進入2020年之後，半導體產業已經成為世界各國產業和經濟發展戰略中最重要的問題。目前各行各業都擔心被這個產業鏈卡脖子，這也是未來核心技術承載的關鍵——因為當前的供應問題將對未來的汽車行業產生影響。
日本經濟產業省去年推出了「半導體與數字產業戰略」，凸顯出在解決半導體相關的問題，都需要政府層面做文章，不能只依靠民間力量主導（靠公司和資本進行投資）。
目前已舉行多次會議，分別是第1次（2021年3月24日）、第2次（2021年4月27日）、第3次（2021年5月19日）和第4次會議（2021年11月15日），其中涉及汽車的部分我們可以仔細看一下。
▲圖1.集成電路的重要性
按產業分工的世界已經改變
Part 1
汽車用半導體的趨勢
隨著社會數字化進程的推進，半導體晶元已成為汽車產業、物聯網、數據中心和元宇宙的生命線，並涉及到經濟安全保障問題。
日本「失去的30年」經濟增長低迷的主要因素之一是「數字化轉型失敗」。半導體晶元，日本預期的主要市場是電動汽車和自動駕駛領域。日本經濟產業省認為日本的晶元產業不會在消費電子（電腦和手機）的主戰場上與美中韓以及中國台灣地區進行競爭，而需要瞄準車載、數據中心、物聯網邊緣領域以扭轉其僅佔10%市場份額的局面。
▲圖2.日本半導體的情況
數字革命中，美國、中國台灣地區和韓國在邏輯/存儲等晶元領域份額都在不斷增長，而日本在車載、工廠自動化領域擁有最後的增長機會——碳化硅功率損耗降低，傳統小算力汽車半導體晶元方面都有一些機會。
車載半導體中，自動駕駛知覺和信息處理相關的上半層與電動汽車電耗相關的下半層領域的需求都在增加。
●上半層：用於實現功能安全的感測器×人工智慧系統以及兼顧處理這些信息的高處理性能與低電耗的處理晶元，圍繞算力為主導， Soc系統級晶元/感測器，人工智慧系統，處理能力和低功耗晶元。
●下半層：用於改善電耗的功率半導體的能量損耗降低需求較重要，圍繞低算力晶元和功率半導體（MCU/功率半導體）。
從2022-2030年普及的電動汽車、自動駕駛所需的半導體晶元需求要牢牢抓住。
▲圖3.日本半導體的發展機會
換個角度來說，如果日本在這兩個領域都沒把握住，目前日本經濟中的汽車產品的競爭力就麻煩了。
日本國內汽車產業出貨額達60萬億日元，占製造業的20%，產品出口額77萬億日元中，汽車產業佔比20%，汽車產業就業人口550萬人（占所有產業的10%），設備投資1.4萬億日元, 研發投資3萬億日元。汽車產業是日本名副其實的支柱，而汽車行業迎來了百年一遇的大變革——汽車新四化趨勢與碳中和目標下的：
1. 出行服務x自動駕駛
2. 網聯化x自動行駛
3. 電動汽車與電動化動向
對於半導體的需求將出現爆炸式增長，必須將其與數字基礎設施改革聯繫起來，汽車半導體的發展是不可或缺的。
▲圖4.日本汽車產業在日本經濟中製造業非常重要
汽車電子主要圍繞可靠性開發，在晶元領域應用目前使用的工藝已超過10年，幾乎都是40nm及以上的上一代穩定工藝（高可靠性、高溫儲存、高耐濕性和低缺陷率等嚴格條件）。隨著高算力帶來的集中化設計需求和自動駕駛對於圖像感測器的精細化/性能增強，汽車半導體工藝開始向20nm級轉型，目前10nm級工藝已經應用於自動駕駛和網聯化領域的高端SoC。
近期的汽車缺芯問題，向精細化工藝轉型的情況下，汽車晶元廠家不太積極增加老工藝的供應，在2020年汽車需求一度降溫，因此更多新品企業往消費電子方向發展，目前半導體工廠的利用率超過90%。
Part 2
日本的對策
從日本國內半導體廠商的情況來看，在邏輯晶元以外的領域，仍然有公司可以在內存、感測器、功率等方面在全球市場一較高下，但在面臨全球企業加大投資，在競爭激化的情況下也存在落後的風險，特別是功率半導體似乎處境艱難。日本沒有競爭優勢的邏輯晶元領域被認為是未來推動數字化產品的關鍵，只有40nm級或更早的老一代工藝生產基地。考慮未來經濟安全和供應鏈時，如果缺失這一環，情況將極為危險。
▲圖5.日本的投資確實欠了很多的賬
在邏輯晶元領域的競爭形勢方面，世界幾乎完全轉向了橫向分工，其中台積電在代工業務的市場份額超過50%，且工藝先進，處於幾乎壟斷的地位。最先進工藝的開發也與晶元設計具有共創關係，通過主要客戶蘋果和台積電的強大合作關係與共同開發，雙方都贏得了壓倒性的地位。這種共創關係不僅對先進工藝很重要，而且對老工藝以及新技術開發都很重要，例如高度可靠的混合存儲器和下一代堆疊式圖像感測器技術。
從汽車產業的角度來看，在日本擁有接下來將成為主流的20nm級工藝生產基地，通過與這些產品國內設計的共創關係，逐步建立技術和製造層面的優勢，同時保障穩定供應，這是至關重要的。
▌三步走策略
◎第一步
緊急加強物聯網半導體生產基礎設施建設：電動汽車×自動駕駛。
從經濟安全和供應鏈保障的角度來看，日本讓台灣半導體製造公司台積電在日本建設40nm半導體生產線是有疑問的。作為確保製造基地的措施。
第一是確保日本國內公司的先進半導體（邏輯和存儲晶元）的穩定供應，通過確保生產基地來保障日本的生態系統（元件/設備製造商、地區）。第二是應對供應鏈風險的措施，更新升級現有的模擬器件、功率、微控制器等製造基礎設施。汽車市場正處於高端微控制器、集成ECU產品、圖像感測器等未來汽車半導體的時代，日本國內企業的需求量很大。對於半導體行業來說，20nm級的國內工藝製造基地是必不可少的。
◎第二步
日美合作研發下一代半導體技術基礎。
第一步帶有強烈的應急色彩，第二步則開始進行反擊，包括先進半導體前端工藝（2nm）後端工藝（3D封裝）和下一代功率半導體（SiC、GaN、Ga2O3）的技術開發。
◎第三步
全球合作研發下一代技術基礎——到2030年致力於開發可以改變遊戲規則的未來技術。
其亮點是光電融合技術。在最先進的工藝中，金屬布線的損耗是一個基本的限制條件，雖說精細化具有局限性，但利用光傳輸的技術具有可能性，因此將致力於研究這個問題。
小結：關於日本的討論很多，能做的功率半導體，目前全球市場份額第3、第5、第6都是日本廠商，但在後兩家企業基本沒有什麼利潤，這是零部件行業面臨的艱難局面。全球領先的德國英飛凌動作迅速，建立了越來越多的300mm晶圓線工廠，啟動運營進行競爭。排名第2的美國安森美和排名第4的瑞士意法半導體都已經啟動了300mm晶圓線，日本廠商完全落後。
