Angesichts der vielen Unsicherheiten in der globalen Lieferkette für Halbleiter hat Japan eine Strategie der „Halbleiter-Renaissance“ ins Leben gerufen und die Wiederbelebung seiner Halbleiterindustrie auf die Tagesordnung gesetzt.

In den letzten Jahren hat der Trend zu einer starken vertikalen Differenzierung begonnen, die globale Halbleiterindustrie grundlegend zu verändern. Die durch die Pandemie im Jahr 2020 verursachten Schwankungen in den Lieferketten und die Kernmaterialengpässe haben allen Ländern die Ernsthaftigkeit des Problems vor Augen geführt und die Stärkung der Halbleiterindustrie weiter beschleunigt. Die Europäische Kommission strebt an, den Anteil Europas an der globalen Halbleiterproduktion bis 2030 auf 20 % zu verdoppeln; auch die Vereinigten Staaten haben mehrere Chip-Gipfeltreffen abgehalten und planen, die Entwicklung der Chipindustrie mit einer Reihe von finanziellen und politischen Maßnahmen zu fördern.

Andererseits ist Japan auch bereit, seine eigene Chipherstellung voranzutreiben.

Als weltweit größter Waferhersteller steht TSMC naturgemäß im Fokus der Aufmerksamkeit aller Beteiligten. Im Februar dieses Jahres kündigte TSMC an, maximal 186 Millionen US-Dollar in die Gründung einer Tochtergesellschaft in Japan zu investieren, um die Forschung im Bereich 3D-ICs auszubauen.

Die Ansiedlung von TSMC wird der japanischen Halbleiterindustrie zweifellos neuen Aufschwung verleihen. Daher geizt Japan nicht mit Subventionen für TSMC. Um TSMC zum Bau von Produktionsstätten in Japan zu bewegen, kündigte das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie an, 37 Milliarden Yen (ca. 2.14 Milliarden Yuan) in den Aufbau eines Forschungs- und Entwicklungszentrums von TSMC in Japan zu investieren. Die Hälfte der Kosten übernimmt die japanische Regierung. Mit der Bestätigung der japanischen Subventionspolitik wird der Bau des Forschungs- und Entwicklungszentrums für 3D-IC-Materialien von TSMC in Japan beschleunigt. Die Modernisierung der Testproduktionslinie soll voraussichtlich in der zweiten Jahreshälfte beginnen, die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden voraussichtlich 2022 offiziell aufgenommen.

Kürzlich berichtete Nikkei News, dass im Zuge der Entwicklung des Plans 20 japanische Halbleiterindustriezulieferer, darunter Asahi Kasei, IBIDEN, JSP usw., mit TSMC zusammenarbeiten werden, in der Hoffnung, die Wettbewerbsfähigkeit der japanischen Halbleiterindustrie wiederherzustellen.

Japan erlangt seinen früheren Glanz zurück

Werfen wir zunächst einen Blick auf diese 20 Unternehmen und lernen wir diese „versteckten Champions“ der japanischen Halbleiterindustrie kennen.
 
   
Anhand der obigen Abbildung lässt sich erkennen, dass die genannten Unternehmen in den Bereichen Substrate, Fotolacke, Materialien, Ausrüstung und weiteren Bereichen Vorteile besitzen. Daten der chinesischen Website Nikkei zeigen, dass im Bereich Siliziumwafer als Halbleitersubstrate die beiden japanischen Unternehmen Shin-Etsu Chemical und SUMCO zusammen über 50 % des Weltmarktanteils halten. Im Bereich der für die Herstellung integrierter Schaltungen unverzichtbaren Fotolacke decken japanische Unternehmen wie JSR und Shin-Etsu Chemical 90 % des Marktes ab. Allein japanische Unternehmen produzieren über 40 % der von Showa Denko und anderen Unternehmen entwickelten CMP-Poliersuspensionen für die Halbleiteroberflächenpolitur.  
    Marktanteile japanischer Unternehmen in den Bereichen Wafer, Fotolack und anderen Materialien  
Was die Anzahl gültiger Patente für „Mehrschichtschaltungen“ und „Verpackungsmaterialien“, die repräsentativen Materialtechnologien des Nachbearbeitungsprozesses, betrifft, zeigen Statistiken des Patentforschungsunternehmens Patent Result, dass japanische Unternehmen neben TSMC und Intel an der Spitze stehen, die die Forschung und Entwicklung der Nachbearbeitungstechnologie vorantreiben, darunter Shin-Etsu Chemical, IBIDEN und Shinko Electric Industries.  
    Die Anzahl der gültigen Patente japanischer Unternehmen im Bereich der Nachbearbeitungsmaterialtechnologie  
GlobalNet wies darauf hin, dass Tokyo Electronics allein fast 90 % der Beschichtungs- und Entwicklungsanlagen herstellt und damit der einzige Massenhersteller weltweit ist. Japanische Unternehmen produzieren über 60 % der Reinigungsanlagen zur Entfernung von Waferabfällen und -schmutz. Bei den Trennmaschinen für die Nachbearbeitung hält DISCO einen Marktanteil von 70 %.  
    Marktanteil von Produktionsanlagen  
Darüber hinaus verfügen viele japanische Unternehmen über Wettbewerbsvorteile bei der Herstellung von Produktionsanlagen. Im Jahr 2018 waren fast die Hälfte der 15 führenden Unternehmen im Bereich Halbleiterfertigungsanlagen japanische Firmen.  
    Die 15 besten Halbleiterfertigungsanlagen im Jahr 2018  
Markt und Daten bestätigen fortwährend die unbestrittenen Vorteile japanischer Halbleiterunternehmen in Bezug auf Materialien, Ausrüstung und andere Bereiche. Wer jedoch die Geschichte der japanischen Halbleiterindustrie kennt, weiß, dass die heutigen Vorteile nur ein kleiner Ausschnitt der glorreichen Ära dieser Industrie darstellen.  
Blickt man auf die Geschichte der japanischen Halbleiterindustrie zurück, so beherrschten japanische Hersteller in ihrer Blütezeit einst rund 50 % des globalen Halbleitermarktes. Ende der 1980er-Jahre zählten die USA zu den zehn größten Herstellern integrierter Schaltkreise weltweit, während Japan sechs und Südkorea einen Platz belegten. Japans Marktanteil übertraf den der USA. In der Folge verschärften sich die Handelskonflikte zwischen den USA und Japan, und die USA leiteten 24 Mal die sogenannte „301-Untersuchung“ gegen Japan ein. Angesichts dieses Drucks begann die japanische Regierung, sich zurückzuziehen, unterzeichnete eine Reihe von Abkommen und leitete damit den Niedergang der japanischen Halbleiterindustrie ein. Dieser stagnierte lange Zeit. Bis 2019 war der Marktanteil auf 10 % gesunken, und der Rückgang in der einst so erfolgreichen Fertigungsindustrie war besonders gravierend.  
    Japans langfristiger Anteil am Halbleiterbereich  
Andererseits geht mit dem Rückgang des Marktanteils auch ein Rückgang der Forschungs- und Entwicklungskapazitäten einher: Japans Forschungskapazitäten haben sich in den letzten 25 Jahren deutlich verschlechtert. Aus den von SNV veröffentlichten Daten geht hervor, dass Japans relativer Anteil an den Beiträgen auf den drei Konferenzen IEDM, ISSCC und VLSI kontinuierlich gesunken ist, von fast 40 % im Jahr 1995 auf unter 10 % im Jahr 2020. Zweitens hat China seit 2016 die Anzahl gemeinsamer Publikationen zwischen der EU und Japan überholt.   
    Der wichtigste Forschungspartner der EU sind die Vereinigten Staaten, China hat Japan als zweitwichtigsten Partner abgelöst.  
Angesichts der komplexen Marktlage und der technischen Engpässe in der heutigen globalen Halbleiterindustrie dürfte eine verstärkte internationale Forschungskooperation der unausweichliche Weg sein, um künftige technische Herausforderungen zu meistern. Gerade in einer Zeit, in der der Forschungskooperation eine immer wichtigere Rolle zukommt, scheint Japan dazu nur bedingt in der Lage zu sein.  
Angesichts der Schwankungen auf dem Weltmarkt und der politischen Maßnahmen verschiedener Länder scheint Japan seine Entschlossenheit zur Wiederbelebung der Halbleiterindustrie neu entfacht zu haben und hat die Revitalisierung der heimischen Halbleiterindustrie ganz oben auf die Agenda gesetzt, um an frühere Erfolge anzuknüpfen. Japan, das seine Vorteile bei Materialien und Ausrüstung beibehält, konzentriert sich auf die Chipherstellung, ein „entscheidendes Schlachtfeld für Militärstrategen“.  
Es ist wichtig zu betonen, dass sich das Kooperationsprojekt zwischen TSMC und japanischen Halbleiterherstellern nicht auf die Chipfertigung, sondern auf die Entwicklung fortschrittlicher 3D-IC-Gehäusetechnologie konzentriert. TSMC ist führend bei fortschrittlichen Fertigungsprozessen, scheint aber im Bereich der 3D-Stapeltechnologie noch keine ausreichenden Vorteile erzielt zu haben. Nach der Einrichtung eines Forschungs- und Entwicklungszentrums für 3D-ICs in Japan wird TSMC die japanischen Vorteile bei Materialien und Anlagen nutzen, um die Forschung und Entwicklung der 3D-Gehäusetechnologie weiter voranzutreiben. Japan erhofft sich durch diese Kooperation mit TSMC zudem, die Wettbewerbsfähigkeit seiner heimischen Halbleiterhersteller zu stärken.  
Hideki Wakabayashi, Professor an der Tokyo University of Science, sagte: „Die Wertschöpfung der Back-End-Prozesse in der heutigen Halbleiterindustrie steigt stetig. Wenn Japan eine führende Position im Back-End-Bereich einnimmt, wird es seinen Wettbewerbsvorteil im Halbleitersektor zurückgewinnen können.“
 

In diesem Zusammenhang ist auch Tadahiro Kuroda, Experte für 3D-Integrationstechnologie und Professor an der Universität Tokio, der Ansicht, dass japanische Chiphersteller, wenn sie ein hohes Komplexitätsniveau in der Backend-Technologie erreichen, dies auch auf den Frontend-Prozess der Waferbearbeitung übertragen können. Dadurch würden sich die Halbleiterfertigungskapazitäten insgesamt verbessern.

TSMCs Abakus   

Die vertiefte Zusammenarbeit beider Parteien wird selbstverständlich nicht nur der japanischen Halbleiterindustrie, sondern auch TSMC zugutekommen. TSMC wird künftig Japans Vorteile bei Materialien und Anlagen nutzen und durch die Kooperation mit japanischen Unternehmen die Technologie weiterentwickeln.  
Der Autor des Zhihu-Magazins „Overseas Channel“ analysierte die aktuelle Situation von TSMC und erklärte, dass TSMC bei normaler horizontaler Arbeitsteilung und funktionierender Marktlogik über einen starken Wettbewerbsvorteil verfügte und sich keine allzu großen Sorgen um einen Aufholprozess der Konkurrenz machen musste. Durch das Eingreifen politischer Kräfte aller Parteien hat sich das bestehende System jedoch verändert. Große Länder priorisieren nun die unabhängige Kontrolle der Halbleiterfertigungsprozesse, die wichtiger ist als Kostensenkungen. Es herrscht nun eine beispiellose Unsicherheit darüber, ob TSMCs Wettbewerbsvorteil seine volle Wirkung noch entfalten kann.  
TSMC befindet sich im Spannungsfeld der großen Konzerne und muss seine Lieferkette in einem zunehmend wettbewerbsintensiven Umfeld weiter optimieren. Dies dürfte der Fall sein, wenn TSMC in Japan ein Werk errichtet. Sollte der Plan bestätigt werden, wäre dies TSMCs erste Chipfertigungsanlage in Japan. Im Jahr 2020 stammten 4.7 % des Umsatzes von TSMC von japanischen Unternehmen. Dieser Schritt bedeutet auch eine grundlegende Änderung der Marktstrategie von TSMC.  
    Quelle: Zhihu  
Welche Faktoren bewegen TSMC also dazu, ein Werk in Japan zu bauen? Fassen wir es zusammen:
  (1) Japans Halbleitermaterialien werden entwickelt  
Obwohl die japanische Halbleiterindustrie nicht mehr so ​​leistungsfähig ist wie früher, nimmt sie im Bereich der Halbleitermaterialien weiterhin eine dominierende Stellung ein. Wie bereits erwähnt, wird insbesondere im Bereich der Fotolacke der Großteil des Weltmarkts von japanischen Unternehmen wie JSR und Tokyo Onka beherrscht.  
    Globale Marktlandschaft für ArF-Fotolacke im Jahr 2019  
Japan kann von der Spitze der industriellen Wertschöpfungskette aus die globale Halbleiterindustrie fest im Griff haben. Die früheren Streitigkeiten zwischen Japan und Südkorea um Halbleitermaterialien dienen als Lehre für die Zukunft. Nach dem Bau eines TSMC-Werks in Japan kann die Versorgung mit Halbleitermaterialien deutlich verbessert werden. Angesichts der aktuellen Knappheit an Chips und Halbleitermaterialien kann eine Kooperation zwischen TSMC und Japan nicht nur das Geschäftsvolumen steigern, sondern auch die Produktionskapazitäten japanischer Unternehmen verbessern, Produktionslücken in Japan schließen und eine stabilere Zusammenarbeit mit Japans wichtigsten Materiallieferanten aufbauen.  
  (2) Mehr Produktionskapazitäten für japanische Unternehmen bereitstellen und Marktrisiken reduzieren  
TSMCs fortschrittlichste Technologie findet derzeit nur bei wenigen Kunden in den USA Anwendung, was die Marktrisiken für TSMC erhöht. 2020 stammten 62 % des Umsatzes von nordamerikanischen Kunden. Mit dem Bau eines Werks in Japan wird TSMC mehr japanische Aufträge gewinnen, die Kundenbasis diversifizieren und die Abhängigkeit von amerikanischen Kunden verringern können.  
  (3) TSMC ist Bedrohungen ausgesetzt.  
Unter dem Einfluss geopolitischer Faktoren streben viele Länder wie Europa, die USA, Japan und Südkorea eine unabhängige Kontrolle der Halbleiterindustrie an und entwickeln eigene Chipfertigungsbetriebe. Dies wird sich zwangsläufig auf die Position von TSMC auswirken. Vor diesem Hintergrund hat TSMC beschlossen, Produktionsstätten in den USA, Japan und anderen Ländern zu errichten. Dies soll dazu beitragen, die Rolle und Positionierung als „Wafer-Foundry“ zu sichern und die Marktstruktur zu stabilisieren, ohne dabei Störungen zu erleiden.

am Ende schreiben   

Wie wir alle wissen, konzentrierte sich die Halbleiterentwicklung in der Vergangenheit hauptsächlich auf die Optimierung von Fertigungsprozessen, um im Bereich der „Verfeinerung“ und der Verbesserung der Verarbeitungskapazitäten wettbewerbsfähig zu sein. Aufgrund der Wirksamkeit des Mooreschen Gesetzes wurde der Fortschritt fortschrittlicher Fertigungsprozesse jedoch wiederholt verzögert. Daher bietet die 3D-Packaging-Technologie, die Funktionen durch das Stapeln von Halbleitern komprimiert und die Leistung verbessert, die Möglichkeit, das Mooresche Gesetz zu überwinden und entwickelt sich zunehmend zu einem der wichtigsten Wettbewerbsfelder für verschiedene Unternehmen.  
TSMC und die „Hidden Champions“ der japanischen Halbleiterindustrie haben sich zusammengetan, um angesichts der komplexen Technologie- und Marktentwicklungen ihre eigenen neuen Kapitel zu planen.

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