木桶理論相信大家都有所了解，但是回顧如今全球半導(dǎo)體布局，或許“新木桶理論”更為適合。美國的設(shè)計(jì)、日本的材料與設(shè)備、中國臺(tái)灣的代工以及韓國的存儲(chǔ)，憑借著這些“長板”，各自穩(wěn)固著在半導(dǎo)體領(lǐng)域的地位。
然而要想讓木桶裝更多的水，僅憑一塊長板顯然是萬萬不能的，這一點(diǎn)隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，也愈發(fā)清晰，為此美國、日本開始大舉招攬代工廠建廠，而韓國則開啟了從材料與設(shè)備、第三代半導(dǎo)體、晶圓代工、系統(tǒng)芯片的多路進(jìn)攻。
“直面殺機(jī)”的材料和設(shè)備
材料和設(shè)備領(lǐng)域的不足應(yīng)該是韓國最先直面的痛，原以為是可以相互依賴的“好伙伴”，卻在2019年的時(shí)候被日本迎頭一擊，“氟聚酰亞胺”、“光刻膠”和“高純度氟化氫”這3種關(guān)鍵半導(dǎo)體材料皆被限制，還被剔除在安全保障出口管理上可以享受日本優(yōu)惠待遇的“白名單國家”。
這場(chǎng)“半導(dǎo)體之爭(zhēng)”在當(dāng)時(shí)給韓國帶來了較大的沖擊，數(shù)據(jù)顯示，2017年韓國用于關(guān)鍵工藝的曝光和離子注入的幾乎所有材料都是從日本和美國進(jìn)口的，尤其光刻膠，高達(dá)91.9%都是從日本進(jìn)口。突如其來的出口限制，如斷韓國半導(dǎo)體一臂。
此后，韓國開始試圖減少對(duì)日本半導(dǎo)體材料的依賴，并積極開展本土化政策。經(jīng)過近些年的發(fā)展，目前韓國在材料和設(shè)備領(lǐng)域也取得了不小突破，先說材料:
硅片
2019年，韓國晶圓制造商 SK Siltron 以 4.5 億美元（約合 5400 億韓元）的價(jià)格收購了杜邦的 SiC 晶圓部門，鞏固了其在行業(yè)中的地位，并且近期擴(kuò)產(chǎn)消息頻頻。
先是在去年11月，韓國當(dāng)?shù)孛襟wbusinessKorea報(bào)道，SK集團(tuán)決定在美國投資超6億美元建設(shè)晶圓廠。今年3月，SK Siltron宣布未來3 年內(nèi)將投資1.05 兆韓元（約合人民幣55億元）擴(kuò)建韓國龜尾國家工業(yè)園區(qū)12 英寸半導(dǎo)體硅片廠，將于上半年動(dòng)工，2024 上半年量產(chǎn)。
而就在5月底，韓國SK集團(tuán)又發(fā)布大規(guī)模投資計(jì)劃，其中在半導(dǎo)體領(lǐng)域，SK集團(tuán)擬約142萬億韓元將用于推動(dòng)半導(dǎo)體和相關(guān)材料行業(yè)的發(fā)展，投資總額占比過半。主要投資項(xiàng)目包括在首爾南部的龍仁市建立半導(dǎo)體集群，以及擴(kuò)建半導(dǎo)體工廠和與特殊氣體和晶圓等材料、零件和設(shè)備相關(guān)的設(shè)施。
目前，SK Siltron的市場(chǎng)份額在9%左右，在全球行業(yè)中排名第四。
蝕刻氣體
據(jù)韓媒報(bào)道，韓國工業(yè)已實(shí)現(xiàn)100%液態(tài)氟化氫國產(chǎn)化，氣態(tài)氟化氫國產(chǎn)化的進(jìn)展也較為順利。
在日本實(shí)施出口管制措施一年后，SK Materials于 2020 年 6 月成功實(shí)現(xiàn)了高純度氣態(tài)氟化氫的本地化。此外，另一家韓國中型化學(xué)公司Soulbrain也正在量產(chǎn)液態(tài)氟化氫，計(jì)劃到2023年將氣態(tài)氟化氫國產(chǎn)化率提高到70%。
光刻膠
日本在光刻膠領(lǐng)域的地位可以說是無人撼動(dòng)，占據(jù)了全球約94%的光刻膠市場(chǎng)，上文中也提到了韓國在光刻膠方面極度依賴日本，換句話說，韓國受日本出口限制影響最大的材料就是光刻膠，而光刻膠又是EUV曝光工藝不可或缺的材料。
不過韓國在這方面似乎也取得了新突破，去年年底有媒體報(bào)道，三星電子和東進(jìn)半導(dǎo)體成功開發(fā)了一種可用于 EUV 曝光工藝的光刻膠。目前，東進(jìn)半導(dǎo)體的光刻膠已通過可靠性測(cè)試，可用于三星電子的半導(dǎo)體工藝。
空白掩膜版
在掩模版領(lǐng)域，則由韓國半導(dǎo)體材料廠商S&S Tech發(fā)起挑戰(zhàn)。2020年6月，S&S Tech宣布決定投資100億韓元（約5849萬人民幣）開發(fā)和量產(chǎn)EUV工藝所需的核心材料Blank Mask和Pellicle。2021年10月，S&S Tech成功開發(fā)出穿透率達(dá)90%的半導(dǎo)體EUV制程用防護(hù)膜(pellicle)，據(jù)當(dāng)時(shí)媒體報(bào)道，S&S Tech與ASML進(jìn)行質(zhì)量測(cè)試相關(guān)協(xié)議，如果測(cè)試順利完成，預(yù)計(jì)將在京畿道龍仁引進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，并開始量產(chǎn)。
除了S&S Tech外，韓國企業(yè)FST也在致力于開發(fā)穿透率達(dá)到90%的EUV pellicle。
再來看半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，雖然韓國在用于沉積工藝的熱處理設(shè)備方面具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，但在曝光、離子注入和測(cè)量分析等領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)仍是比較薄弱。據(jù)了解，目前韓國企業(yè)已將注意力集中在門檻相對(duì)較低的設(shè)備工藝上。
曝光設(shè)備
韓國企業(yè)Philoptics開發(fā)出了曾被日本壟斷的直接成像(DI)設(shè)備，該設(shè)備可以協(xié)助DUV 曝光設(shè)備在沒有光掩模的情況下在晶圓表面打印電路圖。
沉積設(shè)備
韓國 Wonik IPS、Jusung Engineering等企業(yè)擁有一定的技術(shù)實(shí)力。其中，Wonik IPS主要提供等離子化學(xué)氣相沉積（PECVD）設(shè)備；Jusung Engineering 早在2017 年的時(shí)候就開發(fā)了原子層沉積設(shè)備 (ALD)，并提供給系統(tǒng)半導(dǎo)體制造商。據(jù)韓媒Techworld報(bào)道，韓國蒸發(fā)設(shè)備技術(shù)已達(dá)到全球龍頭企業(yè)的90%。
測(cè)量、分析、檢驗(yàn)設(shè)備
由于韓國在存儲(chǔ)領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，因此韓國測(cè)量、分析、檢測(cè)設(shè)備基本都以存儲(chǔ)半導(dǎo)體為主。據(jù)悉，韓國Auros Technology、Exicon 和 Unitest 等企業(yè)已經(jīng)向三星電子和 SK 海力士提供覆蓋測(cè)量設(shè)備和內(nèi)存模塊/組件測(cè)試儀，并且還向美光和英特爾等美國公司開展銷售活動(dòng)。
發(fā)起總攻的第三代半導(dǎo)體
近些年，在新能源汽車、5G通訊等新興領(lǐng)域的帶動(dòng)下，第三代半導(dǎo)體顯然已經(jīng)成為了新的兵家戰(zhàn)場(chǎng)，像中國臺(tái)灣三大代工廠都已入局，而日本憑著在半導(dǎo)體基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，甚至已經(jīng)研發(fā)出第四代半導(dǎo)體氧化鎵4英寸晶圓，韓國方面自然也是積極投身研發(fā)，代表公司包括 LX Semicon、DB Hitech、Yes Power Technics 和 Trino Technology等。
從筆者搜集的資料可以看到，在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域，與臺(tái)灣三大代工廠熱衷于氮化鎵不同，韓國更傾向于碳化硅功率半導(dǎo)體的研發(fā)。韓國功率半導(dǎo)體商業(yè)化事業(yè)部負(fù)責(zé)人（檀國大學(xué)電子電氣工程教授）具永瑞曾指出，目前在第三代功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，韓國已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)可以與全球公司競(jìng)爭(zhēng)約 70%_的結(jié)構(gòu)。
在此前 《 韓國對(duì)SiC發(fā)起總攻 》 一文中已經(jīng)對(duì)韓國碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈，包括外延片、生產(chǎn)材料、設(shè)備、器件、代工等都進(jìn)行了詳細(xì)介紹，筆者就在這里更新部分最新進(jìn)展。
除了韓國企業(yè)自身的努力，比如SK集團(tuán)收購韓國唯一的碳化硅功率半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造商Yes Power Technics；LX Semicon 在去年 12 月收購 LG Innotek 的 SiC 半導(dǎo)體器件設(shè)施和專利資產(chǎn)；以及韓國代工廠東部高科（DB HiTek）宣布進(jìn)軍功率半導(dǎo)體外，一些功率半導(dǎo)體巨頭也開始在韓國擴(kuò)產(chǎn)。
據(jù)韓媒Sedaily 3月報(bào)道，有業(yè)內(nèi)人士稱，安森美半導(dǎo)體正在為擴(kuò)建韓國生產(chǎn)基地京畿道富川工廠進(jìn)行廠內(nèi)平整工作，擴(kuò)建的生產(chǎn)線將生產(chǎn)被認(rèn)為是下一代功率半導(dǎo)體的“碳化硅半導(dǎo)體”，到2025年，生產(chǎn)線將擴(kuò)大到目前富川工廠SiC半導(dǎo)體產(chǎn)能的10倍以上。安森美表示，“富川工廠的擴(kuò)建是為了增加 SiC 的產(chǎn)量，而特斯拉也對(duì)這個(gè)項(xiàng)目表示了積極的投資。
此外，韓國地方政府也在加大有關(guān)第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的布局。今年5月，韓國慶尚北道宣布，在被選為基于寬帶隙材料的車輛用電力半導(dǎo)體制造工藝基地的公開競(jìng)賽后，獲得了 92.5 億韓元的國家資助。
據(jù)韓媒wowtv報(bào)道，從今年到2024年，慶尚北道將總共投資132.5億韓元研發(fā)相關(guān)技術(shù)，建設(shè)生產(chǎn)設(shè)施，支持生產(chǎn)寬帶隙功率半導(dǎo)體的公司，并計(jì)劃開發(fā)8英寸大直徑SiC和GaN基功率半導(dǎo)體的核心和標(biāo)準(zhǔn)工藝技術(shù)，建立工藝支持體系，支持單元和批量工藝示范，支持生產(chǎn)適合企業(yè)需求的原型。
持續(xù)發(fā)力的晶圓代工
韓國發(fā)力晶圓代工也是毋庸置疑，畢竟當(dāng)今全球，能在5nm以下先進(jìn)工藝領(lǐng)域繼續(xù)戰(zhàn)斗的代工廠，除了臺(tái)積電就是三星，雖然英特爾也已經(jīng)宣布加入這場(chǎng)戰(zhàn)局，但是目前還未有量產(chǎn)消息出現(xiàn)，而三星方面3nm可以說已經(jīng)是勝利在望了，據(jù)韓媒ekn.com近日?qǐng)?bào)道，三星電子有望在6月底正式宣布下一代基于GAA的3納米半導(dǎo)體工藝量產(chǎn)。
從整個(gè)2021年來看，韓國在晶圓代工領(lǐng)域也是取得了不錯(cuò)的成績(jī)，占據(jù)了全球18%的代工市場(chǎng)。其中，DB HiTek去年打破了13年來的首次連續(xù)虧損，銷售額突破1萬億韓元，營業(yè)利潤也超過了3000億韓元。而SK海力士在2017年設(shè)立的純代工企業(yè)SK海力士System IC去年的銷售額和凈利潤與2017年相比也有了大幅增長。
據(jù)韓媒報(bào)道，今年韓國主要生產(chǎn)功率半導(dǎo)體和MCU等汽車半導(dǎo)體的8英寸晶圓制程大部分已完成所有代工服務(wù)的預(yù)訂，三星電子10nm代工業(yè)務(wù)也已爆滿。
在過去三年，三星電子在代工領(lǐng)域至少投入了 50 萬億韓元，其中包括確認(rèn)投資 170 億美元（約 20 萬億韓元）的美國第二代工廠，該座工廠預(yù)計(jì)在 2024 年下半年投入運(yùn)營。去年在半導(dǎo)體領(lǐng)域的設(shè)備投資也達(dá)到了43.6萬億韓元，三星電子解釋說，投資是為了擴(kuò)大平澤的5nm 工藝。
KB 證券研究員 Kim Dong-won 表示：由于代工利用率的提高和5nm生產(chǎn)良率的提高，三星電子營收額有望大幅提高，其主要代工客戶（高通、英偉達(dá)、IBM等）明年的銷售額預(yù)計(jì)將達(dá)到10萬億韓元。
不過受到李在镕副會(huì)長各方面限制的影響，TrendForce最新預(yù)測(cè)，三星在代工廠的市場(chǎng)份額將從去年的18%下降到今年的16%，從而影響韓國的代工市場(chǎng)將下降為17%。
但我們從李在镕去年8月假釋后的舉措也可以看出，三星電子一直在積極開拓半導(dǎo)體市場(chǎng)。在李在镕重返管理層 11 天后，三星電子宣布了未來三年 240 萬億韓元的投資計(jì)劃。今年李在镕也是格外繁忙，迎接美國總統(tǒng)拜登、會(huì)見英特爾 CEO 基辛格，前不久還去歐洲出差，很多韓媒認(rèn)為，李在镕此次出訪歐洲，除了確保ASML下一代EUV光刻機(jī)的供應(yīng)外，還很有可能是為了洽談收購恩XP一事。
目前，韓國在京畿南部地區(qū)已經(jīng)形成了半導(dǎo)體集群，三星電子的平澤園區(qū)是世界上最大的代工廠，計(jì)劃共建六家工廠，其中兩家已經(jīng)投入運(yùn)營，5 月份宣布建造第三家工廠，該工廠擁有 25 個(gè)足球場(chǎng)大小的潔凈室。三星電子方面計(jì)劃每年在平澤投入超過30萬億韓元，進(jìn)一步提高世界第一存儲(chǔ)半導(dǎo)體和世界第二代工廠的競(jìng)爭(zhēng)力。
除了三星電子外，荷蘭ASML、美國應(yīng)用材料等全球最大的半導(dǎo)體制造設(shè)備企業(yè)，以及其他大大小小的材料及零部件企業(yè)也都已經(jīng)進(jìn)駐平澤，基礎(chǔ)設(shè)施的齊全顯然進(jìn)一步有助于持續(xù)發(fā)力代工產(chǎn)業(yè)。
“野心”明確的系統(tǒng)半導(dǎo)體
相比在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的大殺四方，韓國在系統(tǒng)半導(dǎo)體的薄弱也是極其明顯，在過去 10 年韓國在系統(tǒng)半導(dǎo)體領(lǐng)域的全球市場(chǎng)份額一直停滯在 3.2%。以三星智能手機(jī)為例，除了存儲(chǔ)芯片，幾乎所有芯片都是海外進(jìn)口，包括最為昂貴的系統(tǒng)半導(dǎo)體。
韓國政府也早已認(rèn)識(shí)到發(fā)展系統(tǒng)半導(dǎo)體的重要性，在2019年4月份就召開了“系統(tǒng)半導(dǎo)體發(fā)展遠(yuǎn)景發(fā)布會(huì)”，并公布了本國的相關(guān)發(fā)展規(guī)劃。
就在同年，三星電子啟動(dòng)了“2030年系統(tǒng)半導(dǎo)體市場(chǎng)第一”戰(zhàn)略，計(jì)劃以半導(dǎo)體傳感器為頭陣，開發(fā)出電裝、3D識(shí)別、氣體檢出等方面利用的核心傳感器，達(dá)到全球第一的目標(biāo)。為此，三星電子成立了傳感器事業(yè)Team，并選任在模擬半導(dǎo)體領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn)的樸庸仁副社長為Team長。
除了三星外，韓國LX集團(tuán)也在推動(dòng)收購在美國上市的韓國系統(tǒng)半導(dǎo)體公司MagnaChip Semiconductor。據(jù)介紹，MagnaChip 專注于顯示驅(qū)動(dòng)集成電路 (DDI) 的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，在該領(lǐng)域占據(jù)約30%的市場(chǎng)份額，僅次于三星電子，位居全球第二。
目前，在系統(tǒng)半導(dǎo)體領(lǐng)域，韓國在AI方面發(fā)力頗深。韓國進(jìn)出口銀行通過新政產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告指出，作為系統(tǒng)半導(dǎo)體的下一代增長引擎，AI的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從 2018 年的 70 億美元增長到 2030 年的 1179 億美元，2018 年至 2030 年的復(fù)合年增長率為 26.5%。
早在2020年，韓國文在寅政府就宣布到 2029 年將投資超過 1 萬億韓元用于智能半導(dǎo)體的開發(fā)。而就在今年年初，韓國政府又決定在7年內(nèi)投資4027億韓元開發(fā)內(nèi)存處理(PIM)芯片，以加強(qiáng)自身人工智能芯片技術(shù)。
韓國企業(yè)也是爭(zhēng)相進(jìn)入AI市場(chǎng)。據(jù)悉，三星電子正在研究神經(jīng)形態(tài)技術(shù)，將其作為一種最先進(jìn)的存儲(chǔ)半導(dǎo)體，可以同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和執(zhí)行計(jì)算。SK 海力士則與 SK Telecom 和 SK Square 在美國硅谷和韓國成立了人工智能半導(dǎo)體公司 Sapion，計(jì)劃在明年推出具有學(xué)習(xí)能力的“X330”等新產(chǎn)品。
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