摆脱对日本的依赖，以免再生事端，扰乱国内大厂向前追赶的阵脚。
发力第三代半导体
作为逻辑存储领域的半导体巨头，“三星赶超台积电的制造野心”与“国产化替代摆脱日本依赖”之外，韩国近年来在第三代半导体方面动作频频。
今年5月，韩国宣布启动“X-band GaN半导体集成电路”国产化课题，展开第三代半导体的深度破局之路。目前为止，从SiC到系统构筑GaN供应链的国家只有美国和中国，其中成功实现商品化的国家只有美国。
在此前的4月，韩国政府曾召开会议，发表了“下一代功率半导体技术开发及产能扩充方案”，宣布将正式培育下一代功率半导体技术，到2025年开发5种以上的商业化产品，并在国内建设6~8英寸代工厂。
在具体方向上，从韩国四大财团三星、SK、LG和现代集团的第三代半导体布局中，就可见一斑。
三星：
2000年以后，三星以存储器和逻辑IC为主的半导体业务迎来大爆发，并在2011年宣布重启功率半导体事业部，设立电力装置中心(Power Device Center)，集中研究IGBT技术，以及SiC/GaN等新一代半导体材料。其中以GaN领域研究成果显著，尤其是在光电器件方面处于世界领先地位，另外三星与美国康宁合资成立三星康宁精密材料进军GaN材料，于2011年完成了4英寸高品质GaN基板研发。
近几年，三星为加快系统半导体生态系统建设，以旗下两个投资基金主导（三星 Next Fund + Catalyst Fund），开始着手投资中小型系统半导体初创公司，其中不乏第三代半导体相关企业。
SK：
SK集团的半导体事业部中最为人熟知是存储大厂SK海力士，另外还有Si晶圆领先供应商SK Siltron和半导体材料及零部件厂商SKC。
其中，SK Siltron除了供应Si晶圆以外，近来也开始涉足SiC。2019年以4.5亿美元收购了美国化学大厂杜邦的SiC晶圆业务。今年2月，有消息称SK Siltron已开始生产少量的SiC芯片，意向功率半导体业务扩展。
此外，SK集团的投资控股公司SK Holdings今年初宣布以268亿韩元收购韩国唯一SiC功率半导体制造商Yes Power Technix的33.6%股份。Yes Power Technix专注于研发SiC功率器件，其4英寸和6英寸的SiC晶圆产能约为14000片/年。知情人士表示，SK海力士可能和Yes Power Technix在SiC功率半导体晶圆代工领域进行合作，而SK Siltron则有可能与其在SiC晶圆采购方面进行合作。
LG：
据韩媒ETNews报道，LG集团旗下子公司Silicon Works宣布扩大其半导体业务，重点押注SiC PMIC以及MCU。此次Silicon Works大举切入SiC芯片领域，不仅透露了其对从LG集团分拆后的发展规划，更是从侧面印证了SiC在汽车领域的重大战略性意义。
现代：
自2016年Tesla Model 3率先采用了以SiC MOSFET为功率模块的逆变器之后，截至当前，全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用SiC功率器件。未来几年，几乎所有汽车整车厂商都将在主逆变器中使用SiC。
SiC市场的火爆引发了大量半导体厂商的涌进，而汽车整车厂商也早已有所积累，其中包括丰田、福特、大众等一线汽车整车厂均已研究SiC器件多年。韩国现代汽车也在此布局，去年5月其旗下半导体子公司现代奥创与现代汽车成立了一个实验室，共同开发SiC功率器件，其最新的E-GMP纯电动汽车平台中便采用了SiC技术。
写在最后
在中美对立的背景下，供应链中断给企业投下阴影，曾属于国际分工成功案例的日韩半导体产业也受到政治因素的影响。日本将正常商业的供应链关系政治化，不稳定的供应链对韩国的主导产业形成了窒息性威胁。
尽管，当前日韩企业的相互依存关系仍在维持，目前韩国半导体材料依然无法离开日本。不过，在韩国企业之中，已出现根据政府意向采用国产产品的趋势，供应链去风险化已经成为共识。
这意味着，
国家之间的供应链攻防战已经成为常态化的准备，经济性不再是唯一考量的原则，确保国家战略物资的安全性已经成为更重要的主题。
回顾历史，20世纪60年代中期开始，美国的仙童半导体和摩托罗拉等公司开始在海外投资设厂，韩国成为进口元器件的组装国家之一。但韩国不甘只做"血汗工厂"，1975年便公布了推动半导体业发展的六年计划，开始在半导体产业化的过程中，扮演着推动者、扶持者的角色。
韩国在半导体产业的目标，一开始就定位于要掌握自主知识产权，而不是仅引进和吸收美国日本的技术。具体而言，韩国采用循序渐进的方式，先引进、合作、内部技术与外部技术的自主融合，最后实现自主可控。
几十年后，外部威胁再现，日本的一纸禁令按下了韩国半导体暗中突围的加速键。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
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责任编辑：Sophie
