我们都知道半导体芯片是个技术密集型产业，整个产业链分为上中下游，越往上游，核心技术越密集、越尖端。

如今科技瓶颈日渐凸显，生产技术的天花板清晰可见，材料，尤其是核心关键材料的竞争就成为稀缺资源。

没有先进、合格的材料和设备，芯片设计只能是纸上谈兵，制造、封测也如无米之炊。

新材料产业被认为是21世纪最具发展潜力并对未来发展有着巨大影响的产业，这这一领域的王者是谁呢？日本。

日本凭借其超前的研发优势和卓越的研发成果产业化能力，在半导体材料领域占据了世界绝对领先地位，这要从日本半导体跌宕起伏的四十年讲起。

日本半导体风雨四十年

20世纪70年代，日本半导体产业整体落后美国10年以上。

深刻地意识到本国企业与美国存在的巨大差距，“产、官、学”相互协作体系诞生，一举奠定了日本半导体产业竞争力基础。

从1976年到1979年，日本开始实施“VLSI技术研究所”，由政府出资320亿日元，企业筹集400亿元，联合日立、NEC、富士通、三菱、东芝五大企业，共同设立国家性科研机构。

仰赖于举国体制，集中力量办大事，日本企业的效率直线上升。

十几年的发展，到了1985年，日本半导体产业第一次在市场占有率方面超越美国，盛极一时，风头无两。半导体存储尤其是DRAM成为了日本第一产业，日本还把昔日霸主美国拉下了马。

日本半导体材料和设备伴随半导体芯片的崛起成为全球一支极为强势力量，市场占有率达到60%，两年后进一步上升到70%以上。

80年代末，日本的半导体产业占的世界份额超过50%，在DRAM领域最高占据了80%的市场份额。

1990年的时候，全球前10大半导体公司中，日本就占6家，NEC、东芝、日立高居前3，英特尔仅居全球第4，三星那时还没能进入前10。

从1955年索尼设计出全球首款晶体管收音机开始，日本正式踏入全球半导体产业体系。

日本半导体芯片在奠定世界领先地位后，不仅相关半导体材料及设备也迅速崛起，另外传统制造业也相继崛起，几乎每个产业都把美国强摁下去。

然而这期间的急速扩张，美国看不惯了，引起忌惮与反弹，多次发起猛烈打压。

从1985年首次超越开始，美国就向日本发起芯片战争，1986年的时候，美国成功胁迫日本签订《半导体协议》，限制日本半导体企业在美国的发展。

一套熟悉的组合拳，依然没能将日本半导体芯片产业打垮，

之后美国凭借自己的武力再次强迫日本签订不平等条约《日美半导体保障协定》，通过这个协议，美国获得了日本半导体产业的知识产权和专利，期间，美国还扶持韩国半导体对抗日本，半导体产业因此发生了第二次转移，从日本转移至了韩国。

在美国的残酷打压下，日本半导体芯片由盛转衰，

1995年之后，日本半导体产业断崖式下跌，和美国人这一战，日本人此前积累的本钱基本赔光，举国辛苦奋斗十几年，一夜被打回解放前。

1999年，为了保存最后一丝火苗，日立、NEC、三菱电机三家的DRAM业务开始整合，尔必达成立。

但是美国依然没有放过日本，然而在负隅顽抗了十几年后，2012年2月28日，在美韩的联手下，尔必达宣布破产，日本半导体产业彻底垮台。

此刻，全世界都认为日本的半导体产业衰落了，那这时日本半导体产业做了什么呢？

答案是：转型了，将资源集中到了附加值更高的系统集成电路等领域，向上游进军了。

制霸半导体材料和设备

工匠精神最后的堡垒

不久前日本曾对韩国限制出口的三种材料中，日本的产能均占到50%以上，其中氟聚酰亚胺、氟化氢材料分别占全球份额的90％、70％。

事实上，这三种材料只是日本在半导体材料领域处于垄断地位的冰山一角。

半导体芯片存在摩尔定律，更新节奏快到甚至于日本人也接受不了，但是半导体材料，自从晶体三极管发明以来，就从未改变过，不用担心颠覆式创新，因此日本人依靠慢工出细活，不断地改进制造工艺。

材料是“基础研究狂魔”日本赖以成名的杀手锏，日本科技行业骨子里的那份不惜一切代价追求技术极致的牛角尖性格，也注定了很多高品质的材料只能出在日本。

据SEMI推测，日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额达到约52%。

生产半导体芯片需要19种必须的材料，缺一不可，且大多数材料具备极高的技术壁垒。

而日本企业在硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩、光刻胶、靶材料、保护涂膜、封装材料等14中重要材料方面均长期保持着绝对优势。

因此，在今天的半导体产业版图上，仅剩美国、韩国、中国三家。

在半导体设备领域，必备的26种半导体设备中，日本企业在10种设备所占的市场份额也超过50%，尤其在清洗设备、氧化炉等重要前端设备更是几乎垄断市场。

目前，我国正在进行的半导体国产替代，日本早在80年代就已经完成了，当时国产化设备率就超过了70%。

日本人的确老了，但内核依旧强大。一个越来越“隐形”的日本，可能比一个锋芒毕露的日本，更让人敬畏。

话说回来了，材料也有这么难吗？

半导体材料并不是开采来就有了，其原始材料是非常丰富的，比如硅片用的就是满地球的沙子。

但要实现半导体的“材料自由”，却并不容易，必须打通任督二脉：“纯度”、“配方”。

纯度是一个无止境之路。我国已经实现自产的光伏硅片，一般纯度是6-8个9，即99.%，但半导体的硅片纯度却是11个9，而且还在不断提高。

小数点后多3到5位，就意味着杂质含量相差了1000到10万倍。

这个差距有多大呢？假设，光伏硅片里包含的杂质，相当于一桶沙子洒在了操场上；那么半导体硅片的要求则是在两个足球场大的面积里，只能容下一粒沙子。

要达到如此纯度，需要科学和工艺的完美结合。

一方面，需要大量基础科学仪器来辅助。

另一方面，从实验室到工厂车间也需要工艺积累。

而高纯度只是第一步，复合材料（比如光刻胶）的配置更是难以跨越的鸿沟。如果说“纯度”是个艺术科学的话，那么“配方”就是玄学科学，需要高度依赖经验法则，即业内常说的“know-how”。

影响材料效果的参数，无法通过精密计算获得，只能是实验室、车间里一次次调配、实验、观察、记录、改良。有时候，为了得到10%的效果改良，可能需要花费几年。然而，这提升的10%，虽然抢占的只是几百亿规模的市场，但却影响着万亿半导体行业。

因此，无论是提纯，还是配方，其实需要的都是超长的耐心待机、极致专注。

“材料之争”是基础科学与人才之战

半导体设备是物理的世界，材料是化学的天堂。

日本材料学取得的巨大成功，与政策扶持有密切关系，国家高度重视基础科学，给予了人力、研发经费上的大力支持：

具体来说有三个重点：

产官学合作体制推动科研成果高效转化；

第二、产业联盟推进上下游协作、实现高质量增长；

第三、商社文化、产融结合为企业成长提供肥沃土壤。

如今，日本是最大的半导体原材料出口国，拥有全球非常少见的全产业链能力，或许也是当初VLSI研究所给日本半导体工业留下的“退路”。

日本这样一个小国，能在众多领域做到世界第一，与其民族特性也有关。

首先是日本文化能够做到兼容并蓄，且是一个擅长学习的民族。日本人精益求精的匠人精神，细腻是其典型的民族特征。

日本人在寄深意于微小，在制造上，几乎都是以一种近乎宗教虔诚般和追求完美艺术的苛刻态度完成的。近乎显微镜式的思维方式，让日本人做事及其务实，绝无好高骛远，极为重视实际利益。

日本拿诺贝尔奖的次数仅次于美国，基本保持每年一个。

而中国的半导体产业之殇，始于上游。

半导体产业上游产业的落后，是中国所有产业在上游领域落后的缩影。

半导体产业的上游是设备与材料，在这个上游之上，较量的是物理、化学等基础学科。我们的落后，不是因为不够聪明，而是缺少愿意破釜沉舟，十年磨一剑的傻瓜。

中国在半导体设备与材料的落后，归根于上世纪对物理与化学这些基础科学的忽视。

日本新材料及设备公司的成功经验为我国新材料产业发展提供了发展方向和宝贵经验借鉴。

技术之争不在一时，材料自强更不是只争朝夕，只可徐徐图之。

尽快培育、完善本土产业链更是中国芯片业发展的当务之急。

这世界上，追赶的路，从来就没有好走的，“材料之争”或许才刚刚开始。

道阻且长，但，行则将至。

以史为镜，可以知兴替，日本半导体兴衰四十年，依旧在全球产业链中占据举足轻重的地位，你怎么看？欢迎留言交流讨论。

柔软的机械“手指”可以夹起不规则物体，高精密减速机带动机械臂360度自由旋转、国产膝关节手术机器人开展远程诊疗……2022世界机器人大会于8月18日-21日在北京经济技术开发区（以下简称北京经开区）举行。今年，北京经开区12家机器人和智能制造企业打造的多个机器人应用场景纷纷亮相，全面展现北京经开区机器人和智能制造产业链上下游技术创新成果和应用场景。

“自世界机器人大会落户北京经开区以来，经开区以会为媒，以展促产，以赛引才，世界机器人大会也为经开区机器人产业的创新发展提供了引擎。截至目前，经开区有60家智能制造试点示范企业，智能制造标杆企业数量占北京比重位居第一，企业数量翻6倍以上。”北京经开区有关负责人表示。

“我们通过给空气戴上手套，研发出低成本替代人手去工作的技术方案，解决了工业自动化生产‘最后一厘米’的难题。”北京经开区企业SRT软体机器人负责人表示。

在今年的机器人大会现场，SRT软体机器人携带自主研发的柔性末端执行器亮相。柔性末端执行器是一类新型末端夹具，能够温柔无损地抓取工件。其具有极高的自适应性，同一夹具可抓取不同尺寸、形状和重量的工件。在现场记者看到，柔性夹爪正在自由地抓取一个个不规则的物体，动作犹如灵活的人手，不见任何犹豫卡顿。用柔性末端夹具抓取搬运已经成为食品等行业的普遍现象。目前，SRT软体机器人被评为国家第三批专精特新“小巨人”企业、北京市第一批专精特新“小巨人”企业、北京市“专精特新”中小企业。

从产业生态到政策支持，从精准服务到梯度培育，北京经开区在推动机器人和智能制造产业发展壮大的过程中，不断激发“专精特新”企业创新活力。通过多年的孵化培育，目前，北京经开区新一代信息技术、新能源汽车和智能网联、生物技术和大健康、机器人和智能制造四大主导产业中，共拥有国家级专精特新“小巨人”企业38家，其中机器人和智能制造企业占一半以上。

北京经开区有关负责人表示，作为北京建设国际科技创新中心主平台“三城一区”（中关村科学城、怀柔科学城、未来科学城、北京经济技术开发区）中的“一区”，近年来，北京经开区在推动科技成果转化中主动对接三大科学城，搭建北京首创的“概念验证平台-公共技术服务平台-打样中心-中试基地”全链条创新服务体系；打造“龙头企业+孵化”的融通型特色载体，上线科技型中小微企业运行融通发展平台，培育“独角兽+单项冠军+隐形冠军+专精特新+创新型中小企业”创新梯队。5年来，承载“三城”科技成果转化项目600余项。

北京经开区聚焦工业机器人的研发和应用，在整机、系统集成和核心零部件上不断突破，以自主研发实现核心零部件技术突破是一个重要着力点。

一个只有15厘米的“小零件”，却占到了机器人总成本的三分之一，作为工业机器人的“心脏”，高精密减速器一直以来依赖国外进口。但在“三城一区”科技创新主平台的推动下，来自北京经开区的一家企业智同科技通过积极开展校企合作，与北京工业大学通过产学研合作方式推动减速机国产替代进程，在精度、寿命等方面实现核心技术自主可控。有了这颗“心脏”，在今年世界机器人大会上企业展出的准双曲面机械臂显得格外灵活。

2017年7月，智同科技正式落户北京经开区。事实上，北京经开区通过产业集聚效应正吸引越来越多的智能制造企业入驻，机器人产业集群也逐步成型。

据介绍，自世界机器人大会永久落户以来，机器人企业数量翻了6倍以上，吸引了京东乾石、博雅工道等企业及研发机构入驻，不仅成为标杆智能制造工厂的集中生产地，还成为中国智能制造标准的诞生地。

2021年年底，工业和信息化部发布报告，“十三五”期间，我国发布285项智能制造国家标准，其中北京经开区贡献超三分之一，成为智能制造国家标准制定的主力军。

“每年我们都会参加世界机器人大会，通过这个平台结交了很多上下游的企业，并为需要的企业带去符合他们预期的产品。”安川首钢负责人表示。

走进安川首钢的展位，新能源电池盒机器人智能生产线正在快速工作，7台工业机器人、10个工艺流程，全面展示电池盒生产的多种工艺过程，并采用先进的自主移动机器人与系统配合，构建智能物流配送系统，实现了生产和物流的全自动运行。

作为国内汽车制造领域知名的工业机器人研发、设计生产企业，安川首钢提前研发储备技术，可根据用户需要设计制造完整的机器人应用系统，承接“交钥匙”工程。越来越多的企业在他们的支持下进行智能产线改造，让高稳定性、高精度工业机器人走进了大型汽车零部件生产线，加快了智能制造步伐。

SMC协作机器人用气爪单元、吸盘、磁力吸附单元，京东物流的无人车和无人机……自大会落户北京经开区以来，越来越多的亮眼产品惊艳亮相并应用于生产、生活领域。

在北京经开区，小米智能工厂、亦庄水务智能水厂依托国家标准建成了“黑灯工厂”，索德电气通过一个终端显示屏，就能掌握研发、运营、财务、生产、物流等全流程动态。

近年来，北京经开区充分发挥产业集群优势，积极调整产业结构，加快发展机器人和智能制造装备产业。作为北京装备企业集聚区，北京经开区通过培育引进一批行业龙头企业、组织推进一批重大技术装备投资项目、支持数字化智能化和绿色制造技术改造等方式，推进产业加快转型升级，实现了规模以上装备产业产值占全市规模以上装备产业产值五分之一以上。今年上半年，北京经开区装备制造产业实现产值334亿元，同比增长18.5%。

“十四五”时期，北京经开区将继续推进智能制造试点示范工作，不断完善政策环境，聚焦主导产业关键技术领域，推动具有自主知识产权的自动化生产线、数字化车间、智能工厂建设，推动制造业转型升级，形成一批“智能+”样板，引领带动北京乃至全国智能制造产业发展。预计到2025年，北京经开区智能装备产业集群总规模将突破1000亿元。

部分图片来源于2022世界机器人大会

5月31日，河北省半导体工业联盟成立大会在石家庄举行，中国科学院半导体研究所、中国半导体职业协会、第三代半导体工业技术创新战略联盟等半导体范畴国家级职业组织发来贺信。副省长胡启生到会活动并致辞。

会议审议通过《河北省半导体工业联盟推举办法》《河北省半导体工业联盟规章》，推举产生河北省半导体工业联盟领导组织，中国电科13所所长卜爱民当选河北省半导体工业联盟理事长。河北省半导体工业联盟由我省半导体范畴科研院所、重点企业、省属高校、基地园区、投融资组织组成，致力于成为政府与企业之间的纽带桥梁，会聚联盟和国内外半导体范畴资源，促进工业链各环节交流协作，优化工业生态环境，以突破半导体前沿技术为方针，推进工业技术水平不断提高，努力打造半导体工业开展高地。

会上，省工信厅别离与第三代半导体工业技术创新战略联盟、石家庄海山实业开展总公司、珠海庞纳微半导体科技有限公司签署战略协作协议，鹿泉区政府、正定县政府别离与河北省数字经济联合会、河北省产学研协作促进会及部分企业签署战略协作协议。鹿泉区政府、正定县政府别离环绕鹿泉经济开发区、正定数字经济工业园开展作招商推介，并与参会企业对接洽谈。(来历：河北日报记者米彦泽)