日韓貿易戰對全球電子產業的意義

日本限制關鍵化學材料出口韓國，已經對全球電子產業造成無法彌補的傷害，其自身亦付出無法估量且毫無必要的代價。upIEETC-電子工程專輯

這些材料包括氟化氫、含氟聚醯亞胺和光刻膠等，對晶片製造至關重要，這些限制將影響韓國所有的電子企業。三星、海力士和LG都是全球電子供應鏈中的重要供應商。到目前為止，日本政府還沒有證據表明韓國將這些受限材料用於軍事用途。upIEETC-電子工程專輯

編者按:日本首相安倍晉三 (Shinzo Abe)為日韓衝突辯解，並採用唐納·川普(Donald Trump)在與中國發動貿易戰時使用的策略——譴責華為對美國國家構成安全風險。安倍同樣以「國家安全」為由，限制日本製造的化學品出口韓國。upIEETC-電子工程專輯

對於全球電子行業的多數人而言，日韓之間爆發的貿易戰似乎是無端而起。大多數專家認為，這是一場源於積怨的虛假爭論，而怨恨可追溯至二戰時期。日本在佔領韓國期間，大量使用強迫型勞動力和性奴隸，並委婉地稱之為「慰安婦」。幾十年來，韓國人一直在為日本這一戰時行為爭取賠償。許多韓國人認為，日本人並不願意完全承認這一戰時行徑。upIEETC-電子工程專輯

下面這則故事最初發表在日本版《電子工程專輯》（EETimes Japan）刊物上，作者是湯之上隆（Takashi Yunogami）；該則故事詳細描述了日本的出口限制對全球電子行業的影響。upIEETC-電子工程專輯

——吉田順子（Junko Yoshida）upIEETC-電子工程專輯

2019年7月4日，日本政府以保護國家安全為名，對電子設備生產所需原材料，包括含氟聚醯亞胺、光刻膠和氟化氫在內，發布了針對韓國的出口限制。upIEETC-電子工程專輯

日本首相安倍晉三 (Shinzo Abe) 政府制定的新規則要求，日本原材料供應商必須獲得出口許可後才能將這些原材料運往韓國。據稱，新實行的官僚程序增加了約90天的「審查」期。upIEETC-電子工程專輯

據韓國貿易協會(Korea Trade Association)2018年的數據顯示，韓國84.5%的氟化聚醯亞胺 (進口值1972萬美元)、 93.2%的光刻膠(進口值2.98億美元)以及41.9%的氟化氫(進口值6685萬美元) 來自日本。upIEETC-電子工程專輯

這些數字似乎表明，日本方面削減氟化聚醯亞胺和光刻膠的出口，對韓國公司損害更大。upIEETC-電子工程專輯

然而，鑑於韓國對日本氟化氫的進口依賴程度最低，我認為氟化氫的出口限制對韓國公司構成最大威脅。此外，我認為出口管制不僅會阻礙韓國企業，還會阻礙日本企業。最終傷害將會反彈到日本政府身上，並可能削弱日本競爭力。 簡而言之，在我看來，日本政府是在自掘墳墓。日韓之間的關係不會再如從前那般了。upIEETC-電子工程專輯

氟化聚醯亞胺和光刻膠被限制帶來的影響

氟化聚醯亞胺是一種有機EL材料，用於製造有機發光二極體(OLED)顯示器。 如果出口限制使原材料庫存清零，兩家韓國巨頭——有機EL電視製造商LG電子(LG Electronics)和為智慧型手機生產OLED面板的三星電子(Samsung Electronics)——將遭受嚴重打擊。upIEETC-電子工程專輯

同時，據說受新出口限制管制的專用光刻膠，主要用於EUV光刻技術。EUV光刻是非常先進的半導體製造技術，今年才開始大規模用於晶片生產。upIEETC-電子工程專輯

這可能會影響到三星生產的最先進7納米節點邏輯半導體。它還可能影響16納米工藝的動態存儲器（DRAMs），其產能正處於拔高階段，三星和海力士都將為之煩惱。upIEETC-電子工程專輯

據專家稱，三星正效法豐田的「及時(just-in-time)」生產體系來運營一家半導體工廠，將零部件和材料的庫存控制在最低水平。三星的EUV光刻膠庫存似乎只能維持大約一個月。氟化氫供應量亦是如此。upIEETC-電子工程專輯

EUV光刻膠庫存耗盡之時……

三星Galaxy智慧型手機採用的應用處理器(APs)，被認為是當前最先進的邏輯半導體。2018年，三星智慧型手機出貨量為2.923億部，位居世界第一。upIEETC-電子工程專輯

所有這些手機都必須配備由EUV設備製造的高端應用處理器。但由於EUV光刻膠只有一個月的庫存，會直接導致高端應用處理器的生產放緩，從而限制智慧型手機的產量。upIEETC-電子工程專輯

更重要的是，如果EUV已經被用於製造先進的DRAM晶片，其帶來的破壞性將遠遠大於三星Galaxy減產，因為三星和海力士是DRAM市場的全球領導者。在2019年第一季度的全球DRAM銷售中，三星佔據了42.7%的市場份額，其次是海力士，佔29.9%；二者總市場份額為72.6%，如下圖1所示。upIEETC-電子工程專輯

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全球DRAM供應商市場份額(資料來源：Takashi Yunogami，彙編自DRAMeXchange，IHS和TrendFocus的數據)upIEETC-電子工程專輯

假設EUV已經用於製造高端DRAM，EUV光刻膠的庫存短缺將限制其生產。反過來，這也將阻礙智慧型手機的生產。2018年，智慧型手機出貨量約為14億部，同時個人電腦、平板和伺服器的出貨量分別為3億、1.5億和大約1175萬臺。(援引IDC提供的市場數據)。upIEETC-電子工程專輯
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蘋果、惠普、戴爾和其他終端製造商因供應中斷而遭受的指責，我相信不會落到韓國DRAM供應商頭上，而會落到日本政府頭上。畢竟，是日本的出口限制引發了庫存短缺。全球電子行業將對日本的行為感到憤怒。upIEETC-電子工程專輯

氟化氫的影響

我原以為，在日本出口的三種化工原料中，EUV光刻膠的短缺會造成最嚴重的影響。這是因為EUV光刻膠的供應商僅限於日本公司，如信越化學工業集團(Shin-Etsu Chemical)、JSR株式會社、富士膠片(Fujifilm)和東京應化工業(Tokyo Ohka Kogyo)。upIEETC-電子工程專輯

然而，對半導體製造過程開展進一步分析後，我得出結論: 限制氟化氫氣體供應量——而非EUV光刻膠——將給晶片生產帶來更嚴重的後果。upIEETC-電子工程專輯

在深入討論這個問題之前，我將首先解釋一下，氟化氫(HF)或氫氟酸是如何用於製造半導體的。upIEETC-電子工程專輯

1） 金屬（包括多晶矽、絕緣膜）未經沉積工序之前的清洗工藝upIEETC-電子工程專輯

氫氟酸被應用於批量清洗系統，該系統一次可處理數百個晶圓片。接著用一種純度非常高的水，稱為去離子水（DI Water），以一定的混合比例稀釋該化學品。upIEETC-電子工程專輯

2）完成化學機械拋光（CMP）後的清洗工藝upIEETC-電子工程專輯

氫氟酸與氫氧化銨(NH4OH，即所謂的氨水)混合，用於批量清洗。upIEETC-電子工程專輯

3）用於雙重圖案曝光中的犧牲膜溼法蝕刻工藝upIEETC-電子工程專輯

該工藝使用氫氟酸的原液，主要採用間歇式溼蝕刻系統。upIEETC-電子工程專輯

4）晶圓片背面清洗工藝upIEETC-電子工程專輯

例如，要去除晶圓片背面附著的氮化矽，清除過程需使用混有氫氧化銨（或類似物）的氫氟酸。每個晶圓片都被噴塗乾淨。半導體製造工藝包括500到1000個步驟，其中涉及清潔和溼蝕刻的工藝就佔了超過10%。upIEETC-電子工程專輯

不使用氫氟酸的清洗工藝，僅佔半導體製造流程的30-40%。這很好地說明了，隨著節點越來越精細，清洗會變得越來越頻繁。製造的關鍵就在於清洗、清洗再清洗晶圓片，以消除任何細微顆粒。upIEETC-電子工程專輯

然後，每家晶圓廠都為清洗液的混合比例調配專有配方，每個配方都嚴格地按照每道流程來確定。 這決定了每家晶圓廠的最終良率。upIEETC-電子工程專輯

如果氟化氫庫存耗盡了會怎麼樣？

因此，氟化氫在半導體製造流程中的使用率超過10%。該類化學溶液適用於多種半導體，包括邏輯器件、DRAM、NAND Flash，甚至是OLED。簡而言之，氟化氫是所有晶片批量生產不可或缺的一種酸。upIEETC-電子工程專輯

對NAND Flash的損害upIEETC-電子工程專輯

氟化氫出口禁令，除了對應用處理器和DRAM的生產造成潛在損害，限制三星智慧型手機的出貨量之外，對NAND Flash的影響又如何呢？upIEETC-電子工程專輯

圖2 (見下圖) 顯示了NAND Flash供應商的季度市場份額。2019年第一季度，三星以39.4%的市場份額位居第一。海力士以9.5%的市場份額位居第五，這兩家韓國公司在NAND Flash儲存器市場佔據近一半的份額。upIEETC-電子工程專輯

這一數字大大低於韓國在全球DRAM市場72.6%的份額，但依舊很大。upIEETC-電子工程專輯

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全球NAND Flash供應商市場份額(資料來源: Takashi Yunogami 基於DRAMeXchange 的數據)upIEETC-電子工程專輯

此外，從NAND Flash的主要應用領域——固態硬碟(SSD)季度出貨數據來看，三星的市場份額目前最高，為33.4%。海力士以9.9%的市場份額位居第三。如圖3所示，韓國公司總共佔據了43.3%的SSD市場份額。upIEETC-電子工程專輯

三星不僅向個人電腦製造商，還向雲計算公司(如亞馬遜、微軟和谷歌)所擁有的數據中心伺服器供應大量SSD。鑑於近期數據中心投資的回升趨勢，雲服務供應商不會將任何SSD供應短缺歸咎於三星，而將歸咎於日本政府。upIEETC-電子工程專輯

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全球SSD供應商市場份額(資料來源:Takashi Yunogami， 彙編自StorageNewsletter，TrendForcus，BusinessWire 的數據)upIEETC-電子工程專輯

他們能否為日本製造的氫氟酸找到替代品？

一開始，我們提到韓國從日本採購了41.9%的所需氫氟酸。還有45%來自中國大陸，10%來自中國臺灣。upIEETC-電子工程專輯

若日本停止供應氫氟酸，韓國可能會轉向中國採購。upIEETC-電子工程專輯

但這種轉變不會那麼快發生。首先，中國的原材料製造商很難在一到兩個月內將產量翻一番。upIEETC-電子工程專輯

其次，由於氫氟酸的混合比例是各晶圓廠根據其工藝流程嚴格設計和確定的，因此，中國的耗材供應商很難立即向韓國公司提供符合其確切規格要求的氟化氫。upIEETC-電子工程專輯

如果韓國公司跟化學品供應商說，「給我們帶來你們所有的『含水』的材料就行」，那麼結果很可能就是：全球高級邏輯半導體、DRAM和3D NAND產量大幅下降。upIEETC-電子工程專輯

因為任何給定的半導體製作流程，大都涉及氫氟酸的使用，所以不對耗材嚴格要求最壞的情況是，可能最終連一顆合格的器件都造不出來。upIEETC-電子工程專輯

但對日本來說，壞消息是，在一兩年內，他們給韓國製造的這些麻煩都將得到解決，晶片公司將能夠利用主要由中國供應的氟化氫，生產所有類型的元器件。upIEETC-電子工程專輯

日本終究是在自掘墳墓

據日經新聞7月4日報導，韓國政府7月3日宣布將每年撥出1萬億韓元 (約合8.5億美元)的預算，用於支持國內半導體材料和設備的生產。upIEETC-電子工程專輯

鑑於韓國不能依賴日本製造的原材料，這是一個合理的政策。upIEETC-電子工程專輯

從長遠來看，這一聲明表明韓國將開始系統性地停止使用由日本製造的化學原料，以及由日本半導體生產設備供應商提供的原材料。upIEETC-電子工程專輯

其結果將是，韓國自產的化學材料，如光刻膠、化學品、漿液和晶圓片，系統性地替代日本進口。而由東京電子(Tokyo Electron)、SCREEN和Disco等公司設計的日本半導體生產設備，也將被排除在交易之外。upIEETC-電子工程專輯

屆時，韓國公司將重複多年前的做法，招聘日本工程師。上世紀80年代，韓國大量地從日本挖角具有先進DRAM設計技術的工程師，在當時，日本曾佔據了80%的全球DRAM市場份額。upIEETC-電子工程專輯

最終，日本原材料和設備供應商都將失去目前與三星、海力士和LG電子之間的訂單。upIEETC-電子工程專輯

而且這不僅僅是失去訂單這麼簡單。日本公司為韓國頂級晶片製造商提供服務，可以磨練自身技能，失去合作機會將削弱它們的長期競爭優勢。upIEETC-電子工程專輯

即使日本政府決定今後解除出口限制，這一解禁也可能來得太晚。傷害已成事實。一旦失信，就很難在商業關係中重獲信任。日本政府的行為已經對全球電子產業造成了無法彌補的傷害——其自身也付出了無法估量且毫無必要的代價。upIEETC-電子工程專輯

本文同步刊登於電子工程專輯雜誌2019年9月刊upIEETC-電子工程專輯