汽車行業能否跨越半導體“傻瓜的圍牆”？_風聞

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**湯之上隆：**汽車行業能否跨越半導體“傻瓜的圍牆”？

作者：湯之上隆  編譯：小芯

作者簡介：

湯之上隆先生為日本精密加工研究所所長，曾長期在日本製造業的生產第一線從事半導體研發工作，2000年獲得京都大學工學博士學位，之後一直從事和半導體行業有關的教學、研究、顧問及新聞工作者等工作，曾撰寫《日本“半導體”的失敗》、《“電機、半導體”潰敗的教訓》、《失去的製造業：日本製造業的敗北》等著作。

以下為編譯全文：《汽車行業能否跨越半導體的傻瓜圍牆》

01

什麼是“傻瓜的圍牆”

日本作家養老孟司的暢銷作《傻瓜的圍牆》中有這樣一句話：“我自動屏蔽自己不想知道的事情，這裏存在一堵牆，而且，這是一堵“傻瓜的圍牆”。

我認為，半導體領域也存在這種牆，並且數不勝數。曾經是半導體技術人員的我，現在作為半導體產業的顧問，以一種對半導體通識的口吻來寫專欄，實際上，在自己的專業領域外，還有很多壁壘。而且，由於半導體行業非常複雜，我甚至認為沒有一個人能夠真正理解這個行業。

半導體行業如此複雜，到處都是壁壘。從外行的視角來看，一定很難理解吧。因此，傻瓜的圍牆存在也是不得已的。

正因如此，汽車與半導體之間矗立着巨大的壁壘。但是，被稱為新四化的汽車正迎來百年一遇的變革。在產業鏈上，無法跨越半導體壁壘的汽車製造商會被淘汰。

在本文中，首先論述半導體業界中存在着怎樣的“傻瓜的圍牆”。接下來，由於半導體行業內到處都有壁壘，所以行業內外之間存在着巨大的差異。然後進一步説明汽車與半導體之間的壁壘。在此基礎上，車企要想在新四化時代生存下去，就必須克服這道障礙。

02

半導體的傻瓜圍牆

半導體是經過設計、前道晶圓製造、後道封測這3個過程生產出來的。我是從事前道晶圓製造的精密加工技術出身，所以在設計和後道封測間，總覺得有巨大的障礙。

圖1 半導體產業各部分之間的壁壘

例如，在2022年6月召開的VLSI研討會上，設計、電路、系統等“Circuit”話題和設備、工藝等的“Technology”話題同時進行。

今年VLSI上，Circuit部分有116項，Technology有82項，合計198項發表。我主要通過點播收看Technology部分的演講，而Circuit部分幾乎沒聽。

對於前道工程出身的我來説，聽關於製造內容相關的更加熟悉點（雖然是英語，仍有很多地方聽不明白），而關於設計方面的內容就像聽天書。**實際上，在設計領域有獨特的專業術語，而當在普通演講中使用簡寫或縮略語來表達時，真的不知道在説什麼。**這裏便存在一堵巨大的牆。

後道工序也是如此。圖2是顯示半導體封裝技術發展的PPT，從迭代路徑來看，到處都是縮略語，如DIP、SOJ、QFJ、SOP……後道工程的專家們，應該是下意識地使用了這些略語吧。因此，在能夠理解這些略語的前提下，製作這些PPT並進行演講。

圖2 半導體封裝技術的發展

但是，前道工序出身的我對這些略語一無所知，所以它出現的那一刻起便一頭霧水。也就是説，這裏存在着巨大的“傻瓜的圍牆”。

而且，從設計者的角度看，前道和後道工序間也有一道牆，後道工序人員也在想，設計和前道之間是不是也有一道牆呢？

03

前道工程中的“傻瓜圍牆”

我是前道晶圓製造出身，所以對這個領域更加了解。但是，光在晶圓製造上也存在着牆（圖3）。

圖3 前道工程的主要要素及壁壘

在前道工序中，晶圓表面形成薄膜，通過光線將電路圖案印刷到晶圓上，除去多餘氧化膜，最後呈現電路圖的過程要進行30-50次以上，在晶圓上同時形成約1000個芯片。此外，還有離子注入、熱處理、化學機械研磨等技術，整個工程數達500-1000道以上。

我在半導體行業工作的約16年的時間中，從事的是刻蝕技術，準確地説是使用等離子體的幹法刻蝕技術。在這個領域，我在2000年獲得了工學博士，所以自以為很清楚。

然而，儘管光刻和刻蝕被稱為“精密加工”，兩者之間卻存在巨大的壁壘。除此之外，在成膜、清洗、檢查等之間也存在着壁壘。以下將對光刻和幹法刻蝕的壁壘進行説明。

04

光刻和幹法刻蝕之間的傻瓜圍牆

首先，在半導體工廠的無塵室內，只有光刻工藝由特殊的隔板隔開。該區域充滿了黃光，被稱為 “黃光區”，以防止光敏電阻被改變。僅僅這一點就使光刻區看起來無法進入（事實上，我從未真正進入過黃光區，或者説我從未被允許進入）。

而將光刻膠暴露在光線下的曝光系統是非常昂貴和複雜的。目前，最先進的EUV曝光系統每套成本高達180億日元。考慮到發射一枚火箭的成本是100億日元，這設備貴得離譜。

一部分參與開發這種複雜而昂貴的曝光系統的光刻工程師認為，幹法刻蝕並不是他們所關心的問題。例如，他們會説：“如果我們不通過光刻技術形成抗蝕劑圖案，則幹法刻蝕等後續工序將無法完成”，或者 “一旦通過光刻技術形成圖案，晶體管就會自動製成”。

對於沉浸在這種思維中的光刻工程師（也許還有一些不是）來説，存在着一堵傻瓜圍牆。同時，反對這種高壓光刻技術，拒絕理解光刻技術的幹法刻蝕技術者也有傻瓜圍牆。

光刻和幹法刻蝕被稱為“微細加工”的兩個輪子，這兩者原本應該相互合作，但卻出現了對立的情況（或者説，光刻工程師看不起幹法刻蝕工程師）。也可以説，兩者之間有一堵傻瓜圍牆。

這已經是距今20多年前的事了，但我們今天有時仍會聽到半導體工廠裏有同樣的傻瓜圍牆。看來，傻瓜圍牆不會輕易消失。

05

半導體行業內部和外部****之間的傻瓜圍牆

正如前文所解釋的那樣，半導體行業內部存在許多傻瓜圍牆。半導體是如此複雜和困難，因此，我認為在半導體行業內部和外部之間有一堵非常厚的圍牆（圖4）。我來介紹一些這樣的插曲。

圖4 半導體行業內部和外部的圍牆

2021年新年伊始，半導體短缺使汽車無法生產。事實上不僅僅是汽車，半導體的短缺已導致各種產品都無法生產，包括智能手機、個人電腦、各種電器產品和遊戲機。最重要的是，半導體的短缺使得半導體生產設備（例如成本為180億日元的EUV光刻設備）無法生產。更嚴重的是導致脈搏血氧儀等醫療設備無法再生產。

因此，在2000年後就被日本視為夕陽產業的半導體突然進入人們的視線，突然出現了"半導體是戰略物資"、“加強半導體供應鏈非常重要”、“半導體不是產業的大米，而是產業的心臟和大腦"等説法。

在此背景下，我於2021年6月1日作為半導體專家被眾議院邀請，就"回顧、分析、反省日本半導體產業的過去，並在此基礎上對未來該怎麼辦"進行了15分鐘的意見陳述。

我對這一突然的要求感到頭疼。這是因為我不得不在短短15分鐘內向對半導體一無所知的幾十名眾議院議員作上述發言。我為演講的內容和PPT的準備工作苦惱了兩個星期，也正是在這個時候，我切身感受到了行業內外的巨大圍牆。

儘管如此，憑藉智慧和聰明才智，還是準備了一個PPT，並做了意見陳述。由於努力工作，這一意見陳述得到了很好的回應。眾議院還向公眾提供了這一聲明的視頻，許多看過視頻的人都對其表示讚賞。

然而，就在我們以為鬆了一口氣的時候，新的困難開始了。

06

電視台和半導體之間的傻瓜圍牆

上述意見陳述的視頻一經流傳，我就收到了來自電視和報紙等大眾媒體的大量採訪請求。幾乎所有的電視台都發出了演出邀請，然而，卻不得不拒絕其中的大部分。一個典型的案例如下所示。

某家電視台要求我在他們的一個節目中現場直播，並要求我在節目中做如下解釋。

“首先，請在1分鐘內解釋一下什麼是半導體；接下來，請在1分鐘內解釋為什麼會出現半導體的短缺；然後，在1分鐘內解釋一下半導體短缺問題何時能得到解決。”

而且，在説明過程中，被要求完全不能使用前工序、晶體管、處理器等半導體的專業術語。

要滿足這一要求是不可能的（即使是眾議院的意見陳述也需要20多分鐘）。電視台和其他機構之所以要求完成這樣一個不可能完成的任務，是因為半導體太複雜和困難，以至於他們放棄自行了解半導體，把一切都扔給了我。

在一次又一次地遇到同樣的事情後，我開始相信，在外界（如電視台）和半導體行業之間存在一堵巨大的傻瓜圍牆。

2021年4月15日，我在豐田汽車公司總部發表了題為“為什麼汽車半導體短缺——原因分析及其對貴公司的建議”的演講。

我接到豐田汽車的熟人打來的電話，説“28nm的半導體短缺，有麻煩了，原因也不清楚”，決定進行上述主題的演講。當時，新冠疫情被宣佈為緊急狀態，演講廳的聽眾縮小到10人左右，大多數聽眾通過電腦遠程觀看。

我在演講中提到，“不應將及時生產策略（Just In Time）應用於無法靈活增加或減少產量的半導體”，“瑞薩等汽車半導體製造商將28nm及以後的先進產品外包給台積電，台積電已成為供應瓶頸”（圖5）。及時生產策略是豐田汽車的生產模式，它在需要時採購必要的零件。

圖5 汽車製造商和半導體製造商之間的障礙

然而，在會場的與會者中，一位前不久擔任採購部總經理的高管告訴我：“我們公司沒有半導體短缺問題，為什麼要關心Tier 1到芯片企業再到台積電的三級外包？”

我問道：“你沒遇到麻煩嗎？那麼，這次講座是幹什麼用的？” 並感到憤怒。與此同時，豐田汽車公司（前採購部總經理）認為半導體是被看不起的。簡而言之，豐田汽車（前採購總部總經理）和半導體之間有一道愚蠢的牆。

在6天后的4月21日，我在半導體專業網站“EE Times Japan”上發表了一篇文章，題為“半導體短缺是‘just in time’造成的弊端，台積電掌握着自動駕駛汽車的關鍵”。

在2021年5月，豐田汽車在財務業績發佈會上提到，由於半導體短缺，汽車將減產，我在《日經新聞》上讀到，汽車半導體的採購必須考慮年度計劃（而不是及時生產）。

07

為什麼汽車半導體短缺

沒有解決？

然而，即使到了2022年5月，在我演講過後一年多，汽車半導體短缺問題仍未解決，汽車無法制造。 5個月後，到2022年10月底，儘管許多半導體供應過剩，價格暴跌，半導體陷入衰退，但汽車半導體短缺問題尚未解決。

原因有很多，但首先我認為汽車製造商的態度有問題。

接下來引用2022年8月18日商業雜誌的拙稿，題為“汽車半導體短缺無法解決的原因是汽車製造商的態度問題”，以及2022年8月3日路透社報道《角度：半導體不足，與汽車企業間的力量關係發生地殼變動》有一段令人擔憂的記載：

世界最大半導體代工企業台灣積體電路製造（TSMC）首席執行官（CEO）魏哲家在最近的活動中表示，在汽車半導體嚴重短缺之前從未接到過汽車行業高管的電話，但過去兩年，他們給他打電話，表現得像他最好的朋友一樣，引來聽眾的笑聲。魏哲家透露，這些高管要求緊急訂購25片晶圓，但台積電接單多以2.5萬片起跳。

08

汽車製造商和半導體之間仍然存在傻瓜的圍牆

眾所周知，台積電是世界尖端半導體代工企業，是壟斷全球半導體銷售額50%以上的大型企業。

誰會給台積電的CEO打電話呢？考慮到台積電的存在感，如果不是汽車製造商的社長就不合適了。但是，我認為，可能是汽車製造商採購部門的科長，或者充其量是部長級別的職員給台積電的CEO打了電話。（更何況，台積電是第三級供應商，這是不是在拼命地命令呢？）

此外，正如台積電CEO所説，儘管台積電的訂購單位至少為2.5萬片，但車廠提出的訂單數量僅為25片，這是最低訂單單位的千分之一。也就是説，他們完全不考慮世界上最大、最強的半導體代工廠的內情，打了太不合常理的電話（也許從上往下看），難道算不上是“傻瓜的圍牆”嗎？

正如我在開頭所寫的那樣，汽車行業正在經歷一個百年一遇的重大變革時期，稱為Connected（網絡化）、Autonomous（智能化）、Shared（共享化）和Electric（電氣化）。為了實現這些目標，大量的半導體是必不可少的。在這種情況下，那些不能超越半導體之間的愚蠢障礙的汽車製造商將被淘汰。

那麼日本的汽車製造廠真的沒問題嗎？