日本半導體產業策略與國際合作方向
發布時間 : 2021-05-19

2021年3月24日,日本經產省召開第1次「半導體・數位產業戰略檢討會議」,TJPO依據會議所提「半導體戰略的方向性」簡報內容,摘述如下資訊,原文可參照資料來源連結。
(一) 主要結構變化
※ 保障經濟安全的環境變化
在美、中技術霸權衝突的背景下,美中兩國透過國家戰略加速先進半導體國產化及各項進出口管制。相關國家也被迫重新審視供應鏈布局,將保障自國技術挪至首要考量。全球7成的先進半導體由位於高地緣政治風險區域的台灣、韓國進行代工,一旦生產線停擺,將造成供應危機。也顯示做為相對安全的生產地點,日本有其潛力。
為鼓勵台商回流,台灣行政院以高科技領域為中心,推行「歡迎台商回台投資行動方案」等數項措施。另一方面,韓國宣布,到2022年將投入超過5000億日圓在半導體材料、零件和裝置產業技術研發。歐洲則發表了一項在2018至2024年間對半導體領域提供總計 2000 億日圓的補助金計畫,以及發佈活用「Next Generation EU」部分復興基金的「2030 Digital Compass」,預計在未來2至3年投資包含半導體的數位領域約18兆日圓。
※ 後疫情時代的數位革命
半導體市場跟隨數位革命的發展繼續成長,預計於2030年達到約100兆日圓之規模。主要產品是用於智慧型手機、PC、DC和5G基礎設施的邏輯半導體和記憶體,而美國、韓國和台灣在市場上占主導地位。
未來,在5G和後5G基礎設施上,邊緣計算應用設備(自動駕駛、FA等)將出現新的半導體需求成長,此為日本進入市場的最後機會。
※ 克服能源和環境限制
隨著家庭、工廠、汽車的電氣化和數位化,相關的電力消耗跟著增加,二氧化碳排放量也將隨之上升。
2016年:410億kWh/年(約佔總電力的 4%)
⇒ 2030年:1兆4,800億kWh/年(現在的36倍以上)
因此,如何降低製造業、服務業、運輸業和基礎設施等各領域的碳排放量,儼然成為一個攸關生死的課題。
※ 加強韌性
肺炎病毒肆虐全球,除了5G、資料中心、遊戲主機和其他民生用半導體的需求呈上升趨勢外,汽車市場(尤其是中國大陸)的迅速恢復,導致了車用半導體的不足。
再加上美國對中國大陸的出口限制只會更加嚴格,各產業只能緊急採取行動以確保半導體數量。不僅是車用,整個半導體供需急劇失衡,迫使各種產業減產。
※ 日本半導體發展現況
日本的半導體產業在1990年代後產能發展趨緩,近十年來,全球邏輯半導體的生產能力以台積電、三星、英特爾為首,用於智慧型手機、DC、5G 等高階型產品(線寬:5奈米至16奈米)產能迅速增加。同時,以中國大陸市場為中心,用於汽車、工業機械、家用電器等的中階型產品(線寬:20奈米至40奈米)的產能也在增加。
日本雖擁有世界最多的半導體工廠,但大部分工廠無新增資本支出,多數工廠以低階型產品生產為主,相對於在設計和開發高階邏輯半導體的能力,其技術仍受限於40奈米。
除了邏輯半導體之外,日本企業在記憶體、感測器、功率半導體等領域持續參與全球市場。然而,隨著世界的半導體市場與各國的產業政策競爭越演越烈,日本國內半導體產業發展恐面臨瓶頸。
美中貿易摩擦使美國再次重視國內製造,這將可能吸引日本具有優勢的製造裝置、材料產業之研發據點移往美國,產生產業空洞化的疑慮。
(二) 未來對策
1. 加強日本國內產業基礎
※ 共同開發先進製程技術,於日本設置代工廠:
從利用日本①擁有製造裝置、材料技術的長處、②地緣政治位置優勢、③促進數位投資來獲得戰略上不可或缺性的角度出發,促進與海外先進代工廠的共同研發,提升日本具有優勢的製造設備和材料的扼制點技術。
首先,在先進半導體製造過程的①前段製程(超越2n的製程微縮)、②後段製程(3D封裝應用)方面,與日本的材料和製造裝置產業、產業技術總合研究所(產總研)合作。再以這些開發據點為基礎,建立可量產的工廠。
※ 加速數位投資、提升先進邏輯半導體設計能力:
致力於設計和開發利用5G、AI、IoT解決方案所需之邏輯半導體,如自動駕駛、FA和智慧城市。並透過促進數位投資(數位新政)、DX與先進邏輯半導體之研發,刺激邏輯半導體的需求。
為此,先進邏輯半導體的用戶企業與其設計公司、以及電信業者和供應商,需共同促成邊緣半導體設計技術之開發。
※ 促進半導體製程技術之綠色創新:
促進節能、低功耗的超級半導體採用第三代半導體材料(SiC、GaN、Ga2O3)。
此外,將促進光電裝置和光電融合處理器("Post Moore")的發展,以期在2030年透過使用光學佈線實現DC節能,並超越 5G/6G的全光時代。
※ 強化日本國內半導體產業投資組合及其韌性:
為加強製造商之能力,透過包含管理、人力資源在內的國際合作,動員財政、稅收和制度等支援,促成業務擴張和結構調整,以及先進技術的發展。
同時,協助日本半導體和裝置產業開發新客戶。並支持強化國內製造基礎,以提高供應鏈之靭性。
2. 國際經濟安全戰略
※ 加強先進智慧技術:
充分理解支援全球半導體生態系統並發揮扼制點作用、日本所擁有的優勢─「材料」、「製造裝置」技術及供應鏈,並推進國內對策來提升這些技術。
※ 通過有志一同的國家共同進行產業政策的合作:
通過與美國以及台灣、歐洲等擁有共同目標之國家的合作,促進國際共同研究和開發。
參考資料:
第1回 半導体・デジタル産業戦略検討会議 (METI/経済産業省)