地震，日本半導體連遭重創(chuàng)

作者：暢秋

2024開年第一天，日本中北部地區(qū)發(fā)生7.4級地震，震中位于石川縣能登地區(qū)，災情主要發(fā)生在石川縣、新潟縣和富士縣。此次地震，對日本半導體產(chǎn)業(yè)造成了一定影響。

日本半導體產(chǎn)業(yè)主要集中在九州，本州的關東、東北地區(qū)，北海道僅有Rapidus一家企業(yè)。九州聚集的半導體企業(yè)最多，如東芝、NEC、瑞薩電子、索尼、勝高（SUMCO）等；東北地區(qū)包含仙臺和福島相鄰的周邊，瑞薩電子、勝高和信越化學（Shin-Etsu Chemical）都有設廠。

目前，在此次地震區(qū)域設廠的企業(yè)包括MLCC大廠村田的金澤村田制作所、東芝、Ferrotec、SBTechnology、KEC、國際電氣等。其中，金澤村田制作所位于石川縣，不過，地震中心不在村田的主要廠區(qū)。行業(yè)人士表示，此次地震對村田的影響應該不大，因為村田在日本多處設有工廠，加上目前產(chǎn)能利用率尚未滿載，有較多的冗余空間。

小松村田制作所位于石川縣小松市，生產(chǎn)智能手機使用的WiFi、Bluetooth模組，主要客戶為iPhone，由于村田集團內(nèi)并無同類型的工廠，且工廠所在地的小松市地震強度為5級，可能會影響iPhone零組件供應。

金澤村田制作所位于石川縣白山市，主要生產(chǎn)頻率為700MHz~3.5GHz的SAW濾波器，主要用于手機、GPS，雖然村田制作所仍有仙臺工廠生產(chǎn)700MHz~2.7GHz的SAW濾波器，但因金澤工廠生產(chǎn)較高頻的產(chǎn)品，且此次金澤市地震強度為5級，而村田制作所SAW濾波器的全球市占率接近50%，地震影響難以避免，會對相關供應鏈產(chǎn)生一定的沖擊。

東芝在石川縣新建了一座功率器件晶圓廠，預計2024年投入量產(chǎn)，此次地震是否會影響投產(chǎn)進程，還有待觀察。

日本是NAND和DRAM存儲器生產(chǎn)大國，生產(chǎn)重鎮(zhèn)位于三重縣和廣島縣，此次，這兩個地區(qū)的地震強度為2級和1級，對相關晶圓廠影響不大。

Ferrotec集團的日本子公司Ferrotec Material Technologies Corporation于2022年宣布在石川縣能美郡川北町建設石川第三工廠，該廠計劃生產(chǎn)陶瓷材料和加工產(chǎn)品，計劃于2024年夏季開始投入運營。

硅晶圓方面，SUMCO山形縣廠區(qū)地震強度為2~3級，九州和北海道的5座工廠未受地震影響。

對國際合作工廠的影響

近些年，有越來越多的國際廠商在日本合資建廠，此次地震，對相關企業(yè)也產(chǎn)生了一定影響。

晶圓代工方面，臺積電23A廠區(qū)位于九州熊本，目前已規(guī)劃1、2廠，其中，1廠預計在2024下半年量產(chǎn)，主要生產(chǎn)12nm、16nm、22nm和28nm制程的ISP、CIS和車用相關芯片。此次，該地區(qū)的地震強度為1~2級，對相關工廠的影響有限。

聯(lián)電的三重縣12英寸晶圓廠USJC主要生產(chǎn)40nm、65nm、90nm制程的邏輯IC和功率器件（IGBT、MOSFET），約占聯(lián)電總產(chǎn)能約9%。此次，該地區(qū)的地震強度為4級，對工廠生產(chǎn)有一定影響。

封測廠方面，力成日本廠（Teraprobe）主要生產(chǎn)MCU，廠房位于九州熊本，日月光日本封測廠在高畠市，此次地震強度為4級，影響有限。

在日本，新唐與Tower的合資企業(yè)TPSCo，一共有三處生產(chǎn)基地，分別位于富山縣魚津市、富山縣礪波市和新潟縣妙高市，包括8英寸和12英寸晶圓廠，都在地震中心附近。

TPSCo主要生產(chǎn)車用芯片，產(chǎn)品涵蓋射頻、高性能模擬、整合式電源管理、CMOS圖像傳感器（CIS）等芯片，制程在45nm及以上，也有封裝和測試服務。新唐表示，地震的實際影響仍在盤點中。

總體評估

此次地震主要影響的是日本西海岸相關城市，而日本半導體產(chǎn)業(yè)的主要聚焦地位于日本的東海岸周邊，以及九州地區(qū)，預計此次地震對于日本半導體產(chǎn)業(yè)影響相對較小。

有機構認為，目前，全球整體半導體晶圓廠的產(chǎn)能利用率為50~60%，若最壞情況發(fā)生，日本石川半導體工廠無法運營，全球其它廠產(chǎn)能很快就可以補上，且目前各廠商手中仍有庫存，因此對整體產(chǎn)業(yè)影響有限。

以往地震的影響

日本是個地震災害多發(fā)國，在過去20年的時間里，曾經(jīng)發(fā)生過多次地震，對其本土半導體產(chǎn)業(yè)的影響還是比較大的，這也是日本發(fā)展半導體制造業(yè)，特別是16nm以下先進制程的隱憂。

2011年，日本福島發(fā)生9級大地震，當時，東芝位于震中附近的巖手縣工廠停產(chǎn)，瑞薩電子的8個產(chǎn)線被迫停工，3個月后才陸續(xù)復工生產(chǎn)。富士通半導體廠和Motorola在日本的半導體工廠也受到了影響。如此大規(guī)模的地震，眾多模擬芯片和器件工廠停產(chǎn)，在當時引起了一波漲價潮。

2016年4月，九州熊本縣發(fā)生6.5級地震，當時，索尼、瑞薩電子和三菱電機等企業(yè)工廠停產(chǎn)，對當時的全球半導體市場產(chǎn)生了明顯影響，特別是CIS傳感器，多家手機廠商紛紛向索尼的競爭對手三星下單搶貨。

2021年2月，福島近海發(fā)生地震，瑞薩電子在與福島縣相鄰的茨城縣境內(nèi)有一座工廠，地震后，這座工廠不得不停產(chǎn)。那次地震，受沖擊最大的應用細分是汽車芯片，對于當時的缺貨潮來說，是雪上加霜。

2022年3月，日本發(fā)生7.4級地震，宮城縣和福島縣受災嚴重。當時，村田制作所、索尼、瑞薩電子、信越等多座工廠都停工了。

基于半導體的工藝特性，停產(chǎn)后恢復生產(chǎn)必須重新設置生產(chǎn)參數(shù)，因此，停產(chǎn)前未能生產(chǎn)完成的產(chǎn)品全部廢棄，這不僅給企業(yè)帶來損失，還進一步加劇了市場上的缺貨狀況，導致價格飛漲。

當時，福島縣相關企業(yè)主要進行8英寸晶圓的代工和存儲芯片生產(chǎn)，以及硅片的生產(chǎn)，停產(chǎn)使得相關產(chǎn)品供不應求，帶來價格上漲，尤其是用于生產(chǎn)汽車芯片的8英寸晶圓產(chǎn)線，地震進一步加劇了汽車芯片全球大缺貨。瑞薩電子在震中附近的3座工廠的生產(chǎn)受到影響，其中兩座完全停工，一座工廠部分生產(chǎn)線停工。地震后，豐田和日產(chǎn)汽車公司停止了日本北部工廠的運營。

當時，受影響的那珂工廠是瑞薩電子重要的汽車芯片生產(chǎn)基地，在那珂工廠生產(chǎn)的芯片中，三分之二的產(chǎn)品是汽車芯片。該工廠還于2021年因火災事故而停工，進一步惡化了全球缺芯狀況。

地震是否會對日本半導體發(fā)展戰(zhàn)略產(chǎn)生影響？

在半導體材料和設備方面，日本在全球具備很強的競爭力和影響力。

據(jù)SEMI統(tǒng)計，日本企業(yè)在全球半導體材料市場上所占的份額達到52%，而北美和歐洲分別占15%左右。在制造芯片的19種主要材料中，日本有14種位居全球第一，如硅片（信越、勝高）、光刻膠（JSR、東京應化、富士材料）、光掩模（DNP、日本凸版印刷）、鍵合引線、模壓樹脂和引線框架等。

半導體設備方面，來自VLSI Research的數(shù)據(jù)顯示，在全球TOP15半導體設備廠商中，有7家來自日本，分別是東京電子、愛德萬、SCREEN、Hitachi High-tech、Kokusai Electric、尼康、Daifuku。

然而，在芯片制造，特別是邏輯芯片制造方面，日本明顯落后于全球其它先進地區(qū)。近幾年，日本正在大力發(fā)展本土的芯片制造業(yè)，特別是在28nm以下制程（以12nm、16nm和22nm為主），以及最先進制程工藝（2nm及以下）產(chǎn)線建設方面，政府給予了很多政策和資金支持。

日本的半導體基本戰(zhàn)略可以概括為“三步走”：一、強化已有的半導體制造基礎；二、通過國際合作學習先進半導體技術，并建立起日本國內(nèi)的生產(chǎn)體制；三、通過國際合作建立起最前沿的技術基礎。

為了在日本加速建立起先進制程芯片的制造能力，日本政府在2021財年追加了6170億日元的財政預算，2022財年再次追加4500億日元。截至2022年9月，經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省共通過了3項先進制程半導體制造項目，主要包括：臺積電、索尼與電裝在日本熊本縣的工廠（JASM），主要生產(chǎn)28nm、22nm、12nm、16nm制程邏輯芯片；KIOXIA與西部數(shù)據(jù)在日本三重縣的工廠，主要生產(chǎn)第6代3D NAND Flash；與美光合資在廣島縣建廠，主要生產(chǎn)1β制程DRAM。

在成熟制程方面，日本政府也很重視本土生產(chǎn)能力的提升，以及對配套材料和設備等周邊廠商的支持。其中，對供應鏈高度重要的半導體生產(chǎn)設施的脫碳化·更新化補助金項目共通過了30項補貼（合計補貼金額為465億日元），涵蓋日本國內(nèi)81個成熟制程晶圓廠中的27個（覆蓋率達到33%），預計可將日本成熟制程芯片生產(chǎn)能力提升15%以上（與2019年對比）。

根據(jù)以上標準，日本政府在2023年4月公布了對瑞薩電子（主要針對汽車和工業(yè)用MCU）和Ibiden（生產(chǎn)FC-BGA基板）兩家廠商擴產(chǎn)計劃的資助，合計補貼金額為564億日元。

在2nm及更先進制程研發(fā)和制造方面，日本政府也在大力扶持，運營實體是由國內(nèi)外多家企業(yè)合資組建的Rapidus公司，主要工作是2nm研發(fā)，并盡量縮短從設計到前道+后道制造的時間，晶圓廠的建造，以及與前沿制程設計、材料和設備相關的技術研究中心的建設（LSTC，Leading-edge Semiconductor Technology Center），還有Rapidus試生產(chǎn)和未來量產(chǎn)產(chǎn)線的建設。Rapidus的半導體工廠設在北海道千歲市，計劃在2025年完成試生產(chǎn)產(chǎn)線建設，并在2027年前后建起量產(chǎn)產(chǎn)線。

功率半導體方面，日本要大力發(fā)展以SiC、GaN和Ga2O3為代表的寬禁帶半導體材料和工藝。在SiC領域，日本企業(yè)羅姆在全球范圍內(nèi)具備較強的競爭力，該公司的SiC半導體和基板材料全球市占率分為17%和15%，其它日本廠商在SiC方面的進展較為緩慢。還需要加快發(fā)展速度，這時，政府的政策和資金支持就顯得很重要。

綜上可見，日本要大力發(fā)展本土28nm以下制程芯片制造業(yè)，需要新建一批具有較高硬件水平的晶圓廠，同時，為這些工廠提供建設、材料、設備和服務支持的周邊企業(yè)也會隨之在日本本土發(fā)展起來。這些會帶來越來越多的國際合作，頻發(fā)地震會對國際企業(yè)在日本建廠產(chǎn)生影響。

由于半導體生產(chǎn)的高精密特點，地震成為日本完善本土半導體供應鏈的不確定因素。半導體產(chǎn)品對震動環(huán)境控制要求極高，小級別地震可能導致產(chǎn)線上晶圓的良率下降，中大級別地震會破壞制造設備，光刻、刻蝕、離子注入等芯片制造流程對震動非常敏感，相關半導體設備的減振臺可以減輕地震對設備造成的不利影響，但多頻次、高強度地震會損害設備。震后需要進行設備修復和產(chǎn)線調(diào)試等工作，弄好以后才能恢復生產(chǎn)。