晶圆厂之下

半导体材料,芯片供应链最深、最隐形的一层卡点

2026

在晶圆厂的地平线之下

2019 年 7 月,首尔的几家公司同时陷入一种很难对外解释的紧张。三星和 SK 海力士是世界上最大的存储芯片制造商,它们的工厂是这个国家最值钱的资产,可这一周,决定这些工厂能不能继续开下去的,不是芯片设计、不是设备、也不是订单,而是三种大多数人连名字都念不顺的东西:一种光刻用的胶、一种高纯度的氟化氢、一种叫氟化聚酰亚胺的薄膜材料。日本政府刚刚宣布,对这三样东西输往韩国加强出口审查。1

没有军队调动,没有关税清单,甚至没有正式的禁运。变的只是一纸许可程序——从过去几乎自动放行,改成每一笔都要单独申请、逐案审批。但市场立刻读懂了这件事的分量:这三种材料里,有的日本占了全球九成以上的供应,韩国的工厂离了它们就转不动。2一层平时没人讨论的东西,突然变成了能扼住一个产业咽喉的阀门。

这本书就是从这个阀门开始的。

过去几年,关于芯片的叙述高度集中在两个名字上:ASML 和台积电。一个是荷兰的光刻机公司,造着全世界唯一能做极紫外光刻的机器;一个是台湾的代工厂,包揽了最先进制程的大部分产能。它们确实是芯片制造的关键,也确实是地缘博弈的焦点。但如果只看它们,会得到一幅失真的地图。

光刻机是关键,可它是一台看得见的机器——一家公司、一个地址、一份可以被列进管制清单的名录。代工厂也是关键,可它本质上是资本和人才的堆叠——昂贵、漫长,却是能用钱和时间追赶的东西。真正难替代的,往往不是这些醒目的环节,而是它们脚下那层弥散的、由无数家小公司各自把持一个小节点的材料层。一座造价上百亿美元的晶圆厂,可以因为缺一种气体、一种胶、一种抛光液而停摆,而这种材料可能全世界只有一两家公司能供。3

这一层就在晶圆厂的地平线之下。世人盯着塔尖,这本书想下到地基。

地基这个词不是修辞。把芯片供应链按「谁守着哪一层」摊开,会看到一个清晰的分工:美国守着设计工具和知识产权,荷兰守着极紫外光刻,台湾和韩国守着代工和存储制造——而日本,在丢掉了曾经领先全球的存储和晶圆厂之后,沉到了最下面那一层,守住了材料。42024 年,全球半导体材料市场的规模约 675 亿美元;5这个数字在整条价值链里并不算大,却是上面那个数万亿美元的产业能够运转的前提。

更值得讲的是:材料层不是一个国家的故事。它是一种结构。谁掌握了某种材料高度集中的上游产能,谁就握着一个阀门——无论这个人是日本(2019 年对韩国),是被战争意外推上前台的乌克兰(2022 年的氖气),还是中国(2023 年起的镓、锗与稀土)。这本书会把这几个看似无关的事件并排放在一起,因为它们其实是同一种力学的不同侧面:杠杆来自集中度本身,而不取决于谁握着它、出于什么意图。

这本书的写法,是顺着晶圆厂的地平线一层层往下走。先从 2019 年那场「没打响的战争」进去,看材料怎样第一次被当众用作武器;然后把整张分层地图摊开;再逐项拆解这一层里真正的咽喉——光刻胶、电子特气、硅片和它下面更深的多晶硅、掩膜基板、抛光材料、封装用的薄膜;接着把镓锗稀土的故事并进来,说明卡点是一种普遍模式;最后追问两件事:这一层为什么最难补,以及日本是怎么沉到这里、又为什么守得住。

需要先说清楚边界。这不是一本化学或工艺的教科书,不会去讲某种分子如何成像、某道工序如何沉积;也不是某家公司的传记或赞歌;更不想再复述一遍已经被讲滥的「芯片战争」。它想做的,是别人略过的那件事:把材料层本身当作主角,讲清楚它的控制权、它的武器化,以及它的脆弱。

书里所有公开的事实、数字、事件,都尽量追到可核查的来源——官方文件、上市公司披露、严肃报道、行业数据,并按可信度分级标注。能查到一手的,不用二手;只有线索而无定论的,会老实说成线索。涉及日本、韩国、中国之间那条敏感的线时,会把各方立场分别归因、中性呈现,不替任何一方下道德判断。判断藏在结构里,不写在句子上。

那么,从地平线之下开始。


参考文献

  1. “Japan Hits South Korea with Export Controls,” C&EN(美国化学会),2019年7月。https://cen.acs.org/policy/trade/Japan-hits-South-Korea-controls/97/i28

  2. USITC, “The South Korea–Japan Trade Dispute in Context: Semiconductor Manufacturing, Chemicals, and Concentrated Supply Chains,” 美国国际贸易委员会工作论文,2019年10月。https://www.usitc.gov/publications/332/working_papers/the_south_korea-japan_trade_dispute_in_context_semiconductor_manufacturing_chemicals_and_concentrated_supply_chains.pdf

  3. “How to Build a $20 Billion Semiconductor Fab,” Construction Physics,2023年。https://www.construction-physics.com/p/how-to-build-a-20-billion-semiconductor

  4. CSIS, “Japan Seeks to Revitalize Its Semiconductor Industry,” 战略与国际研究中心。https://www.csis.org/analysis/japan-seeks-revitalize-its-semiconductor-industry

  5. SEMI, “2024 Global Semiconductor Materials Market Posts $67.5 Billion in Revenue,” 国际半导体产业协会新闻稿,2025年。https://www.semi.org/en/semi-press-releases/2024-global-semiconductor-materials-market-posts-67.5-billion-dollars-in-revenue-semi-reports

三种粉末:2019 年那场没打响的战争

2019 年 7 月 1 日,日本经济产业省发布了一则简短的公告:从 7 月 4 日起,对输往韩国的三种半导体相关材料,收紧出口管理。1公告用的是技术性、行政化的语言,没有出现「报复」「制裁」这样的词。但在首尔,没有人把它当成一次普通的程序调整。

被点名的三种材料是:用于极紫外光刻的光刻胶、高纯度的氟化氢、以及一种叫氟化聚酰亚胺的薄膜材料。2对绝大多数人来说,这是三个陌生的化学名词;但对三星电子和 SK 海力士——这个国家、也是全世界最大的两家存储芯片制造商——来说,它们是生产线上每天都要用、且高度依赖日本供应的东西。

三星和 SK 海力士贡献着韩国出口的相当大一块,半导体是这个国家的经济支柱。而现在,决定这根支柱能不能继续立着的,不是订单,不是设备,而是三种平时连采购部门之外都很少有人讨论的粉末与液体。消息传出当天,韩国股市相关公司应声波动,企业开始盘点库存,政府紧急开会。一场后来被反复称为「贸易战」的对峙,就这样以一种几乎悄无声息的方式开场了。

这一章想把这场对峙拆开来看。不是因为它有多激烈——它其实没打响——而是因为它第一次清清楚楚地演示了一件事:在芯片这条又长又复杂的供应链上,真正能掐住别人脖子的,可能不是最显眼的那台机器或那座工厂,而是埋在它们脚下、平时谁也不看的一层材料。

先说清楚这三种东西到底是什么,以及韩国到底有多依赖日本。

光刻胶,是光刻这道核心工序里涂在硅片上的感光材料。芯片上的电路图案,要靠光把掩膜上的图形「印」到涂了光刻胶的硅片上,再经过显影、刻蚀,一层层堆叠出来。制程越先进,对光刻胶的要求越苛刻;其中最高端的,是配合极紫外光刻使用的那一档。被日本点名的,正是这一档。韩国当时的高端光刻胶几乎完全依赖进口,而进口的绝大部分来自日本——按韩国国际贸易协会的数据,2018 年韩国进口光刻胶里约九成来自日本。3

高纯度氟化氢,是刻蚀和清洗工序用的化学品。「高纯」二字是关键:芯片制造对杂质的容忍度极低,普通工业级的氟化氢远远不够,必须是纯度极高、几乎不含金属离子的电子级。这种材料长期由日本企业主导——Stella Chemifa(森田化学的同行)和森田化学等几家公司,掌握着全球大部分蚀刻级高纯氟化氢的产能。4韩国进口氟化氢中相当大一部分来自日本;不同口径下这个比例从约四成到更高不等,差异主要源于「占韩国进口的比例」和「日本占全球产能的比例」是两个不同的分母(这是后面会反复遇到的一种数字陷阱)。5

氟化聚酰亚胺,用途和前两种不太一样——它主要用在柔性 OLED 显示屏上,而不是芯片逻辑制造的核心。但日本在这一项上的垄断最彻底:2019 年上半年,韩国进口的氟化聚酰亚胺里超过九成来自日本,日本企业(住友化学、信越化学等)占了全球供应的约九成四。6

三种材料,三种用途,但有一个共同点:高度集中在日本,而且越往高端越集中。这种集中不是偶然,它是几十年材料科学积累、极致纯度工艺和长期供应关系共同形成的结果——这一点本书后面会专门讲。在这里只需要先记住:这三样东西,是韩国芯片产业一个看不见的软肋。

值得注意的是日本采取的方式。它不是禁运。

变的只是许可程序。在此之前,这三种材料输往韩国,适用的是一种「综合许可」——可以理解为对信任的贸易伙伴的批量放行,企业不必为每一笔交易单独申请。7 月之后,日本把它们从综合许可里拿出来,改成「个别许可」:每一笔出口都要单独申请、单独审批,提交终端用户、用途、规格等材料,审批周期可能长达数月。7

从「自动放行」到「逐案审批」,听起来只是行政手续的变化,但对一条讲究及时供货、库存有限的生产线来说,这种不确定性本身就是杀伤力。你不知道下一批材料什么时候到、能不能到,就没法安排生产。

紧接着,8 月 2 日,日本内阁批准把韩国移出出口管理的「白名单」(当时称为「A 组」)。8这一步把影响从三种材料扩大到上千种可能军民两用的物项——它们也都从批量放行变成了需要逐案审批。8 月 28 日,这一调整正式生效。韩国随即对等回应,宣布把日本移出本国的白名单,9 月生效。9时任韩国总统文在寅公开称日方的做法「鲁莽」。

这里有一个容易被忽略的细节:日本始终没有把这次调整定性为对历史问题的报复。它给出的官方理由是——韩国在出口管理上存在「管理不充分」的问题,某些可能用于军事的敏感物项的去向不够清楚。10韩国方面则否认这一指控,并明确把日方的措施理解为针对一桩历史争端的经济报复。双方对「这件事到底是为什么」的定性,从一开始就不一样。

要理解这场对峙的背景,得把时间往前拨大半年。

2018 年 10 月 30 日,韩国最高法院作出判决,要求日本企业新日铁(新日本制铁)向四名二战期间被强征的劳工赔偿。11同年 11 月 29 日,最高法院又对三菱重工作出类似判决。这些判决在韩国被视为对历史正义的伸张,在日本则引发强烈反弹。

争端的法律核心,是 1965 年日韩之间签订的关于解决财产与索赔问题的协定。日本政府的立场是:两国之间的索赔问题已经由 1965 年的协定「完全且最终地」解决了,韩国法院的判决违反了这一协定,动摇了两国关系的基础。12韩国最高法院的立场则是:1965 年协定解决的是国家之间的索赔,并不妨碍个人就「反人道的非法行为」单独主张赔偿权。两种立场各自有其法理依据,本书无意、也没有资格在其间裁断;需要呈现的,是这场分歧如何与一条芯片供应链上的薄弱环节交汇。

时间线上的吻合是清楚的:法院判决在 2018 年末,出口管理收紧在 2019 年年中。但如前所述,日本的官方理由并非劳工判决,而是出口管理问题。把这两件事之间画上多粗的因果箭头,是各方解读分歧最大的地方。中性的呈现方式是:把双方各自的说法都摆出来,让读者看到,一个埋在产业深处的材料依赖,是如何在一桩历史与外交的争端中,被识别、被瞄准、被触动的。

无论动机如何归因,这件事在产业史上的意义是确定的:它让全世界都看清了,材料层是一个可以被瞄准的地方。

韩国的第一反应是恐慌,第二反应是囤货,第三反应——也是最有长远意义的——是国产化。

恐慌和囤货很快过去。日本在 2019 年 12 月对部分光刻胶交易做了局部放松,允许一种为期三年的特定综合许可,缓解了最尖锐的不确定性。13企业一边动用库存,一边四处寻找替代来源:光刻胶部分转向了比利时等地的供应,氟化氢则从美国和台湾补进。三星和 SK 海力士的生产线,最终没有因为这三种材料而真正停摆。

真正改变结构的是国产化。事发后,韩国政府推出了被称为「素材·部品·装备」(材料·零件·设备,韩语简称「소부장 / so-bu-jang」)的产业战略,最初锁定 100 项核心物项,后扩展到 150 项。142020 年 7 月,升级版的「材料·零件·设备 2.0 战略」出台,计划在 5 年内投入约 1.5 万亿韩元(约合当时 13 亿美元),目标是把芯片关键材料的自给水平大幅提上去。15

成效在不同材料上差别很大,这种差别本身值得细看。

氟化氢是国产化最成功的一项。韩国企业 Soulbrain 在公州建厂,2019 年下半年起量产高纯氟化氢溶液,逐步供应起韩国相当大一部分的需求;SK materials 等也实现了氟化氢气体的国产化。16有数据显示,韩国国产高纯氟化氢占消费的比例,从事发前的约三成提高到了约八成。17对日本氟化氢的进口则大幅下降。但这里要补一个常被略过的区分:韩国主要国产化的是「湿法」(液态)氟化氢,最先进刻蚀所需的「干法」(气态)高纯氟化氢,国产化更难,相当一部分仍受制于日本。18

光刻胶则是另一番景象。在中低端、较老制程的光刻胶上,韩国企业(如东进世美肯)有所推进;但最高端的极紫外光刻胶,依然压倒性地来自日本。从总量看,韩国光刻胶对日本的依赖度从 2018 年的约 93% 降到了 2024 年的约 65%,看似进步不小;可若只看先进的极紫外光刻胶,2024 年仍有约 95% 来自日本。19更耐人寻味的是,连这点缓解都不全是「自主」的结果:日本的光刻胶龙头 JSR 选择在韩国建厂,生产下一代金属氧化物光刻胶,计划 2026 年前后量产,供应三星与 SK 海力士。20换句话说,高端光刻胶的「本地化」,很大程度上是把日本公司的工厂搬到韩国,而不是韩国自己造了出来。

这两种材料的对比,几乎是后面整本书的缩影:有些材料,砸钱、给政策、给几年时间,是能补上的;有些材料,越到高端越补不动,最后只能用「把外国工厂请进来」的方式部分缓解。哪些能补、哪些不能,背后是一整套关于隐性知识、认证周期和市场规模的逻辑——这本书第九章会专门去拆它。

那么,这场对峙到底谁赢了?

如果用最朴素的标准——日本有没有靠这三种材料让韩国的芯片厂停下来——答案是没有。三星和 SK 海力士的产线挺过去了,靠的是库存、替代来源、日本的局部放松,以及把一部分生产调度到能自由采购的中国工厂。21从「胁迫」的角度看,这次出口管制大体上是失败的:它没有达成让对方屈服的效果,反而催生了韩国一场持久的、制度化的国产化与多元化努力。不少分析把这种结果称为「回旋镖」——你扔出去想打别人,最后绕回来落在自己的产业身上。

「落在自己身上」并非虚言。日本的氟化氢供应商在韩国市场上丢掉了份额,而这种份额一旦因为客户建立了替代来源而失去,就很难再拿回来。22从更长的时间尺度看,有人甚至认为,这次行动对日本供应商的伤害,可能超过了对韩国芯片厂的伤害。

但「回旋镖」这个判断需要小心使用,不能把它简化成「材料武器没用」。它真正说明的是两件更精确的事。第一,在那些有替代来源、或者技术门槛没那么高的材料上(比如湿法氟化氢),武器化容易反噬,因为对方补得上。第二,反过来,在那些真正没有替代、技术门槛极高的材料上(比如极紫外光刻胶),日本的杠杆其实保住了——韩国到今天仍然依赖。23武器有没有用,取决于你卡的是哪一种材料。这个区分,是理解整个材料层的钥匙。

2023 年,这场对峙以一种相对平静的方式收了场。

3 月 6 日,韩国总统尹锡悦宣布了一套解决劳工赔偿争端的方案:由韩国本国企业出资、通过一个政府背景的基金会向受害者支付赔偿,不要求日本企业必须出资。24这套方案在韩国国内有争议,但它为日韩关系的回暖打开了门。3 月 16 日,尹锡悦与日本首相岸田文雄在东京会晤;同一天,日本经济产业省宣布取消对那三种材料的个别许可要求,恢复到原来的批量许可。253 月 23 日,韩国撤回了在世界贸易组织提起的相关申诉。26到 6 月底、7 月,日本正式把韩国恢复进白名单,韩国也对等恢复日本——战略物资的出口审批,从原来的两三个月缩短回大约一周。27

到本书写作的 2026 年年中,日韩关系已经全面正常化甚至回暖,两国在芯片、人工智能、经济安全等领域重新谈合作。282019 年的这场对峙,如今更多是被当作一个经典的「材料卡点」警示案例来引用,而不是一个仍在燃烧的争端。

但有一个东西没有随和解一起消失:那个被所有人看在眼里、记在心里的动作

2019 年之前,「用材料卡别人」更多是一种理论上的脆弱性;2019 年之后,它成了一个被公开演示过、证明可行的选项。日本展示了:你不需要禁运,不需要开打,只要在一种高度集中、对方又离不开的材料上动一动许可程序,就能让一个数千亿美元的产业为之紧张。这个动作一旦被演示出来,就再也收不回去了。后来,当中国在 2023 年对镓和锗、又对稀土动用出口许可时,它做的,本质上是同一个动作——只是阀门换了一只手。

这是为什么这本书要从首尔 2019 年的那个夏天讲起。不是因为它最惨烈,而是因为它最清楚地告诉我们:在晶圆厂的地平线之下,埋着一些可以被拧动的阀门。接下来要做的,是一只一只地,把这些阀门找出来。


参考文献

  1. 日本经济产业省(METI),“Update of METI’s licensing policies and procedures on exports of controlled items to the Republic of Korea”,对韩出口管制官方页。https://www.meti.go.jp/policy/external_economy/export_control_korea/index-en.html

  2. “Japan Hits South Korea with Export Controls,” C&EN(美国化学会),2019年7月。https://cen.acs.org/policy/trade/Japan-hits-South-Korea-controls/97/i28

  3. USITC, “The South Korea–Japan Trade Dispute in Context,” 美国国际贸易委员会工作论文,2019年10月(引韩国国际贸易协会 KITA 数据:2018 年韩国进口光刻胶约九成来自日本)。https://www.usitc.gov/publications/332/working_papers/the_south_korea-japan_trade_dispute_in_context_semiconductor_manufacturing_chemicals_and_concentrated_supply_chains.pdf

  4. 同上 USITC 工作论文(高纯氟化氢供应商:Stella Chemifa、森田化学、关东化学;日本约占全球蚀刻级氟化氢七成)。

  5. 关于氟化氢依赖度口径的差异(韩国进口比例 vs 日本全球产能比例),见 USITC 工作论文与 KITA 2018 年数据并读;2018 年韩国氟化氢进口约 41.9% 来自日本。https://www.usitc.gov/publications/332/working_papers/the_south_korea-japan_trade_dispute_in_context_semiconductor_manufacturing_chemicals_and_concentrated_supply_chains.pdf

  6. KITA 2018 年数据(经 USITC 与多家媒体引用):氟化聚酰亚胺韩国进口超九成来自日本,日本企业约占全球供应 94%;主要供应商住友化学、信越化学。

  7. “Japan Hits South Korea with Export Controls,” C&EN,2019年7月(机制:由综合许可改为个别逐案许可)。https://cen.acs.org/policy/trade/Japan-hits-South-Korea-controls/97/i28

  8. “Japan officially approves removing South Korea from ‘white list’ of countries,” The Japan Times,2019年8月2日。https://www.japantimes.co.jp/news/2019/08/02/business/japan-officially-approves-removing-south-korea-white-list-countries/

  9. “Why South Korea is no longer on Japan’s approved export list,” Al Jazeera,2019年8月28日。https://www.aljazeera.com/economy/2019/8/28/why-south-korea-is-no-longer-on-japans-approved-export-list

  10. METI 对韩出口管制官方页(日方官方理由为出口管理与安全审查问题,非历史判决)。https://www.meti.go.jp/policy/external_economy/export_control_korea/index-en.html

  11. “S. Korea Supreme Court orders Japanese Mitsubishi Heavy Industries and Nippon Steel to compensate forced-labour victims,” Business & Human Rights Resource Centre(2018年10月30日、11月29日判决)。https://www.business-humanrights.org/en/latest-news/s-korea-supreme-court-orders-japanese-mitsubishi-heavy-industries-and-nippon-steel-corporation-to-compensate-families-of-forced-labour-victims-during-japans-1910-45-colonial-rule/

  12. 日本政府关于 1965 年《日韩请求权协定》立场,见日本外务省相关声明及 METI 对韩出口管制官方页背景说明。https://www.meti.go.jp/policy/external_economy/export_control_korea/index-en.html

  13. “Disrupting Supply Chains: Evidence on the Japan–Korea Conflict,” KEIA(韩国经济研究所)(2019年12月 METI 对部分光刻胶交易给予 3 年期特定综合许可)。https://keia.org/the-peninsula/disrupting-supply-chains-evidence-on-the-japan-korea-conflict/

  14. 韩国「素材·部品·装备」(소부장)战略,见韩国产业通商资源部(MOTIE)相关政策与 Asia Society 整理。https://asiasociety.org/policy-institute/supply-chains-shifting-indo-pacific/south-korea

  15. 韩国「材料·零件·设备 2.0 战略」(2020年7月9日,约 1.5 万亿韩元 / 5 年),MOTIE。https://asiasociety.org/policy-institute/supply-chains-shifting-indo-pacific/south-korea

  16. Soulbrain 公州工厂高纯氟化氢量产及 SK materials 氟化氢气体国产化,见 Businesskorea / ETNews 相关报道与 USITC 后续分析。

  17. 韩国国产高纯氟化氢占消费比例由约 30% 升至约 78%,见 Digitimes “Korea cuts reliance on Japanese materials” 等报道,2025年。https://www.digitimes.com/news/a20250704PD212/

  18. 湿法 / 干法(液态 / 气态)高纯氟化氢国产化难度差异,见 Digitimes 及韩国业界报道,2025年。https://www.digitimes.com/news/a20250704PD212/

  19. 韩国光刻胶对日依赖度由 2018 年约 93.2% 降至 2024 年约 65.4%,但先进极紫外光刻胶 2024 年仍约 95% 来自日本,见 Digitimes,2025年。https://www.digitimes.com/news/a20250704PD212/

  20. JSR 在韩国(清州)建金属氧化物光刻胶厂,计划 2026 年前后量产供三星与 SK 海力士,见 Tom’s Hardware 相关报道。https://www.tomshardware.com/tech-industry/jsr-to-build-first-taiwan-photoresist-plant-to-co-develop-advanced-resists-with-tsmc

  21. 韩国企业通过库存、替代来源(光刻胶经比利时、氟化氢经美国与台湾)及调度部分产能至中国工厂应对,未发生重大停产,见 USITC 工作论文与 RIETI/CEPR 分析。https://cepr.org/voxeu/columns/impact-export-controls-international-trade-evidence-japan-korea-trade-dispute

  22. 日本氟化氢供应商(如 Stella Chemifa)在韩国市场份额流失,见 CEPR/RIETI “The impact of export controls on international trade” 分析。https://cepr.org/voxeu/columns/impact-export-controls-international-trade-evidence-japan-korea-trade-dispute

  23. 极紫外光刻胶上韩国对日依赖延续(约 95%,2024),见 Digitimes,2025年。https://www.digitimes.com/news/a20250704PD212/

  24. “South Korea announces plan to resolve row over Japan forced labour,” Al Jazeera,2023年3月6日。https://www.aljazeera.com/news/2023/3/6/s-korea-announces-plan-to-resolve-row-over-japan-forced-labour

  25. 2023年3月16日尹锡悦—岸田文雄东京峰会,同日 METI 宣布取消三材料个别许可要求,见 Global Trade Alert 与 Korea Herald。https://www.globaltradealert.org/intervention/116716

  26. 世界贸易组织(WTO):韩国于 2023年3月撤回 DS590 申诉。https://www.wto.org/english/news_e/news23_e/disp_24mar23_e.htm

  27. “Japan to reinstate S. Korea to export whitelist,” Korea Herald,2023年6月27日(生效约 7 月 21 日;审批由两三个月缩短至约一周)。https://www.koreaherald.com/view.php?ud=20230627000584

  28. 截至 2026 年的日韩关系正常化与经济安全、AI、供应链合作,见 Digitimes 及主流媒体相关报道,2025—2026年。https://www.digitimes.com/news/a20250704PD212/

一层之差:谁守着芯片的哪一层

如果让一个普通人说出几个和芯片有关的名字,大概率会听到两个:ASML 和台积电。

这两个名字之所以家喻户晓,是因为它们既关键,又可见。ASML 是荷兰公司,全世界唯一能造极紫外光刻机的厂商——一台机器重达上百吨,售价以亿美元计,一年产量以百台计,每一台卖给谁都要经过出口审批。1台积电是台湾的代工厂,全球最先进制程的大部分产能都在它手上,最尖端的几纳米节点几乎由它独家供应。2

它们关键,所以成了地缘博弈的焦点;它们可见,所以容易被写进新闻、列进清单、画进示意图。过去几年关于「芯片战争」的叙事,大体就是围绕这两个名字展开的:谁能买到 ASML 的机器,谁能用上台积电的产能。

但如果一幅地图上只标了两座最高的山峰,它就是一幅误导人的地图。要理解材料层为什么重要、为什么难补,第一步是把整条供应链摊平,看清楚它一共有几层、每一层归谁。

一条芯片从想法到成品,大致要经过这样几个环节,每个环节背后都有一组高度专门化的供应者。

最上游是设计:用电子设计自动化软件(EDA)把电路画出来,并用现成的知识产权模块(IP,比如处理器架构)搭起骨架。然后是制造设备:光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、量测设备——把设计变成硅片上实体结构的机器。再然后是制造本身:代工厂和存储厂把硅片一层层加工成芯片。最后是封装与测试:把芯片切割、连接、封进基板,装进可以焊到电路板上的形态。

而这几个环节,全都坐落在材料之上。EDA 画的图,要靠光刻胶印到硅片上;光刻机的光,要打在涂了胶的硅片上;硅片本身是一种材料;刻蚀要用高纯气体和化学品;连接芯片要用特种基板和薄膜。材料和化学品不是供应链里平行的一个环节,而是垫在所有环节下面的那一层——所以这本书反复用「之下」这个词。3

把这几层摊开,会看到一个清晰的地理分工。

设计与软件层,美国为主。 电子设计自动化软件的全球市场,约九成六由美国公司掌握——新思(Synopsys)、楷登(Cadence)、以及西门子旗下的 EDA 业务三家占了绝大部分。4核心芯片知识产权(如 Arm 的处理器架构)则由美国和英国合计掌握约九成五。5这是一个软件与授权的层,制裁一旦落下几乎即时生效——这也是它常被当作筹码的原因。

极紫外光刻层,荷兰独家。 极紫外光刻机,ASML 占百分之百——全世界没有第二家能造。6它是单一来源,但它是一个看得见的单一来源:一家公司、一种产品、一份可以被政治瞄准的名录。

制造设备层,美国与日本分守。 除了荷兰的极紫外光刻机,其余主要设备由美日分占:美国的应用材料(沉积)、泛林(刻蚀)、科磊(量测)是三大支柱,日本则握着东京电子、SCREEN、Advantest、尼康、佳能等。16设备和材料一样,是一个布满单点垄断的层——只是它比材料层更显眼一些。

先进制造层,台湾与韩国。 10 纳米以下的先进逻辑产能,几乎全部集中在台湾(约九成二)和韩国(约百分之八);台积电一家占全球代工市场约六成四,越往先进节点占比越高。7存储芯片则主要在韩国的三星、SK 海力士和美国的美光手上。这一层资本极密集——一座先进晶圆厂动辄上百亿美元——但它的门槛是钱和人才,是理论上「花得起就追得上」的东西。

材料层,以及一大块设备层,日本。 这是这本书的主角。日本不仅在材料上占据深度主导(下一节细说),还握着设备层相当大的一块:东京电子(Tokyo Electron)在涂胶显影设备上占约九成,Advantest 在测试设备上占约五成八,尼康、佳能在非极紫外光刻上仍有份额。8这种地位至今稳固:在 AI 与高带宽存储的拉动下,日本设备厂商 2026 财年业绩屡创新高,Advantest 的市值一度约二十年来首次超过东京电子。19有一句话很能概括这种格局:当台积电建一座 2 纳米工厂时,材料和相当一部分工具,来自日本。9

材料层具体有多集中?战略与国际研究中心(CSIS)援引的一个口径是:在芯片制造所需的约 14 种最关键材料里,日本在其中多数上占有超过五成的份额,包括光掩膜、光刻胶和硅片。10这里要立刻补一句,免得被误读:这句话说的是「在 14 个关键类别里,日本主导了多数个」,是一种类别计数,而不是「日本占全球材料市场总收入的五成」。后一种说法常被松散引用,但缺乏扎实依据;可靠的表述是前一种。11

逐项的垄断更刺眼:极紫外掩膜的制版设备,JEOL 和 NuFlare 两家日本公司合计占约九成一;极紫外光刻配套的涂胶显影机,东京电子接近百分之百。12这些数字会在后面各章里被一一展开。

把这张地图看完,会发现一个反直觉的结论:芯片供应链不是一条「谁都能插一脚」的链,而是一条布满咽喉的链。

2021 年,波士顿咨询公司和美国半导体行业协会(SIA)做过一份被广泛引用的供应链报告,里面有一个数字很说明问题:在整条芯片供应链上,存在超过 50 个环节,每一个都由单一地区掌握着全球六成五以上的份额。13换句话说,这条链上有五十多个地方,理论上都可以成为卡点。

但这五十多个卡点,性质并不一样。有的是「看得见的咽喉」——比如 ASML 的极紫外光刻机,单一,但醒目,所有人都知道它在哪、归谁,因此它既容易被瞄准,也容易被各国政策列为优先攻关或优先保护的对象。有的是「看不见的咽喉」——它们藏在材料层,弥散在几十种各自市场规模都不大的化学品和材料里,每一种可能只有一两家公司能供,但因为太专门、太不起眼,连「它是个卡点」这件事都很少被意识到。

这种集中带来的脆弱并非纸上谈兵。同一份报告测算,假如台湾的先进制程产能因某种原因中断一年,全球电子产业可能面临高达数千亿美元的营收损失——因为没有别处能在短期内替代它。17这个量级,正是「单点垄断」在现实里的重量。而材料层布满了比代工更隐形的单点。

这本书关心的,是后一种。

为什么材料层最不可见?有几个互相叠加的原因。

第一,它弥散。光刻机是一台机器,可以聚焦讨论;材料层却是几十种东西的集合——光刻胶、各种特种气体、硅片、掩膜基板、抛光液、抛光垫、靶材、封装薄膜、几十种高纯湿化学品。每一种都是一个独立的小节点,单独看都不起眼,合起来才构成一座工厂运转的前提。注意力很难聚焦在一团弥散的东西上。

第二,它的单个市场太小。2024 年,全球半导体材料市场总规模约 675 亿美元。14作为对照,同年全球半导体行业的销售额超过 6000 亿美元——材料这一层,规模只有它的约十分之一。18而 675 亿美元再分摊到几十个细分材料上,每一种的市场可能只有几亿、几十亿美元。市场小,能容纳的厂商就少,往往是一两家赢家通吃。这种结构天然不引人注目——没人会为一个几亿美元的细分市场写头条。

第三,它藏在成品的成本里。在最先进的制程上,每片晶圆消耗的化学材料成本大约 2000 美元;15这笔钱分散在几十种材料供应商之间,单看任何一种都微不足道。可正是这些微不足道的东西,gating(卡住)着整座价值上百亿美元的工厂——少一种,线就停。

把这三点合起来:材料层是一团由许多小而专、各自单源的节点构成的东西,垫在所有醒目环节的下面,单个不起眼,合起来不可或缺。它不可见,不是因为不重要,恰恰是因为它太基础、太分散、太「理所当然」。

最后回到这本书的核心命题,它其实是一组关于「可见」与「可替代」的对照。

最可见的环节,往往最可替代——这话听起来矛盾,但在芯片这条链上成立。ASML 的极紫外光刻机是单一来源,可它是一台具体的机器:它的物理原理是公开的,它的存在是已知的,各国可以围绕它制定政策、投入巨资攻关、或在外交上施压。它难,但它是一个有边界、可瞄准、可被资本和国家意志对准的目标。代工厂更是如此——它昂贵、漫长,但本质上是钱和人才的堆叠,是「花得起、等得起就能追上」的东西。

最不可见的那一层,反而最难替代。材料层没有一个可以聚焦的目标:它是几十种各自需要几十年工艺积累的化学品,每一种的诀窍都藏在难以言说的经验里,每一种都要在每个客户、每个制程节点上重新认证,每一种的市场都小到只够养活一两家厂。你可以拿钱砸出一座工厂,却很难拿钱砸出三十年的化学。这一点也体现在各国的产业政策上:美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》投入的巨额补贴,绝大多数流向了建晶圆厂,而非最上游的材料与化学品——最深的一层,恰恰是政策最难触及的一层。20这就是为什么,越往晶圆厂的地平线之下走,替代就越难——这本书后面会用一整章(第九章)来拆解这个「为什么」,并在第十一章追问各国的「去风险」为何在这一层最难补。

地图画到这里就够了。接下来要做的,是顺着这张图,一只一只地去找那些藏在地平线之下的阀门:先从最旗舰的那一种——光刻胶——开始。


参考文献

  1. CSET(乔治城大学),“The Semiconductor Supply Chain: Assessing National Competitiveness,” 2021年1月(ASML 为极紫外光刻机唯一供应商)。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  2. CSIS, “Mapping the Semiconductor Supply Chain: The Critical Role of the Indo-Pacific Region,” 战略与国际研究中心(台积电约占代工市场六成四,先进节点更高)。https://www.csis.org/analysis/mapping-semiconductor-supply-chain-critical-role-indo-pacific-region

  3. SIA / BCG, “Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain in an Uncertain Era,” 2021年4月(供应链分层框架)。https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2021/04/SIA-BCG-Report_Strengthening-the-Global-Semiconductor-Supply-Chain_April-2021.pdf

  4. CSET, “The Semiconductor Supply Chain,” 2021(EDA 约 96% 由美国公司掌握:Synopsys、Cadence、Siemens EDA)。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  5. 同上 CSET(核心芯片 IP 美国+英国合计约 95%)。

  6. CSET, “The Semiconductor Supply Chain,” 2021(极紫外光刻机 ASML 占 100%)。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  7. CSIS, “Mapping the Semiconductor Supply Chain”(10nm 以下先进逻辑产能:台湾约 92%、韩国约 8%;台积电约占代工六成四)。https://www.csis.org/analysis/mapping-semiconductor-supply-chain-critical-role-indo-pacific-region

  8. 日本设备份额:东京电子涂胶显影约 90%、Advantest 测试约 58%,见 CSIS 与日本设备业界数据,及 US Commerce trade.gov 日本半导体页。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  9. 「当台积电建 2nm 工厂时,材料与相当部分工具来自日本」,见 Brookings, “The renaissance of the Japanese semiconductor industry.”。https://www.brookings.edu/articles/the-renaissance-of-the-japanese-semiconductor-industry/

  10. CSIS, “Japan Seeks to Revitalize Its Semiconductor Industry”(日本在约 14 种最关键芯片材料中多数占有超过 50% 份额,含光掩膜、光刻胶、硅片)。https://www.csis.org/analysis/japan-seeks-revitalize-its-semiconductor-industry

  11. 关于「日本 50% 材料市场」口径的辨析:可验证基础为「14 关键材料类别中多数 >50%」(类别计数),而非总收入份额;后者常被松散引用,见 CSIS 与 US Commerce trade.gov 措辞比对。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  12. 极紫外掩膜制版设备 JEOL+NuFlare 约 91%;极紫外涂胶显影东京电子近 100%,见 CSIS / CSET 及 SemiAnalysis 相关分析。https://newsletter.semianalysis.com/p/lam-research-tokyo-electron-jsr-battle

  13. SIA / BCG, “Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain,” 2021年4月(供应链上超过 50 个环节由单一地区掌握 >65% 全球份额)。https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2021/04/SIA-BCG-Report_Strengthening-the-Global-Semiconductor-Supply-Chain_April-2021.pdf

  14. SEMI, “2024 Global Semiconductor Materials Market Posts $67.5 Billion in Revenue,” 2025年。https://www.semi.org/en/semi-press-releases/2024-global-semiconductor-materials-market-posts-67.5-billion-dollars-in-revenue-semi-reports

  15. 先进制程每片晶圆化学材料成本约 2000 美元,见 BusinessToday / 行业测算(与 Construction Physics 的 fab 成本结构互参)。https://www.construction-physics.com/p/how-to-build-a-20-billion-semiconductor

  16. 制造设备层美日分守:美国应用材料(沉积)、泛林(刻蚀)、科磊(量测),日本东京电子、SCREEN、Advantest、尼康、佳能,见 CSET, “The Semiconductor Supply Chain,” 2021。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  17. 台湾先进制程产能若中断一年,全球电子产业或面临数千亿美元营收损失,见 SIA / BCG, “Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain,” 2021。https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2021/04/SIA-BCG-Report_Strengthening-the-Global-Semiconductor-Supply-Chain_April-2021.pdf

  18. 2024 年全球半导体行业销售额超 6000 亿美元(材料市场约为其十分之一),见 SIA 行业统计与 SEMI 材料市场数据对照。https://www.semi.org/en/semi-press-releases/2024-global-semiconductor-materials-market-posts-67.5-billion-dollars-in-revenue-semi-reports

  19. 2026 财年日本设备厂商业绩创新高,Advantest 市值一度约二十年来首超东京电子(AI/HBM 测试需求拉动),见行业报道,2026年。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  20. 美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》补贴绝大多数流向晶圆厂而非上游材料/化学品,见 Bruegel, “Revamping Europe’s chips strategy.”。https://www.bruegel.org/analysis/revamping-europes-chips-strategy-indispensability-not-self-sufficiency

一滴药水里的国家:光刻胶与 JSR 的收编

2019 年,台积电遇到了一件后来被反复提起的事故:一批光刻胶受到污染,导致大量晶圆报废。这件事让台积电损失了约 5.5 亿美元的营收。1

5.5 亿美元,是因为一种材料里混入了不该有的东西。这个数字很能说明光刻胶在芯片制造里的位置:它不是辅料,它是决定良率的核心。

光刻胶是光刻这道工序的感光介质。把它涂在硅片上,用光透过掩膜照射,被照到的地方发生化学变化,再经显影,就在硅片上留下了电路图案的模子,后续的刻蚀、沉积都依着这个模子来。一颗芯片要经过几十次光刻,每一层的图案都靠光刻胶定影。制程越先进,图案越细,对光刻胶的要求就越极端——它必须在纳米尺度上均匀、纯净、响应一致,任何一点缺陷、一颗杂质颗粒,都可能让整片晶圆作废。

这就是为什么一批受污染的胶能造成 5.5 亿美元的损失。也是为什么,在所有半导体材料里,光刻胶——尤其是最高端的那一档——是日本主导得最彻底、外界最难撼动的一种。

光刻胶按所用光源分档,档次越高,日本的份额越高。

最基础的是 g 线、i 线胶,用于成熟、较老的制程。往上是 KrF(氟化氪准分子激光,深紫外)胶,再往上是 ArF(氟化氩准分子激光,包括浸没式)胶,对应更先进的逻辑制程。最顶端是 EUV(极紫外)胶,配合 ASML 的极紫外光刻机,用于 7 纳米以下的最先进节点。

日本企业在这条阶梯上几乎层层领先,越往上越垄断。综合多个口径,日本在高端光刻胶(含 EUV)上的份额大约在九成上下;而在 7 纳米以下所用的极紫外光刻胶上,日本的供应接近百分之百。2主导这一档的,是几家名字反复出现的日本公司:JSR、东京应化(TOK)、信越化学、住友化学、富士胶片。仅 JSR、东京应化、信越三家,就占了极紫外这一段的九成以上。3

具体到企业,JSR 是全球光刻胶的头部供应商,按不同口径占全球光刻胶销售的约一成九到两成二,长期位居第一或第二。4美国的杜邦在广义光刻胶里有份额,但不是高端极紫外这一档的主力;韩国的东进世美肯直到 2025 年初才以向三星 3 纳米供货的方式,第一次进入商用极紫外光刻胶——这是一个薄弱的第二来源,远谈不上对日本形成冗余。5

需要诚实地标注:这些份额数字大多来自行业分析而非官方统计,不同来源给出的具体百分比有出入。但无论取哪个口径,结论的方向是一致的——极紫外光刻胶是一种几乎只有日本能稳定供应的材料。

为什么这滴药水这么难造?

答案藏在三个字里:纯度、缺陷、认证。

纯度。 半导体级光刻胶对杂质的容忍度低到普通人难以想象的程度——金属离子含量要控制在十亿分之一甚至更低的量级。一颗微小的杂质颗粒落在硅片上,就可能毁掉那一处的电路。前面说的台积电 5.5 亿美元事故,根源就是一次污染。6这种极致纯度,靠的不只是配方,更是几十年积累下来的、关于如何把一种化学品做到极纯并稳定复现的工艺经验。

缺陷控制。 极紫外光刻要在十几纳米的尺度上成像,光刻胶上任何随机的不均匀——专业上叫线边缘粗糙度、随机缺陷——都会直接变成芯片上的缺陷。把这些随机性压到可接受的水平,是一道极难的工程题。

认证。 这是材料层最特殊、也最被外界低估的门槛。一种新光刻胶不是「造出来」就能用的,它必须在每一个客户、每一个制程节点上,经过漫长的验证——往往要数月到数年,且要求近乎零缺陷地稳定通过。这意味着即便一家新公司造出了配方相近的胶,它也要从头排队,逐个客户、逐个节点地重新证明自己。这道认证墙,把后来者牢牢挡在门外。这些机制本书第九章会专门展开。

光刻胶还有一个常被忽略的耦合:它和涂布、显影它的设备是绑在一起的。

把光刻胶均匀涂到硅片上、曝光后再精确显影的,是一种叫「涂胶显影机」(coater/developer,业内称 track)的设备。在极紫外这一档,这种设备几乎被东京电子一家垄断,份额接近百分之百。7胶和 track 是配套调试的:一种新胶要在特定的 track 上跑出最佳效果,胶的供应商和设备的供应商往往要协同优化。

于是出现了一个耦合的卡点:极紫外光刻胶(日本几家)+ 涂胶显影机(东京电子)。这意味着,即使有人想绕开日本的光刻胶,他还要面对一个同样由日本主导的设备环节。材料层的咽喉,常常不是孤立的一种材料,而是材料与配套工艺、配套设备捆在一起的一整束。

在光刻胶的故事里,JSR 是绕不开的中心。

JSR 的前身是日本合成橡胶公司——它最初做的是合成橡胶,后来把高分子化学的家底用到了电子材料上,成为全球光刻胶龙头。这种「从邻近化学产业跨进半导体材料」的路径,是日本材料企业的典型,本书第十章会讲到更多类似的例子。

2021 年,JSR 完成了一笔关键收购:以约 5.14 亿美元收购美国公司 Inpria。8Inpria 是金属氧化物光刻胶(metal-oxide resist,业内简称 MOR)的先驱。金属氧化物胶是极紫外光刻胶的一条新技术路线,相比传统的化学放大胶,它能用更低的曝光剂量实现成像——有数据称可减少约三成八的剂量。9对追求更高产能、更先进节点的代工厂来说,这是一条被寄予厚望的路。收购 Inpria,等于让 JSR 同时握住了极紫外光刻胶的现在(化学放大胶)和一种可能的未来(金属氧化物胶)。

这就解释了一件事:JSR 不只是一家份额最大的光刻胶公司,它还是这条最关键材料上的技术领头羊。理解了这一点,才能理解后面发生的事——一个国家为什么会出手,把这样一家公司「收」起来。

2023 年 6 月,日本投资公司(JIC)宣布了一项计划:以约 9000 亿日元(约合 63 亿至 64 亿美元)将 JSR 私有化、退市。10JIC 是一家有日本政府背景的投资基金。换句话说,日本要把自己的光刻胶冠军,从公开市场上买下来,收归一只国家背景的基金名下。

这笔交易走得并不顺。2023 年 12 月,要约一度推迟,原因是中国国家市场监督管理总局的反垄断审查尚未通过——一家日本材料公司的私有化,要等中国监管点头,这本身就说明了这种材料在全球的分量。112024 年 3 月,获得中国批准后,要约启动,3 月 19 日至 4 月 16 日间,获得约 84.36% 的接受。12同年 6 月 25 日,JSR 正式从东京证券交易所退市,成为 JIC 旗下载体的全资子公司。13

为什么一个国家要把一家上市公司私有化?公开的逻辑是产业政策:作为一家私有公司,JSR 可以摆脱季度财报和短期股东压力,更大胆地投入极紫外、2 纳米这种长周期的研发与海外产能布局,国家也更便于推动整个半导体材料部门的重组。14这个逻辑在私有化之后的动作里得到了印证:JSR 此后聚焦半导体材料,并在海外加码极紫外光刻胶产能——在韩国清州建金属氧化物胶厂、计划 2026 年前后量产供三星与 SK 海力士,又在台湾云林布局、与台积电共同开发先进胶。15

把这件事放回本书的框架里看,它的含义不止于一家公司的资本运作。它说明:在材料层,一家掌握着最关键材料与最前沿技术的公司,已经被一个国家当作战略资产来对待——不是任其在市场里被并购、被分拆,而是主动收归、长期持有。光刻胶不再只是一门生意,它是一国在芯片博弈里手握的一张牌。一滴药水里,装着一个国家的算盘。

(附带一个需要谨慎处理的线索:2025 年 11 月前后,有报道称日本经济产业省列出多种核心半导体材料、收紧对部分中国企业的供应,并称信越、东京应化等暂停了部分出货。但行业机构指出其中不少属未经证实的传闻,部分被点名的「供应商」甚至并不生产光刻胶。16在日本经济产业省的一手公告得到核实之前,这里只把它作为一条尚待确认的线索记下,不作定论。)

那么中国呢?光刻胶恰恰是中国国产替代「哑铃型」格局最清楚的一个样本——两头不均,低端有进展,高端近乎空白。

在 KrF 这一档,中国有了真实的量产供货。彤程新材旗下的北京科华是国内少数能量产 KrF 光刻胶的企业,在已通过认证的可寻址市场里,其份额据报已超过四成。17上海新阳也有多款 KrF 胶批量在售。18但要小心一个数字陷阱:「认证内份额超四成」和「占全国 KrF 总需求的比例」是两回事——后者据行业估计仅约 5%,也就是说大部分工厂消耗的 KrF 胶仍是进口的日本胶。19

往上一档的 ArF,中国刚刚起步。南大光电是国内少数具备 ArF(浸没式,对应 28 纳米)量产能力的企业,其 ArF 光刻胶 2024 年营收「突破千万元」量级——这是真实的销售,但放在全球尺度上,量极小。20更上游的单体、光酸、树脂,徐州博康等企业有实质供货,构成了国产光刻胶往上爬的化学底座。21

而最高一档的极紫外光刻胶,中国的国产化基本为零。222025 年 10 月,有极紫外光刻胶相关国家标准的「测试方法」立项,由高校与实验室牵头——这属于预商业化阶段的研究,离能用于量产的成品胶还很远。23

这个哑铃形状会在后面几章里一再出现:靶材、抛光、特气这些环节,中国已经真实地赢下了成熟节点的替代;而光刻胶、掩膜基板这些最深的环节,高端依旧近乎空白。哪一头能补、哪一头补不动,不是努力程度的问题,而是这一层本身的结构决定的。光刻胶,是这个结构最旗舰的注脚。


参考文献

  1. 台积电 2019 年光刻胶污染事故损失约 5.5 亿美元,见 SemiAnalysis, “Lam, Tokyo Electron, JSR Battle for the $5B+ EUV Resist Market.”。https://newsletter.semianalysis.com/p/lam-research-tokyo-electron-jsr-battle

  2. 日本在高端光刻胶(含 EUV)约九成、7nm 以下极紫外胶近 100%,见 Asia Times / Vision Times 相关报道,2025年11月。https://asiatimes.com/2025/11/rumored-japan-photoresist-ban-sparks-chinas-worst-fears/

  3. JSR、东京应化、信越三家占极紫外光刻胶段九成以上,见同上 Asia Times,2025年11月。https://asiatimes.com/2025/11/rumored-japan-photoresist-ban-sparks-chinas-worst-fears/

  4. JSR 占全球光刻胶销售约 19%–22%(口径不一),见 Tom’s Hardware 及多家市场报告,2024—2026年。https://www.tomshardware.com/tech-industry/jsr-to-build-first-taiwan-photoresist-plant-to-co-develop-advanced-resists-with-tsmc

  5. 东进世美肯(Dongjin Semichem)2025年2月起向三星 3nm 供应极紫外光刻胶(韩国首个商用 EUV 胶),见 TrendForce,2025年。https://www.trendforce.com/news/2025/11/06/news-japan-ramps-up-photoresist-investment-for-2nm-chips-tokyo-ohka-kogyo-jsr-lead-the-charge/

  6. 光刻胶纯度与污染风险(台积电 2019 事故为例),见 SemiAnalysis。https://newsletter.semianalysis.com/p/lam-research-tokyo-electron-jsr-battle

  7. 极紫外涂胶显影机(track)东京电子份额接近 100%,见 SemiAnalysis。https://newsletter.semianalysis.com/p/lam-research-tokyo-electron-jsr-battle

  8. JSR 收购 Inpria,2021年11月11日完成,约 5.14 亿美元,见 JSR IR(2021年9月17日公告)。https://www.jsr.co.jp/jsr_e/news/2021/20210917.html

  9. 金属氧化物胶(MOR)相比化学放大胶可减少约 38% 曝光剂量,见 SemiAnalysis。https://newsletter.semianalysis.com/p/lam-research-tokyo-electron-jsr-battle

  10. JIC 计划以约 9000 亿日元(约 63–64 亿美元)私有化 JSR,2023年6月,见 C&EN。https://cen.acs.org/materials/electronic-materials/JSR-taken-private-Japanese-government/101/i21

  11. JSR 要约因中国国家市场监督管理总局反垄断审查于 2023年12月推迟、2024年3月获批后启动,见 Reuters/Bloomberg(经 TradingView 转载)。https://www.tradingview.com/news/reuters.com,2024:newsml_L3N3FS0MJ:0-japan-s-jic-to-start-tender-offer-for-jsr-on-march-19-after-chinese-approval-bloomberg-news/

  12. JIC 要约 2024年3月19日—4月16日,约 84.36% 接受,见 JIC Capital 新闻稿,2024年4月17日。https://www.jiccapital.co.jp/en/news/.assets/E_20240417_JIC_JICC_PressRelease.pdf

  13. JSR 于 2024年6月25日自东京证券交易所退市,成为 JICC-02 全资子公司,见 JSR IR。https://www.jsr.co.jp/jsr_e/news/assets/pdf/20240624_01_e.pdf

  14. JIC 私有化 JSR 的产业政策逻辑(摆脱短期股东压力、推动材料部门重组),见 C&EN。https://cen.acs.org/materials/electronic-materials/JSR-taken-private-Japanese-government/101/i21

  15. JSR 私有化后在韩国清州建金属氧化物胶厂(计划 2026 年前后量产)、台湾云林与台积电共同开发,见 Tom’s Hardware。https://www.tomshardware.com/tech-industry/jsr-to-build-first-taiwan-photoresist-plant-to-co-develop-advanced-resists-with-tsmc

  16. 关于 2025年11月日本对华材料管制的报道及行业机构(TrendForce)对其中传闻成分的质疑;待日本经济产业省一手公告核实。https://www.trendforce.com/news/2025/11/06/news-japan-ramps-up-photoresist-investment-for-2nm-chips-tokyo-ohka-kogyo-jsr-lead-the-charge/

  17. 彤程新材/北京科华 KrF 光刻胶国产量产,认证内份额据报超 40%,见相关上市公司披露与媒体报道,2025年。https://finance.sina.com.cn/roll/2025-10-14/doc-inftwhpf1897502.shtml

  18. 上海新阳多款 KrF 光刻胶批量在售,见公司 IR 披露,2025年。

  19. 中国 KrF 光刻胶国产覆盖占全国总需求约 5%(区别于「认证内份额」),见 TrendForce 相关分析。https://www.trendforce.com/news/2025/11/06/news-japan-ramps-up-photoresist-investment-for-2nm-chips-tokyo-ohka-kogyo-jsr-lead-the-charge/

  20. 南大光电 ArF(浸没式,28nm)光刻胶 2024 年营收「突破千万元」量级,3 款通过存储与逻辑厂验证,见南大光电披露(证券时报报道)。https://www.stcn.com/article/detail/3530439.html

  21. 徐州博康在光刻胶单体、光酸、树脂上的实质供货,见 SCMP 相关报道。https://www.scmp.com/tech/article/3346555

  22. 中国极紫外光刻胶国产化基本为零,见南大光电披露及行业综述。https://www.stcn.com/article/detail/3530439.html

  23. 2025年10月极紫外光刻胶相关国家标准「测试方法」立项(高校与实验室牵头,属预商业化研究),见行业报道,2025年。

气:从乌克兰的氖到中国的钨砂

2022 年 2 月,俄罗斯入侵乌克兰。在那场战争的无数后果里,有一个很少被普通人注意到、却让全球芯片业紧张了好几个月的连锁反应:氖气供应被切断了。

氖是一种惰性气体,在芯片制造里的关键用途,是给深紫外光刻所用的准分子激光器(KrF、ArF)做工作气体。没有合格的氖,这些激光器就无法稳定工作,而它们是先进光刻的主力。问题在于,全世界半导体级氖的供应,高度集中在乌克兰——准确地说,集中在两家乌克兰公司:位于马里乌波尔的 Ingas 和位于敖德萨的 Cryoin。1

战争一开始,这条供应链就断了。Cryoin 在 2022 年 2 月 24 日停产,Ingas 在马里乌波尔的工厂在围城中被毁。2氖气价格随之飙升——有报道称 2022 年的涨幅一度高达数十倍(这种峰值数字因等级和报价而异,但暴涨是确定的)。3一种平时没人讨论的气体,突然成了悬在全球芯片业头顶的问题。

要讲清这件事,先得纠正一个被反复传错的数字。

常见的说法是「乌克兰供应全球 70% 的氖」,甚至「供应美国半导体级氖的 90%」。这些数字把不同的东西混为一谈了——「全部氖」和「半导体级氖」是两回事,「全球」和「美国进口」也是两回事。比较扎实的口径来自行业机构 TECHCET,并被路透社、美国国际贸易委员会等引用:2021 年,Ingas 和 Cryoin 两家合计,控制着全球半导体级氖市场的约 45% 到 54%。4大约一半——这个量级是对的,但要落在「半导体级」这个限定词上。

更有意思的是这条链的结构。氖本身是钢铁冶炼、空气分离的副产品。俄罗斯生产粗氖,但缺乏提纯能力,于是把粗氖运到乌克兰,由 Ingas、Cryoin 提纯成半导体级。5战争同时切断了两端:俄罗斯的原料,和乌克兰的提纯。一个卡点,其实卡在「提纯」这道工序上——而提纯这道工序,恰好高度集中在两座很快被卷入战火的城市里。

这是材料卡点的一种典型形态:它未必卡在「谁有原料」,而常常卡在「谁能把原料做到芯片要求的纯度」。纯度,是这本书会反复回到的主题。

那么,为什么这场危机最终没有让全球芯片厂停摆?

三个原因。第一,库存。2014 年俄罗斯吞并克里米亚时,氖价已经暴涨过一次(约六倍),那次教训让芯片厂学会了囤货。62022 年危机来临时,东亚的主要芯片厂——三星、SK 海力士、瑞萨、罗姆——大多报告库存充足,足以缓冲数月。7

第二,回收。芯片厂和激光器厂商加速了氖的回收利用。激光器供应商 Gigaphoton 的回收率,ArF 可达约九成二、KrF 约八成五;SK 海力士的氖回收率约七成三;三星计划从 2025 年起把回收氖的比例提到七成五。8回收,等于在需求侧把对新氖的依赖大幅压低。

第三,也是最有结构意义的一点,中国接了过去。战争爆发后,俄罗斯把粗氖转向中国;中国的空气分离、钢铁关联企业——杭氧、盈德、苏州金宏、吴江新锦等——扩大了提纯产能。9到 2026 年,中国已是全球最大的现役商业氖气供应国。

把这三点合起来看,氖气危机的结局不是「卡点消失了」,而是「卡点迁移了」。它从乌克兰的两座城市,搬到了中国的几家工厂。供应安全了,但握着阀门的那只手,换了。这是理解材料卡点时一个重要的细节——卡点很少真正消失,它更多是改变持有者。

氖气是被战争无意推上前台的。但同样在气体这一层,有一种材料是被有意用作武器的——而且本书第一章已经讲过它:高纯氟化氢。

2019 年日本对韩国收紧的三种材料里,就有高纯氟化氢。它在刻蚀和清洗工序里不可或缺,且长期由日本企业主导——Stella Chemifa、森田化学等公司,掌握着全球约七成的蚀刻级高纯氟化氢产能。10第一章讲过,韩国事后在「湿法」氟化氢上实现了相当程度的国产化,把国产比例从约三成提到约八成;但最先进刻蚀所需的「干法」(气态)高纯氟化氢,国产化更难,相当一部分仍受制于日本。11

把氖气和高纯氟化氢放在一起,能看出气体这一层的两副面孔:一种是被战争意外切断的(氖),一种是被国家主动收紧的(氟化氢)。触发的方式不同,但杀伤的逻辑相同——都建立在「某种气体高度集中、对方又离不开」这个前提上。

到 2026 年,气体这一层出现了一个新的、而且方向相反的故事:六氟化钨。

六氟化钨(WF6)用于钨金属的薄膜沉积,是先进逻辑和存储制造的重要气体。它的供应原本由日本和韩国企业主导——日本的关东电化、Central Glass,韩国的 SK Specialty、Foosung,以及中国的中船特气等。12但六氟化钨有一个绕不开的上游:钨。钨粉占六氟化钨成本的六到七成,而钨——中国掌握着全球约八成三的矿产量。13

2025 年 2 月,中国把钨列入出口管制;据报道,到 2026 年初,对日本的高纯钨粉出口「基本消失」。14失去了上游原料,日本的六氟化钨生产随之承压:据报道,关东电化(现处于昭和电工/Resonac 体系)与 Central Glass 两家——合计约占全球高纯六氟化钨产能的四分之一——计划从 2026 年 7 月 1 日起永久关停相关产线,价格在 2026 年上半年大幅上涨。15受益的是中国的中船特气和韩国的 Foosung、SK Specialty。16

这里要谨慎处理。这件事发生在本书写作的时间点附近,部分细节仍在演变,而且「日本六氟化钨全面停产」这种框架,在中国国内的一些专业媒体那里也受到质疑——有报道指出冲击的量级可能被夸大,国产厂商也称「未接到大单」。17关停的确切公司主体、产能数字,都还需要更确凿的公司公告来钉死。本书的处理方式是:把方向(中国控钨上游→日本六氟化钨承压)作为已被多个来源证实的趋势呈现,把具体量级作为仍有争议的部分并陈,不夸大成「日本全停」。

但即便把量级打个折扣,这件事的方向意义是清楚的:曾经是「日本供应、别人依赖」的一种气体,因为它的上游原料握在中国手里,变成了「中国能影响、日本承压」。气体卡点被反过来用了。

把氖气、高纯氟化氢、六氟化钨放在一起,气体这一层呈现出一种近乎对称的结构。

它可以被战争无意触发(氖气,2022),可以被一国主动收紧(氟化氢,2019),也可以因为上游原料的集中而被反向掐住(六氟化钨,2026)。三种触发方式,三个不同的持有者——乌克兰(被动)、日本(主动)、中国(反向)——但杠杆的来源是同一个:某种气体、或它的上游原料,高度集中在少数人手里。

气体这一层还有别的咽喉,只是不像上面三种那样戏剧化。六氟丁二烯(C4F6)是先进存储刻蚀的关键气体,合格供应商极少,掌握在 Resonac、默克、关东电化、SK 以及中国的金宏等少数几家手里。18氦气的供应高度集中在美国和卡塔尔,半导体只占氦需求的一成左右,但需求增长很快;2026 年,氦气也处于一场因卡塔尔停产而起的供应紧张之中。19氪、氙这些稀有气体,则和氖一样,暴露在乌克兰、俄罗斯的空气分离产能上。

在中国的国产替代版图里,气体是哑铃形状里相对「赢」的一头。华特气体是唯一同时获得 ASML 和 Gigaphoton 认证的中国光刻气体供应商,实现了五十多项进口替代;中船特气在三氟化氮和六氟化钨上产能领先,六氟化钨国内份额超过七成。20这与光刻胶的「高端近乎空白」形成对照——同在材料层,气体的认证门槛和技术门槛,比极紫外光刻胶要低一档,所以中国补得动。哪一种材料补得动、哪一种补不动,背后那套逻辑,下一站要去更深的地方继续看:先到硅片,再到硅片下面那层更没人看的硅。


参考文献

  1. 乌克兰 Ingas(马里乌波尔)与 Cryoin(敖德萨)为全球半导体级氖主要提纯来源,见 CNN / USITC,2022年。https://edition.cnn.com/2022/03/11/tech/ukraine-neon-chips/index.html

  2. Cryoin 于 2022年2月24日停产,Ingas 马里乌波尔工厂在围城中被毁,见 Tom’s Hardware(引路透社),2022年。https://www.tomshardware.com/news/ukraine-neon-gas-production

  3. 2022 年氖价峰值称高达数十倍(2014 年克里米亚约 600%),见 NPR,2022年8月。https://www.npr.org/2022/08/12/1117263854/the-war-in-ukraine-is-disrupting-the-worlds-supply-of-neon

  4. TECHCET 估计 Ingas+Cryoin 2021 年控制全球半导体级氖约 45%–54%(经路透社、CNN、USITC 引用)。https://edition.cnn.com/2022/03/11/tech/ukraine-neon-chips/index.html

  5. 俄罗斯产粗氖、乌克兰提纯的供应链结构,见 CSIS, “Russia’s Invasion of Ukraine Impacts Gas Markets Critical to Chip Production.”。https://www.csis.org/blogs/perspectives-innovation/russias-invasion-ukraine-impacts-gas-markets-critical-chip-production

  6. 2014 年克里米亚事件期间氖价约涨 600%,见 NPR,2022年8月。https://www.npr.org/2022/08/12/1117263854/the-war-in-ukraine-is-disrupting-the-worlds-supply-of-neon

  7. 东亚主要芯片厂 2022 年报告氖气库存充足、多来自中国,见 CSIS 与行业报道。https://www.csis.org/blogs/perspectives-innovation/russias-invasion-ukraine-impacts-gas-markets-critical-chip-production

  8. 氖气回收率:Gigaphoton ArF 约 92%、KrF 约 85%;SK 海力士约 72.7%;三星 2025 年起目标回收氖比例 75%,见行业报道(TECHCET / 业界)。

  9. 俄罗斯粗氖转向中国,中国杭氧、盈德、苏州金宏、吴江新锦等扩提纯产能,成最大现役供应国,见行业报道与 CSIS。https://www.csis.org/blogs/perspectives-innovation/russias-invasion-ukraine-impacts-gas-markets-critical-chip-production

  10. 日本约占全球蚀刻级高纯氟化氢七成(Stella Chemifa、森田化学),见 USITC 工作论文,2021年。https://www.usitc.gov/publications/332/working_papers/the_south_korea-japan_trade_dispute_in_context_semiconductor_manufacturing_chemicals_and_concentrated_supply_chains.pdf

  11. 韩国湿法氟化氢国产化(约 30%→78%)与干法(气态)仍受制于日本,见 Digitimes,2025年。https://www.digitimes.com/news/a20250704PD212/

  12. 六氟化钨主要供应商(关东电化、Central Glass、SK Specialty、Foosung、中船特气),见行业市场分析(GMInsights 等)。https://www.gminsights.com/industry-analysis/nitrogen-trifluoride-nf3-market

  13. 钨粉占六氟化钨成本 60%–70%;中国占全球钨矿产量约 83%,见 USGS Mineral Commodity Summaries 2025(Tungsten)。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025.pdf

  14. 中国 2025年2月将钨列入出口管制;据报道至 2026 年初对日本高纯钨粉出口「基本消失」,见 TrendForce / SunSirs,2026年。https://www.trendforce.com/news/2026/04/08/news-potential-supply-disruptions-of-tungsten-hexafluoride-from-japan-implications-for-the-semiconductor-industry/

  15. 据报道,关东电化(昭和电工/Resonac 体系)与 Central Glass 合计约占全球高纯六氟化钨产能四分之一,计划自 2026年7月1日起永久关停相关产线,价格上半年大幅上涨,见 SunSirs,2026年。https://www.sunsirs.com/commodity-news/petail-33539.html

  16. 六氟化钨供应转移的受益方为中国中船特气、韩国 Foosung/SK Specialty(SK Specialty 签三星 150 吨/月),见 TrendForce,2026年。https://www.trendforce.com/news/2026/04/08/news-potential-supply-disruptions-of-tungsten-hexafluoride-from-japan-implications-for-the-semiconductor-industry/

  17. 对「日本六氟化钨全面停产」框架的质疑(冲击量级或被夸大,国产厂商称未接到大单),见观察者网/科工力量,2026年6月。https://www.guancha.cn/kegongliliang/2026_06_20_821061.shtml

  18. 六氟丁二烯(C4F6)合格供应商极少(Resonac、默克、关东电化、SK、中国金宏等),见供应商资料与行业分析。https://www.emdgroup.com/en/expertise/semiconductors/offering/hexafluorobutadiene-vlsi.html

  19. 氦气供应集中于美国与卡塔尔(>85%),半导体占氦需求约 10%–12%,2026 年因卡塔尔停产出现供应紧张,见 Tom’s Hardware / Oregon Group,2025—2026年。https://www.tomshardware.com/tech-industry/semiconductors/the-global-helium-shortage-is-a-direct-threat-to-chipmaking

  20. 华特气体获 ASML 与 Gigaphoton 认证、五十多项进口替代;中船特气三氟化氮与六氟化钨产能领先、六氟化钨国内份额超七成,见华特气体 2024 年报、中船特气披露。https://static.cninfo.com.cn/finalpage/2025-04-10/1223044748.PDF

衬底:硅片,以及它下面那层没人看的硅

前面几章讲的光刻胶、气体,都是「用在硅片上」的东西。这一章讲硅片本身——那块芯片得以存在的载体。

一颗芯片的所有结构,都是在一块圆形的硅晶片上一层层造出来的。今天主流的先进制程,用的是直径 300 毫米(业界习惯叫 12 英寸)的硅片。它看起来只是一块光亮的圆盘,但它要满足的要求近乎苛刻:晶体结构要近乎完美,杂质要控制在极低水平,表面要平整到纳米级,缺陷密度要低到几乎可以忽略。任何一处瑕疵,都会变成那一处芯片的废品。

硅是地壳里最丰富的元素之一,但「有硅」和「能造出芯片级的硅片」之间,隔着几十年的工艺。这块圆盘,是这本书里第一个提醒我们「原料丰富不等于供应安全」的例子——真正稀缺的从来不是硅,而是把硅做到芯片要求的能力。

这种能力,集中在五家公司手里。

300 毫米硅片的全球供应,由信越化学(日本)、SUMCO(日本)、环球晶圆(台湾)、Siltronic(德国)、SK Siltron(韩国)五家主导。1前两名都是日本企业。它们各自的具体份额,没有一张公开的权威表能精确给出——公司披露口径不一,行业统计也不按厂商拆分硅片出货。比较审慎的引用是:信越加 SUMCO 两家约占全球硅片市场的六成上下(这是战略与国际研究中心的口径,也有来源给出更高的数字,但那些往往口径更松);五家合计约占八成五到九成。2

这里要插一句关于数字的诚实话。市面上流传的「信越 18%、SUMCO 17%」这类精确到个位数的份额,大多来自没有披露方法论的市场研究网站,彼此还互相抄录;本书宁可用「两家约六成、五家约八九成」这种带区间的保守说法,也不愿假装精确。3无论取哪个口径,结论是稳的:这是一个由五家公司、且日本居前的寡头市场。整个硅片市场的规模本身并不大:据 SEMI,2025 年全球硅片出货约 12,973 百万平方英寸,销售额约 114 亿美元。19一个百亿美元出头的市场,垫着上面数万亿美元的芯片产业——这又是材料层「市场小、地位重」的一个典型。

为什么硅片这么难造,难到全世界只有五家能做好?

主流的单晶硅片,用的是一种叫直拉法(Czochralski,简称 CZ)的工艺:把多晶硅熔化,用一颗籽晶接触熔体、缓慢旋转着往上提拉,让硅原子按籽晶的晶向有序地结晶,长成一根直径超过 300 毫米、可达数米长的单晶硅棒(晶锭),再切片、研磨、抛光成硅片。4

这个过程的每一步都是难关。拉晶要在高温下精确控制温度梯度、旋转、提拉速度,才能长出晶向一致、位错(晶体缺陷)密度极低的单晶——先进硅片要求位错密度低于每平方厘米一个的量级。5纯度要求在十亿分之一(ppb)的级别。切片和抛光要把厚度均匀性、平整度控制在纳米尺度——而且很多平整度指标在切片那一步就定了,不是靠最后抛光能补救的。

这些要求叠加起来,构成了一道极高的工艺墙。它和光刻胶的难一样,本质上是几十年积累的、难以言说的工艺经验——你知道配方和原理,不等于你能稳定地造出来。这是材料层反复出现的特征。

硅片的寡头格局,还引出过一桩国家直接出手的事。

2020 年底,台湾的环球晶圆提出以约 43.5 亿欧元收购德国的 Siltronic——若成功,将造就仅次于信越的全球第二大 300 毫米硅片厂。6但这桩交易最终告吹:德国经济部门没有在 2022 年 1 月底的最后期限前批准它,理由涉及外资审查与技术主权。7环球晶圆为此支付了约 5000 万欧元的分手费,转而把扩产投向美国和欧洲——它在美国得克萨斯州谢尔曼建起了一座造价数十亿美元的 300 毫米一体化晶圆厂,并获得美国《芯片法案》的拨款支持。8

这件事和第三章 JSR 被日本政府基金私有化,是同一种逻辑的两个侧面:当一种材料被认定为战略资产时,国家会介入它的归属——日本是「主动收归」自己的冠军,德国是「主动阻止」自己的冠军被外资收购。在材料层,资本的并购逻辑,越来越要让位于国家的安全逻辑。

但硅片还不是这条线的底。它下面,还有一层更少被人提起的卡点:电子级多晶硅。

前面说过,直拉法要先把多晶硅熔化。这里的多晶硅,不是随便什么硅——它必须是电子级(半导体级)的,纯度要达到所谓「11 个 9」(99.999999999%)的量级,远高于太阳能光伏用的多晶硅(一般是 6 到 9 个 9)。9这是两条不同的供应链。

而电子级多晶硅的供应,比硅片还要集中——大致掌握在三到四家西方和日本企业手里:德国的 Wacker(全球最大的半导体级多晶硅生产商)、美国的 Hemlock(第二)、日本的 Tokuyama 和三菱、韩国的 OCI。10

这里有一个特别值得说的对照。中国是全球最大的太阳能多晶硅生产国——通威、大全、协鑫这些公司,造着世界上最多的光伏级多晶硅。但它们造不出电子级(11N)的半导体多晶硅。11「能造世界最多的太阳能硅」和「能造芯片要用的硅」之间,隔着好几个数量级的纯度,以及配套的工艺与认证。这正是材料层最反直觉的地方:一个在某种材料的「大众版」上做到世界第一的国家,在它的「芯片版」上仍然可能近乎空白。

所以,当人们讨论硅片的国产化时,常常忽略了:就算硅片本身国产了,它的原料——电子级多晶硅——可能仍然依赖进口。卡点比表面看到的更深一层。这一层,是这本书想反复提醒的:盯着最显眼的那个环节,往往会漏掉它脚下更深的那个。

衬底这条线上,还有两个值得一提的角落。

一个是 SOI(绝缘体上硅)衬底——一种特殊的硅片,用于低功耗、射频、功率等专门场景。SOI 的主导者是法国的 Soitec:按片数计它约占全球四成五,但它真正的护城河是名为 Smart Cut 的专利工艺,握有三千五百多项专利,竞争对手要做 SOI 往往得向它授权、付费。12这是另一种形式的单一来源——不是靠产能垄断,而是靠专利垄断。随着 AI 数据中心对光互连的需求上升,用于硅光子的 SOI 也被点名为一个潜在瓶颈。

另一个角落是「没有发生的事」:450 毫米硅片。芯片业曾设想把硅片从 300 毫米升级到 450 毫米以提高效率,但这个转换最终停滞了。原因据一位前台积电高管的说法,是相关联盟因竞争顾虑瓦解,加上 450 毫米工厂成本高昂(每座约 100 亿美元,而 300 毫米约 50 亿)、以及对已有 300 毫米投资的舍不得。13这件事说明,材料的代际升级不只是技术问题,也是整条产业链愿不愿意一起掏钱的协调问题。

中国在硅片上的处境,又是一个哑铃。

8 英寸(200 毫米)硅片,中国国产化做得不错,国产比例据估计已达到一半以上。14但 12 英寸(300 毫米)的高端硅片——尤其是先进逻辑和 DRAM 存储所需的抛光片、外延片——国产化率仍只有一成左右,主要依赖进口。15

领头的国产企业是沪硅产业(旗下上海新昇),它是国内首家实现 300 毫米硅片量产的企业,2024 年营收约 33.88 亿元,300 毫米产能约每月 65 万片,客户包括台积电、中芯国际、华虹,并计划继续扩产到每月 120 万片。16西安奕材的 12 英寸硅片出货量从 2022 年的约 234.6 万片增长到 2024 年的约 625.5 万片,2025 年在科创板上市。17这些是真实的产能扩张和出货增长。

但要诚实地补上另一面:这些公司在 2025 年大多仍处于亏损状态,行业普遍是「量增价跌」——产能上得去,技术与良率的高端突破才是真正难的部分。18而且,就像前面说的,即便 300 毫米硅片国产了,它上游的电子级多晶硅,仍是另一道没补上的关。与此同时,老牌厂商并没有停下:信越与 SUMCO 在 2025 年合计投入约 1500 亿日元,扩建面向 2 纳米、3 纳米的超平整硅片产能——领先者也在往更高端跑,留给追赶者的差距未必在缩小。20

硅片这一章,把这本书的一个核心提醒讲到了底:替代的难度,是随着「往下走的深度」递增的。8 英寸硅片能补,12 英寸高端难补,电子级多晶硅更难补。接下来要去的,是这一层里最隐形的几样东西——掩膜基板、抛光、靶材,它们连名字都很少有人听过,却同样卡着先进芯片的喉咙。


参考文献

  1. 300mm 硅片由信越化学、SUMCO、环球晶圆、Siltronic、SK Siltron 五家主导,见 SEMI 与各公司 IR;综述见 CSIS “Mapping the Semiconductor Supply Chain.”。https://www.csis.org/analysis/mapping-semiconductor-supply-chain-critical-role-indo-pacific-region

  2. 信越+SUMCO 约占全球硅片六成(CSIS 口径,部分来源更高但口径更松);五家合计约 85%–90%,见 CSIS 与 SEMI 数据。https://www.csis.org/analysis/mapping-semiconductor-supply-chain-critical-role-indo-pacific-region

  3. 关于「信越 18%/SUMCO 17%」等精确份额数字多来自无方法论披露的市场研究网站、彼此抄录,本书采保守区间表述;建议以 SEMI 与公司 IR 演示材料为准。

  4. 直拉法(Czochralski)拉晶工艺与 300mm 硅片制造难点,见 IntechOpen, “Defect engineering during Czochralski crystal growth and silicon wafer manufacturing.”。https://cdn.intechopen.com/pdfs/26201/InTech-Defect_engineering_during_czochralski_crystal_growth_and_silicon_wafer_manufacturing.pdf

  5. 先进硅片位错密度要求低于约每平方厘米 1 个,纯度达 ppb 级,见上 IntechOpen 及硅片制造技术资料。https://cdn.intechopen.com/pdfs/26201/InTech-Defect_engineering_during_czochralski_crystal_growth_and_silicon_wafer_manufacturing.pdf

  6. 环球晶圆以约 43.5 亿欧元要约收购 Siltronic(若成将成全球第二大 300mm 硅片厂),见 Reuters / Nippon.com,2022年。https://www.nippon.com/en/news/reu20220201KBN2K522P/

  7. 德国经济部门未在 2022年1月底期限前批准,交易告吹(涉外资审查/技术主权),见 Siltronic ad-hoc 公告,2022年2月1日。https://www.siltronic.com/en/investors/financial-releases/ad-hoc-reports/siltronic-ag-public-tender-offer-by-globalwafers-will-not-be-completed-as-offer-conditions-have-not-been-fulfilled-within-the-applicable-deadline-2191243-1643673381.html

  8. 环球晶圆约 5000 万欧元分手费;转投美国得州谢尔曼 300mm 一体化厂并获《芯片法案》拨款(至多约 4.06 亿美元),见 NIST CHIPS。https://www.nist.gov/chips/globalwafers-texas-sherman

  9. 电子级(半导体级)多晶硅纯度约 11N(99.999999999%),远高于太阳能级 6N–9N,见 Bernreuter Research 与 SIA Section 232 多晶硅意见,2025年。https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2025/08/Semiconductor-Industry-Association-SIA-Comments-Polysilicon-Section-232-Investigation.pdf

  10. 电子级多晶硅主要供应商:Wacker(最大)、Hemlock(第二)、Tokuyama、三菱、OCI,见 Bernreuter Research。https://www.bernreuter.com/polysilicon/manufacturers/

  11. 中国为全球最大太阳能多晶硅生产国(通威、大全、协鑫),但不供应电子级(11N)半导体多晶硅,见 Bernreuter Research 与 SIA 意见。https://www.bernreuter.com/polysilicon/manufacturers/

  12. Soitec 约占全球 SOI 四成五,凭 Smart Cut 专利(>3,500 项)形成技术垄断,FY2025 营收约 8.91 亿欧元,见 Soitec IR 综述。https://vantixresearch.substack.com/p/soitec-deep-dive

  13. 450mm 转换停滞原因(联盟瓦解、成本约 100 亿美元/座 vs 300mm 约 50 亿、沉没投资),见 The Register(引前台积电高管),2022年。https://www.theregister.com/2022/08/08/how_tsmc_killed_450mm_wafers/

  14. 中国 8 英寸硅片国产化率约 55%,见行业研报与综述,2024—2025年。https://finance.sina.com.cn/stock/relnews/cn/2025-02-27/doc-inemwynh7120899.shtml

  15. 中国 12 英寸高端硅片国产化率约 10%(先进逻辑/DRAM 级抛光、外延片仍主依赖进口),见券商研报,2025年。https://finance.sina.com.cn/stock/relnews/cn/2025-02-27/doc-inemwynh7120899.shtml

  16. 沪硅产业(上海新昇)2024 年营收约 33.88 亿元、300mm 产能约 65 万片/月、客户含台积电/中芯/华虹、拟扩至 120 万片/月,见沪硅产业 2024 年报。http://static.cninfo.com.cn/finalpage/2025-04-24/1223237698.PDF

  17. 西安奕材 12 英寸硅片出货由 2022 年约 234.6 万片增至 2024 年约 625.5 万片、2025 年科创板上市,见西安奕材招股书。https://pdf.dfcfw.com/pdf/H2_AN202509241749809284_1.pdf

  18. 中国硅片企业 2025 年多处亏损、行业「量增价跌」,见证券时报与行业报道,2025年。https://www.stcn.com/article/detail/1689501.html

  19. SEMI:2025 年全球硅片出货约 12,973 百万平方英寸、销售额约 114 亿美元,见 SEMI 新闻稿,2026年初。https://www.semi.org/en/semi-press-release/semi-reports-2025-annual-worldwide-silicon-wafer-shipments-and-revenue-results

  20. 信越与 SUMCO 2025 年合计投入约 1500 亿日元扩建面向 2nm/3nm 的超平整硅片产能,见行业报道,2025—2026年。https://www.techtimes.com/articles/318859/20260624/sk-siltron-fires-new-wafer-capacity-rivals-pause-betting-ai-rebound.htm

最隐形的一层:掩膜基板、抛光与靶材

先从最隐形、也最残酷的一样说起:极紫外掩膜基板。

光刻要用掩膜——上面刻着电路图案的「母版」,光透过它把图案投到硅片上。极紫外光刻用的掩膜,结构比传统掩膜复杂得多:它不是透光的,而是反射式的,要在一块超低热膨胀的特种玻璃基板上,沉积四十多层交替的钼/硅薄膜,才能在 13.5 纳米的极紫外波长下有效反射。1这块还没刻图案、只镀好多层膜的母版坯料,就叫掩膜基板(mask blank,业内也称 blank)。

它的难,难在「零缺陷」。一块极紫外掩膜基板上,相位缺陷必须控制到几乎为零的水平——业界要求是每平方厘米低于 0.1 个的量级。2原因很直接:掩膜上的任何一个缺陷,都会被光刻机一遍遍地复制到每一片晶圆上。而一张刻好的极紫外成品掩膜,价值可超过 30 万美元——一个缺陷就可能让它报废。3

这种近乎变态的零缺陷要求,把这门生意压缩成了一个双寡头:极紫外掩膜基板,几乎全部由日本的 Hoya 和 AGC(旭硝子)两家供应,合计约占全部掩膜基板的九成以上;在极紫外这一段,Hoya 的份额据估计超过七成五。4(一个常被误读的细节:若把所有掩膜基板——包括较老的深紫外、二元掩膜——都算进来,领先的反而是 AGC,份额超过五成九;但在极紫外这一最尖端的段落,主导者是 Hoya。这是「全部基板」与「极紫外基板」两个口径的差别,不是矛盾。18)它们供应给台积电、英特尔、三星、SK 海力士——也就是说,间接供应给苹果、英伟达、AMD、高通这些公司的最先进芯片。5

要诚实地说,这些份额数字来自行业分析而非官方统计,不同来源对「全部掩膜基板」和「极紫外掩膜基板」的口径不一,市场规模的估计甚至能差出几倍。6但双寡头这个结论是稳的:极紫外掩膜基板,是日本两家公司把着的一道门——而且是 7 纳米以下所有芯片都绕不过的门。它太专门、太上游,以至于在公众的芯片叙事里几乎从不出现。它是这一层里最隐形的咽喉。

掩膜基板的下游,是刻好图案的成品掩膜。这一环相对没那么集中——商用市场由 Photronics、Toppan、DNP 几家领头,而最先进节点的掩膜,很多由台积电、英特尔、三星自己做(业内称 captive)。19真正的咽喉,仍然在更上游的那块还没刻图案的坯料上。

第二样是 CMP 材料——化学机械抛光用的抛光液和抛光垫。

芯片是一层层叠起来的,每加工完一层,表面都要被磨平,才能在上面继续做下一层。这道磨平的工序叫化学机械抛光(CMP),它同时用到两样耗材:抛光液(slurry,一种含磨料的悬浮液)和抛光垫(pad,一种多孔的聚氨酯垫)。芯片有几十层,CMP 就要做几十次,这两样耗材的消耗量很大,且对良率影响直接。

抛光液这门生意,集中度高但不至于单源。2022 年,美国的 Entegris 以约 65 亿美元收购了 CMC Materials(其前身是抛光液龙头 Cabot Microelectronics),整合了这一环。7加上日本的 Fujimi、默克等,前五家约占抛光液市场的七成。8

抛光垫则更像一个单一来源:高端抛光垫长期由美国杜邦的 IKONIC 系列主导,中文行业资料称其份额超过七成五(西方市场研究给的数字较低,口径不同)。9多孔聚氨酯抛光垫的制造,是一道比抛光液更难突破的工艺——所以它是 CMP 这一环里更硬的卡点。

第三样是溅射靶材。

芯片内部的金属互连——铜、钽、钛、钨、钴这些金属薄膜——是通过「溅射」镀上去的:用离子轰击一块高纯度的金属「靶」,把金属原子打下来沉积到硅片上。这块被轰击的金属,就是溅射靶材。它的要求是超高纯度(5N 到 6N 以上),其中钽和钴这类用作阻挡层、衬层的金属最难做。10

这门生意的领头者是日本的 JX Advanced Metals(旧称 JX 金属,隶属 ENEOS 集团),它自称在半导体溅射靶材上占约六成份额,并于 2025 年 3 月上市,成为多年来日本最大的 IPO 之一。11加上田中、霍尼韦尔、Materion 等,少数几家日美企业约占半导体靶材市场的八成。12(要注意,JX 自报的「六成」是针对半导体高纯靶材这个细分,市场研究给全部靶材的份额则低得多,约一成——口径不同。)

掩膜基板、抛光、靶材,三样东西摆在一起,会看到一个分裂的画面:在同一层里,中国有的近乎空白,有的却已经真正赢下。

赢下的是抛光和靶材。

抛光这一环,安集科技是中芯国际和长江存储的第一供应商,其抛光液的全球份额据报已从 2023 年的约 8% 升到 2025 年的约 13%;2025 年营收约 25 亿元,同比增长三成六,净利润约 7.84 亿元。13抛光垫这道更硬的关,鼎龙股份是国内唯一全流程掌握的企业,2025 年抛光垫收入约 10.9 亿元、同比增长五成二,打破了美国企业在国内市场的垄断。14

靶材这一环,中国走得更靠前。江丰电子是全球第二大溅射靶材供应商,供货台积电、中芯国际、SK 海力士,其产品在 90 到 28 纳米节点全面量产,7 到 3 纳米节点也在新认证与部分量产中。15有研新材(旗下有研亿金)的铜、钴、钽、镍铂等靶材,已批量应用在 12 英寸先进制程线上。16

而几乎空白的,是掩膜基板。极紫外掩膜基板,中国的国产化基本为零——没有接入极紫外生态的能力;全球唯一在挑战 Hoya/AGC 双寡头的,是韩国的 S&S Tech,且仍处早期。17在成品掩膜这一环,中国的清溢光电、路维光电有所推进,但主要停留在较成熟的节点——路维的 250 纳米掩膜已量产,90、40、28 纳米仍在送样或验证阶段;整体半导体掩膜版的国产化率约一成,高端仅约 3%。20

为什么同在一层,抛光和靶材补得动,掩膜基板补不动?

差别不在努力,而在这几样东西各自的位置和门槛。

抛光液、抛光垫、靶材,虽然也要求高纯度、要过客户认证,但它们的认证门槛和技术门槛,相对低一档——更接近材料工程,可以靠持续投入、靠和国内晶圆厂(中芯、长存)联合验证一点点啃下来。中国有庞大的成熟与中端制程产能作为练兵的市场,这些材料就在这个市场里长了出来。这和上一章里气体的逻辑一样:门槛在「能补得动」的那一档。

掩膜基板则不同。它的零缺陷要求近乎极端,它绑定在极紫外这个中国本就被挡在门外的生态里(没有极紫外光刻机,就没有验证掩膜基板的完整闭环),它的工艺是 Hoya、AGC 几十年积累的、外人极难复制的隐性经验。它落在「补不动」的那一档——和极紫外光刻胶一样。

所以这一章其实是把第三章光刻胶讲过的那个哑铃,又演示了一遍,而且演示得更清楚:哑铃的两头,就在同一层材料里同时存在。靶材是赢下的一头,掩膜基板是空白的一头。决定一种材料落在哪一头的,不是一个国家想不想补、肯不肯投钱,而是这种材料本身的门槛——纯度有多变态、认证有多漫长、它绑定的生态对你开不开放。这套「为什么有的补得动、有的补不动」的逻辑,本书第九章会专门拆到底。

在那之前,还有最后一种、也是最极端的单源材料要讲——它甚至不是一家化学公司做的,而是一家做味精的公司。


参考文献

  1. 极紫外掩膜基板结构(超低热膨胀玻璃基板上沉积 40+ 层钼/硅薄膜,反射式),见 SemiEngineering 及 mask blank 技术综述。https://karimalmansour.substack.com/p/on-mask-blanks-and-the-substrate

  2. 极紫外掩膜基板相位缺陷要求低于约每平方厘米 0.1 个(actinic@13.5nm),见 mask blank 技术分析。https://karimalmansour.substack.com/p/on-mask-blanks-and-the-substrate

  3. 一张极紫外成品掩膜价值可超 30 万美元,单缺陷即可报废,见 mask blank 行业分析。https://karimalmansour.substack.com/p/on-mask-blanks-and-the-substrate

  4. 极紫外掩膜基板 Hoya+AGC 双寡头(合计约九成以上掩膜基板;EUV 段 Hoya 超 75%),见 IntelMarketResearch / 360iResearch。https://www.intelmarketresearch.com/euv-mask-blanks-market-11463

  5. Hoya 供应台积电、英特尔、三星、SK 海力士(间接供应苹果/英伟达/AMD/高通最先进芯片),见行业分析。https://karimalmansour.substack.com/p/on-mask-blanks-and-the-substrate

  6. 极紫外掩膜基板份额与市场规模口径差异(全部 blanks vs EUV-only;规模估计相差数倍),见 IntelMarketResearch 等市场研究。https://www.intelmarketresearch.com/euv-mask-blanks-market-11463

  7. Entegris 于 2022年7月6日完成收购 CMC Materials(前身 Cabot Microelectronics),约 65 亿美元,见 C&EN。https://cen.acs.org/business/mergers-&-acquisitions/Entegris-acquire-electronic-materials-maker/99/i45

  8. CMP 抛光液前五家(Fujimi、Entegris/CMC、杜邦、默克/Versum、安集)约占七成,见 Valuates/QYResearch 市场报告。https://reports.valuates.com/market-reports/QYRE-Auto-32B8990/global-cmp-slurry

  9. CMP 抛光垫高端由杜邦 IKONIC 主导(中文行业资料称份额超 75%,西方市场研究口径较低),见 PlanarX 与 GlobalGrowthInsights。https://www.planarx.com/en/20.html

  10. 溅射靶材材料(超高纯 5N–6N+ 铜/钽/钛/钨/钴;钽、钴最难),见行业分析。https://www.giiresearch.com

  11. JX Advanced Metals(旧 JX 金属,ENEOS 集团)自称半导体溅射靶材约六成份额,2025年3月上市,见 JX Advanced Metals 公司资料。https://www.jx-nmm.com/english/company/glance/

  12. 少数几家日美企业(JX、田中、霍尼韦尔、Materion 等)约占半导体靶材八成;JX 自报六成(半导体高纯)vs 市场研究全部靶材约一成,口径不同,见行业市场研究。https://www.giiresearch.com

  13. 安集科技为中芯国际、长江存储第一抛光液供应商,全球抛光液份额约 8%(2023)→13%(2025),2025 年营收约 25 亿元(+36%)、净利约 7.84 亿元,见安集 2025 年报道。https://finance.sina.com.cn/tech/roll/2026-04-20/doc-inhvczzy6816394.shtml

  14. 鼎龙股份为国内唯一全流程掌握 CMP 抛光垫企业,2025 年抛光垫收入约 10.9 亿元(+52%),见鼎龙 2025 年报道。https://paper.cnstock.com/html/2026-03/27/content_2192555.htm

  15. 江丰电子为全球第二大溅射靶材供应商,供货台积电/中芯/SK 海力士,90–28nm 全面量产、7–3nm 新认证/部分量产,见江丰电子 2025 半年报。https://static.cninfo.com.cn/finalpage/2025-08-26/1224570108.PDF

  16. 有研新材(有研亿金)铜/钴/钽/镍铂靶材批量应用于 12 英寸先进制程线,见有研新材 2024 年报。https://static.cninfo.com.cn/finalpage/2025-04-30/1223408404.PDF

  17. 中国极紫外掩膜基板国产化基本为零;全球唯一非 Hoya/AGC 挑战者为韩国 S&S Tech(早期),见 DigiTimes。https://www.digitimes.com/news/a20250714PD206/samsung-euv-metal-mask-localization-production.html

  18. 全部掩膜基板中 AGC 领先(份额超 59%),极紫外段 Hoya 主导(超 75%)——口径差异非矛盾,见 mask blank 行业分析。https://karimalmansour.substack.com/p/on-mask-blanks-and-the-substrate

  19. 成品掩膜商用市场由 Photronics、Toppan、DNP 领头,最先进节点多由台积电/英特尔/三星自制(captive),见行业市场研究。https://www.intelmarketresearch.com/euv-mask-blanks-market-11463

  20. 中国清溢光电、路维光电半导体掩膜版推进(路维 250nm 量产、90/40/28nm 送样/验证);整体半导体掩膜版国产化率约 10%、高端约 3%,见路维光电披露与券商研报,2025年。https://www.stcn.com/article/detail/3701688.html

味精做的芯片:ABF 与封装的咽喉

味之素,对大多数人来说是一个味精和调味料的牌子。它确实是——这家日本公司靠氨基酸起家,做的是食品生意。但它同时还握着芯片产业里一个最极端的卡点。

这件事本身就很说明材料层的隐蔽。当人们讨论芯片供应链时,没有人会想到一家味精公司;可一种叫 ABF 的薄膜——味之素堆积膜(Ajinomoto Build-up Film)——几乎独家供应着全世界高端芯片封装所需的绝缘材料。在高端 CPU、GPU、AI 加速器用的那种基板里,ABF 介电膜的市场份额,味之素占到约九成五到接近百分之百。1

九成五到百分之百。这是这本书拆到现在,遇到的最极端的一个单一来源——比极紫外光刻胶、比掩膜基板还要极端。一种材料,一家公司,几乎没有合格的替代者。多家行业分析都把 ABF 形容为「事实上的垄断」,差别只在于把残余份额估成 5% 还是接近 0。19

要理解这道卡点的分量,得先知道 ABF 是干什么的,以及它卡在哪。

芯片造好之后,要装进一个叫封装基板的载体里,才能和外部电路连接。高端芯片用的是一种叫 FC-BGA(倒装芯片球栅阵列)的封装基板,它由许多层电路和绝缘层交替堆叠而成。ABF,就是其中那层关键的绝缘(介电)薄膜——用来把一层层电路隔开、又支撑起细密的布线。自 1990 年代末以来,ABF 几乎成了这种高端封装基板的事实行业标准。2

它卡在哪?卡在最高端、层数最多的封装上。芯片越先进、晶体管越多、要连出去的线越密,封装基板的层数就越多,对 ABF 的需求就越大、要求越高。高端封装的堆叠层数,已经从早年的 3 层加 3 层,一路推到 11 层加 11 层、乃至 13 层加 13 层——层数翻倍,意味着对 ABF 的需求成倍增加。16今天最受关注的 AI 加速器——英伟达、AMD、谷歌 TPU 这些把多个芯片封在一起的大块头——正是对大尺寸、高层数 ABF 基板需求最猛的地方。3换句话说,人工智能时代的算力,相当程度上是搭在味之素这层膜上的。

最耐人寻味的,是这层膜的来历。

味之素的本行是氨基酸——味精的主要成分谷氨酸钠就是一种氨基酸盐。它在氨基酸化学上积累了几十年的功底。1990 年代,英特尔在寻找一种适合做芯片封装绝缘层的材料;味之素把它做食品级氨基酸研究时积累的化学知识,转用到了这个全新的方向上,开发出了 ABF。4一种从厨房化学里长出来的材料,就这样成了芯片封装的标准,并由味之素的子公司味之素 Fine-Techno 专门生产。20

这个故事不是猎奇。它精准地说明了日本材料企业的一个共同特征——本书第三章讲 JSR 从合成橡胶跨进光刻胶时已经提过一次,第十章还会专门展开:日本最强的那些半导体材料,往往不是「为半导体而生」的公司做的,而是从邻近的化学产业——橡胶、食品、玻璃、胶片——跨界长出来的。几十年积累的某种化学功底,在一个意想不到的方向上,变成了别人造不出来的材料。这种「家底」,是钱和时间最难买到的东西。

「九成五到百分之百」的单一来源,意味着什么?

意味着这层膜没有真正的替代者。市面上唯一的另一家做类似材料的公司,份额据估计只有个位数;对绝大多数高端封装来说,ABF 几乎是唯一选项。5这种垄断给了味之素惊人的定价权:在以 2026 年 3 月结束的财年里,味之素整个集团的营业利润创下纪录,约 1811 亿日元,17其中以 ABF 为核心的电子材料分部,营业利润约 546 亿日元、同比增长三成五,约占集团营业利润的三成,营业利润率超过五成。6一种薄膜,撑起了一个利润率超过五成、贡献集团三成利润的分部——这是单一来源垄断最直接的体现。

这里要分清两层卡点,免得混淆。介电膜本身——也就是 ABF——是味之素近乎独家的真正单源卡点。而把 ABF 做成成品封装基板的转换环节(FC-BGA 基板制造),则是另一组公司的寡头:欣兴(Unimicron)、揖斐电(Ibiden)、AT&S、南亚电路板、新光(Shinko)等,前五家约占 FC-BGA 基板市场的七成四。7基板制造是寡头,膜是单源——真正最难替代的,是那层膜。

这种分层很重要,因为它决定了「往哪里使劲能补上」。基板制造是一门工程与资本的生意,理论上可以靠投资和爬坡去追;而介电膜是一门化学家底的生意,几乎无法用钱在短期内复制。后面要讲的中国国产化困境,正卡在这条分界线上——能做基板,做不了膜。

这道单源卡点,在需求剧烈波动时会变成实实在在的瓶颈。

2021 到 2022 年,疫情带来的算力需求暴涨,加上 ABF 基板良率上不去(台湾供应商在高端产品上的良率一度只有约七成),造成了一场严重的封装基板短缺,一度制约了 CPU、GPU 的出货,直到 2022 年年中新产能跟上才缓解。818这次短缺让外界第一次意识到,封装基板——以及它背后的 ABF——能成为限制算力供给的环节。

到 2026 年,AI 又把这道瓶颈推到了新的高度。AI 用的高端封装基板供不应求,价格上涨一成五到四成;而普通 PC、消费类基板则相对过剩、价格平稳甚至下行——市场出现了明显的两极分化。9味之素宣布 ABF 从 2026 年第三季度起涨价约三成,并斥资建设新的 ABF 工厂,目标投产时间远到 2032 年。10用于基板的玻璃纤维布(T-glass)也出现短缺,预计要紧张到 2027 年。11

这条线索值得记住:人们谈 AI 算力的瓶颈,常常只想到台积电的先进封装(CoWoS)和高带宽存储(HBM)。但其实还有一道更上游、更隐形的约束——ABF 这层膜。它和 CoWoS 一样,是 AI 加速器能不能造得出来的硬约束之一,只是它太上游、太不起眼,几乎从不进入公众视野。12

中国在这道卡点上的处境,是这本书里最接近「零」的一个。

在 ABF 介电膜本身上,中国基本没有合格的国产产品——这层膜的国产化,几乎是空白。13国内的努力主要集中在下游的封装基板转换环节:深南电路、兴森科技等企业在 FC-BGA 基板上投入扩产,瞄准 AI 与高性能计算的需求。14但即便在基板这一环,国产化也仍处于追赶阶段,最高端、高层数的 AI 服务器基板,主力仍是欣兴、揖斐电等少数厂商;2026 年这部分产能本身就处于供不应求、需要扩产的状态。15换句话说,就算中国能做封装基板,那层最关键的膜,仍然要从味之素买。

这道「能做基板、做不了膜」的分界,把材料卡点的逻辑摆得很清楚:越往上游、越接近那层难以复制的化学,国产替代就越接近零。基板是工程,膜是化学家底——前者能追,后者难追。这也呼应了第五章的硅片:能做硅片,做不了硅片下面的电子级多晶硅。卡点总在更深、更上游的那一层。

ABF 是这本书材料卡点光谱上的一个极端点。它把「单一来源」推到了几乎百分之百,把「难以替代」推到了几乎没有替代者,还顺带演示了日本材料优势的来历——从一个意想不到的化学产业跨界而来。一种调味料公司的副产品,卡着人工智能时代的算力供给:这件事本身,就是材料层有多深、多隐形的最好注脚。

到这里,这本书已经把晶圆厂之下的几样主要材料一一拆过:光刻胶、气体、硅片和它下面的多晶硅、掩膜基板、抛光、靶材、ABF。每一样都指向同一个结构——少数人握着一个阀门。下一章,要把这个结构从芯片材料里抽出来,放到一个更大的背景下看:镓、锗、稀土。证明「材料卡点」不是芯片独有的怪现象,而是一种普遍的力学。


参考文献

  1. ABF(味之素堆积膜)由味之素 Fine-Techno 生产,高端 CPU/GPU/FC-BGA 封装介电膜份额约 95%–100%,见味之素官网。https://www.ajinomoto.com/innovation/our_innovation/buildupfilm

  2. ABF 作为高端封装基板(FC-BGA)绝缘层自 1990 年代末成为事实行业标准,见味之素官网与 ABF 专门网站。https://www.aft-website.com/en/

  3. AI 加速器(英伟达/AMD/谷歌 TPU)对大尺寸高层数 ABF 基板需求最猛,见 DigiTimes,2026年。https://www.digitimes.com/news/a20260130PD220/unimicron-abf-substrate-ai-server-market-capacity.html

  4. ABF 源自味之素氨基酸(食品)化学积累,1990 年代应英特尔封装绝缘材料需求开发,见味之素企业故事。https://www.ajinomoto.com/stories/the-ajinomoto-groups-unexpected-role-in-semiconductor-manufacturing-the-insulating-film-abf-born-from-aminoscience

  5. ABF 唯一类似材料竞争者份额约个位数,绝大多数高端封装以 ABF 为唯一选项,见 ABF 市场分析。https://www.ajinomoto.com/innovation/our_innovation/buildupfilm

  6. 味之素截至 2026年3月财年电子材料(ABF 为核心)分部营业利润约 546 亿日元(+35%)、营业利润率超 50%,见 TrendForce,2026年5月。https://www.trendforce.com/news/2026/05/08/

  7. FC-BGA 封装基板制造前五家(欣兴、揖斐电、AT&S、南亚电路板、新光)约占七成四,见 DigiTimes,2026年。https://www.digitimes.com/news/a20260130PD220/unimicron-abf-substrate-ai-server-market-capacity.html

  8. 2021—2022 年 ABF 封装基板短缺制约 CPU/GPU 出货,约 2022 年年中缓解,见 Tom’s Hardware。https://www.tomshardware.com/news/gpu-supply-hopes-grow-as-abf-substrate-shortages-reportedly-ease

  9. 2026 年 AI 封装基板供不应求、价格上涨 15%–40%,PC/消费类基板相对过剩,市场两极分化,见 DigiTimes,2026年。https://www.digitimes.com/news/a20260130PD220/unimicron-abf-substrate-ai-server-market-capacity.html

  10. 味之素 ABF 自 2026 年第三季度起涨价约 30%,并建新厂目标 2032 年投产,见 TrendForce,2026年5月。https://www.trendforce.com/news/2026/05/08/

  11. 基板用玻璃纤维布(T-glass)短缺预计紧张至 2027 年,见 DigiTimes,2026年。https://www.digitimes.com/news/a20260130PD220/unimicron-abf-substrate-ai-server-market-capacity.html

  12. ABF 与 CoWoS 先进封装、HBM 并列为 AI 加速器的封装约束之一,见 DigiTimes 及行业分析,2026年。https://www.digitimes.com/news/a20260130PD220/unimicron-abf-substrate-ai-server-market-capacity.html

  13. 中国 ABF 介电膜国产化基本为空白,国产努力集中在下游封装基板转换环节,见行业综述。https://www.digitimes.com/news/a20260130PD220/unimicron-abf-substrate-ai-server-market-capacity.html

  14. 中国深南电路、兴森科技等在 FC-BGA 封装基板上投入扩产、瞄准 AI 与高性能计算需求,见公司披露与行业报道,2025—2026年。

  15. 2026 年高端 AI 服务器封装基板供不应求、主力为欣兴/揖斐电等并处扩产状态,见 DigiTimes,2026年。https://www.digitimes.com/news/a20260130PD220/unimicron-abf-substrate-ai-server-market-capacity.html

  16. 高端封装基板堆叠层数由 3+3 推进至 11+11、13+13,对 ABF 需求成倍增加,见 TrendForce / 行业分析,2026年。https://www.trendforce.com/news/2026/05/08/

  17. 味之素截至 2026年3月财年集团营业利润创纪录约 1811 亿日元,见 TrendForce,2026年5月。https://www.trendforce.com/news/2026/05/08/

  18. 2021—2022 年 ABF 基板短缺期间台湾供应商高端产品良率一度约七成,见 3DInCites / 行业分析。https://www.tomshardware.com/news/gpu-supply-hopes-grow-as-abf-substrate-shortages-reportedly-ease

  19. 多家行业分析将 ABF 介电膜描述为「事实垄断」(残余份额估计 5% 至接近 0),见 ABF 市场分析与味之素官网。https://www.ajinomoto.com/innovation/our_innovation/buildupfilm

  20. ABF 由味之素子公司 Ajinomoto Fine-Techno 生产,见味之素官网与 ABF 专门网站。https://www.aft-website.com/en/

普遍的阀门:镓、锗、稀土与材料武器化

2023 年 7 月 3 日,中国商务部和海关总署联合发布公告:对镓、锗相关物项实施出口管制,自 8 月 1 日起施行。1

这不是禁运,而是许可证制度——和日本 2019 年对韩国的做法在机制上几乎一样:出口这些物项,要逐案申请许可。覆盖的范围相当广:镓这边,包括镓金属、氮化镓、氧化镓、磷化镓、砷化镓、铟镓砷等;锗这边,包括锗金属、区熔锗锭、二氧化锗、四氯化锗等。2这些都是半导体、光电、光纤、红外等领域的上游材料——镓用于氮化镓、砷化镓这类化合物半导体(射频、功率器件),锗用于光纤、红外光学和部分光伏。

中国商务部给出的理由是维护国家安全与利益。3本书的处理方式,和对待日本 2019 年措施时完全一致:把官方理由如实呈现,把时间线如实排列,不在此之外揣测动机。值得记录的是时间上的背景——这则公告,发布在美国持续收紧对华半导体出口管制的过程之中。

要理解这则公告为什么能引起全球关注,得先看中国在这些材料上的份额。这里全部采用美国地质调查局(USGS)2025 年的矿产品摘要,它是这类数据最权威的来源之一。

:USGS 称中国占全球初级低纯镓产量的约 99%。4美国自 1987 年起就没有本土初级镓产能,净进口依赖度为 100%。(媒体上常见的「80% 到 98%」等区间,多是旧口径或把不同纯度环节混在一起——高纯精炼环节中国份额低于初级环节。本书采 USGS 的 99%,并注明这是初级低纯环节。)

:USGS 只称中国是「全球领先的生产国和出口国」,没有给出精确百分比;第三方估计约 60%(也有 60% 到 80% 的说法)。5本书把「约 60%」标注为第三方估计,而非 USGS 背书的数字。

其他几种并置的关键矿产:USGS 数据显示,2024 年中国约占全球锑矿产量的六成、钨矿产量的约八成三、天然石墨产量的约七成八;稀土在矿端约占六成九,而在更关键的冶炼分离环节,中国份额通常被引为八成五到九成以上(这是分离端口径,不是 USGS 的矿端口径,需分清)。6

把这些数字放在一起,会看到一个清晰的格局:在一批上游关键矿产上,中国掌握着接近垄断或高度集中的产能。这正是它能把出口许可当作筹码的物质基础——和日本在光刻胶、高纯氟化氢上的集中度,是同一种东西。

镓锗管制之后,是一系列升级,本书按时间线如实排列。

2024 年 8 月,中国宣布对锑及超硬材料实施出口管制,9 月施行。72024 年 12 月 3 日,商务部发布公告,原则上禁止向美国出口镓、锗、锑、超硬材料,并加严对石墨两用物项的最终用户审查;这则公告紧随美方前一日新一轮半导体管制而来。82025 年 2 月,中国把钨、碲、铋、钼、铟列入出口管制——这一项直接连回本书第四章讲过的六氟化钨:钨的管制,正是日本六氟化钨生产承压的上游原因。9

2025 年,焦点转向稀土。4 月,中国对七种中重稀土及相关化合物、金属、磁体实施出口许可管制;中方称此为对美关税的反制,并援引国家安全与防扩散义务。1010 月,管制进一步升级,新增五种稀土,并引入一种域外规则——含有微量中国稀土成分的境外产品再出口,也需经中国批准。11这种「长臂」式的设计,在结构上与美国出口管制中的「外国直接产品规则」遥相呼应。

然后是缓和。2025 年 10 月底,两国元首在韩国会晤,达成约一年期的暂停安排;11 月,中国商务部宣布暂停(注意:是暂停,不是废止)对美的镓、锗、锑、超硬材料禁令至 2026 年 11 月,并暂停 10 月那批稀土升级公告,对美国终端用户发放「通用许可」。12

这里有一个时态上的关键,本书必须讲清楚,否则整章会写错:这是暂停,不是废止。许可证制度和法规框架完整保留,对美军事终端用户的出口禁令仍然有效,中国保有随时重启的酌定权。13截至本书写作的 2026 年年中,这套机制处于「按下暂停键、但手指没离开按钮」的状态。

那么,这些管制到底「咬」到了吗?诚实的答案是:价格冲击立竿见影,实物断供的效果则被打了折扣。

价格那一面很清楚。USGS 数据显示,锑出口在管制后一度下降约 97%,锑金属价格从 2024 年 7 月的约每吨 1400 美元,飙到 9 月的约每吨 3.8 万美元;锗金属在欧洲的价格从 2024 年初的约每公斤 1550 美元涨到 9 月的约 2950 美元;镓价也大幅上涨。14这些都是真实而剧烈的价格反应。

但实物断供这一面要复杂得多。第一,有买家通过第三国中转继续获得这些材料,美中贸易数据里出现了对应的缺口。15第二,也是常被忽略的一点:自 2023 年 8 月起,中国对美本就几乎没有直接的镓、锗出口,所以 2024 年 12 月的正式对美禁令,象征意义大于增量冲击;美国的砷化镓晶圆进口在 2025 年也只下降了约 15%。16

唯一咬得比较深的是稀土磁体环节——因为它高度不可替代。美国的钇进口,从管制前 8 个月的约 333 吨,崩到 2025 年 4 月至 12 月的约 17 吨。17这印证了本书反复强调的那个区分:在有替代来源的材料上,武器化容易被稀释;在真正不可替代的材料上,杠杆才咬得深。这和第一章里日本对韩国的结论是同一个——卡得动还是卡不动,取决于卡的是哪一种材料。

现在可以把这本书最核心的论点摆出来了。把三个看似无关的事件并排放在一起:

日本 2019(对韩国) 氖气 2022(乌克兰) 中国 2023 起(对美等)
触发性质 主动行政(政治背景:劳工判决争端) 被动战争断供(非蓄意) 主动行政(对美半导体管制的反制)
机制 个别出口许可 工厂被毁、物理停产 出口许可→对美禁令→2025 暂停
集中度 氟化聚酰亚胺约九成四、光刻胶约九成、高纯氟化氢近独家 半导体级氖约 45% 到 54% 镓约 99%、石墨约 78%、锑钨稀土约六到八成
官方理由 出口管理/安全审查 无(不可抗力) 国家安全+防扩散义务

三件事,三个不同的持有者,三种不同的触发方式——一个是地缘历史争端,一个是战争,一个是大国科技博弈。但它们的共同结构,清晰得近乎冷酷:某种材料(或它的上游原料)高度集中在少数人手里,于是谁握着它,谁就握着一个能拧动的阀门。18

日本 2019 年的做法和中国 2023 年起的做法,在机制上几乎同构——都是许可证、都有政治触发、都不是禁运。19这恰恰证明了:材料卡点不是某一个国家的专利,而是一种谁掌握了集中度就能使用的通用力学。而氖气 2022 年的故事更进一步说明:哪怕没有任何人蓄意为之,仅仅是上游产能高度集中在两座城市里,这种集中本身就是风险。

一句话:杠杆来自集中度,而不取决于谁握着它、出于什么意图。 这是这本书想让读者带走的那个判断。它不写在对任何一方的道德指控里,而藏在这张并置的表格里。

面对这种结构,各国的回应也呈现出某种趋同。

美国地质调查局维护着关键矿产清单和年度摘要——本章用的份额数据正出自于此,它本身就是「把脆弱性量化、盯住对外依赖」的工具。20美国国防部对锗有战略储备,但对镓没有储备,也没有本土镓产能可作缓冲;与此同时,美方推动扩大关键矿产战略储备,并对稀土永磁设置价格地板加政府采购承诺,以稳定供应链。21在贸易工具上,美国对中国钨制品加征了 301 关税,对天然石墨进口的关税也从 2026 年起调升。22

欧盟则在 2024 年通过了《关键原材料法案》,设定了 2030 年的基准:本土开采至少满足消费的 10%、加工 40%、回收 25%,且任一战略原料对单一第三国的供应依赖不超过 65%;法案列出了 34 种关键原材料、17 种战略原材料。23那条「单一来源不超过 65%」的红线,几乎就是对本书所讲的「集中度即风险」的政策回应——它想做的,正是把那些过于集中的阀门,从一只手里分散开。

但分散一个已经集中了几十年的上游,谈何容易。镓、锗、稀土的集中,和光刻胶、ABF 的集中,本质是同一道难题:它不是一夜形成的,也不可能一夜补上。下一章,本书要正面回答这个贯穿全书的问题——为什么材料这一层,是最难替代、最难补上的一层。


参考文献

  1. 中国商务部、海关总署《关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告》,2023年7月3日公告、8月1日施行,见 IEA 政策库转录。https://www.iea.org/policies/17893

  2. 镓、锗管制覆盖物项清单(镓金属/GaN/Ga₂O₃/GaP/GaAs/InGaAs;锗金属/区熔锗锭/GeO₂/GeCl₄ 等),见 Mayer Brown 法律分析。https://www.mayerbrown.com/en/insights/publications/2023/07/china-imposes-new-export-controls-on-two-minerals-critical-to-the-manufacture-of-semiconductors

  3. 中国商务部就镓锗管制的官方理由(维护国家安全与利益),见商务部公告及 IEA 转录。https://www.iea.org/policies/17893

  4. USGS Mineral Commodity Summaries 2025(Gallium):中国约占全球初级低纯镓产量 99%;美国净进口依赖 100%。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025-gallium.pdf

  5. USGS MCS2025(Germanium):中国为全球领先生产与出口国(未给精确百分比);第三方估计约 60%。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025-germanium.pdf

  6. USGS MCS2025:2024 年中国约占全球锑矿产量约 60%、钨约 83%、天然石墨约 78%、稀土矿端约 69%(冶炼分离端常引 85%–90%+,口径不同)。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025.pdf

  7. 中国 2024年8月宣布对锑及超硬材料出口管制、9月施行,见 Global Trade Alert / ChemLinked。https://globaltradealert.org/state-act/88204

  8. 中国商务部 2024年12月3日公告:原则上禁止向美国出口镓、锗、锑、超硬材料并加严石墨审查(紧随美方前一日半导体管制),见 CSET 翻译。https://cset.georgetown.edu/publication/china-rare-earth-export-ban/

  9. 中国 2025年2月将钨、碲、铋、钼、铟列入出口管制,见 IEA 政策库转录。https://www.iea.org/policies/26795

  10. 中国 2025年4月对七种中重稀土及相关化合物/金属/磁体实施出口许可管制,中方称为对美关税反制并援引国安与防扩散义务,见 CSIS。https://www.csis.org/analysis/rare-earth-export-restrictions-one-year-later

  11. 中国 2025年10月新增五种稀土并引入域外(再出口)规则,见 European Parliament EPRS 与 CSIS。https://epthinktank.eu/2025/11/24/chinas-rare-earth-export-restrictions/

  12. 2025年10月底中美元首会晤达成约一年期暂停;11月中国暂停对美镓/锗/锑/超硬材料禁令至 2026年11月并发放通用许可,见 CNBC。https://www.cnbc.com/2025/11/10/china-suspends-some-critical-mineral-export-curbs-to-the-us-as-trade-truce-takes-hold.html

  13. 「暂停」非「废止」:许可证制度与法规保留、对美军事终端用户禁令仍有效,见 Pillsbury / Clark Hill 法律分析。https://www.pillsburylaw.com/en/news-and-insights/china-suspends-export-controls-certain-critical-minerals-related-items.html

  14. 管制后价格:锑出口一度降约 97%、锑金属价 2024年7月约 1400 美元/吨→9月约 3.8 万美元/吨;锗金属欧洲价 2024年初约 1550→9月约 2950 美元/公斤,见 USGS MCS2025(Antimony/Germanium)与 Fastmarkets。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025-antimony.pdf

  15. 部分材料经第三国中转继续流入美国(贸易数据出现缺口),见 Stimson Center 分析。https://www.stimson.org/2025/chinas-germanium-and-gallium-export-restrictions-consequences-for-the-united-states/

  16. 自 2023年8月起中国对美几乎无直接镓锗出口、2024年12月禁令象征意义大于增量;美国砷化镓晶圆进口 2025 年约降 15%,见 Stimson Center。https://www.stimson.org/2025/chinas-germanium-and-gallium-export-restrictions-consequences-for-the-united-states/

  17. 美国钇进口从管制前 8 个月约 333 吨崩至 2025年4—12月约 17 吨,见 CSIS。https://www.csis.org/analysis/rare-earth-export-restrictions-one-year-later

  18. 三案(日本 2019、氖气 2022、中国 2023 起)共同结构的并置分析,综合 USITC、CSIS、CNBC 等来源。https://www.csis.org/analysis/rare-earth-export-restrictions-one-year-later

  19. 日本 2019 与中国 2023 起的出口管制机制同构(许可证、政治触发、非禁运),见 USITC 工作论文与 CSIS 分析对照。https://www.usitc.gov/publications/332/working_papers/the_south_korea-japan_trade_dispute_in_context_semiconductor_manufacturing_chemicals_and_concentrated_supply_chains.pdf

  20. 美国地质调查局关键矿产清单与年度摘要(量化对外依赖),见 USGS MCS2025。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025.pdf

  21. 美国国防部有锗战略储备但无镓储备;推动扩大关键矿产储备并对稀土永磁设价格地板加政府采购,见 CSIS 与相关报道。https://www.csis.org/analysis/rare-earth-export-restrictions-one-year-later

  22. 美国对华钨制品加征 301 关税、天然石墨进口关税自 2026 年起调升,见 USGS MCS2025(Tungsten / Graphite)。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025.pdf

  23. 欧盟《关键原材料法案》(2024):2030 基准开采≥10%/加工≥40%/回收≥25%、单一第三国供应不超 65%、列 34 关键/17 战略原材料,见欧盟委员会。https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials/critical-raw-materials-act_en

为什么这一层补不上

先做一个思想实验,它能把这一层的分量量化出来。

今天一座最先进的(3 纳米级)晶圆厂,建造成本大约 150 亿到 200 亿美元。1这座工厂一旦运转起来,停机的代价高得惊人——按不同测算,先进工厂的停机损失可达每小时一百万到数百万美元,英特尔的先进产线约为每小时一百万到三百万美元,台积电、三星最尖端的产线甚至超过每小时一千万美元。213而在 3 纳米这样的制程上,每片晶圆消耗的化学材料成本约 2000 美元。3

现在把这三个数字放在一起:一座价值上百亿美元、停一小时就烧掉数百万美元的工厂,依赖着每片成本两千美元、却分散在几十家供应商手里的材料。其中任何一种关键材料断供——一种气体、一种光刻胶、一种抛光液——这座工厂就可能停下来。4

这就是「单源失效」的经济学:杠杆极不对称。握着那种材料的,可能是一家年营收几亿美元的小公司;被它卡住的,是一座上百亿美元的工厂、和它背后整条电子产业链。材料层之所以是卡点,正是因为这种不对称——最小的环节,能掐住最大的资产。理解了这个不对称,才能理解为什么各国都想补上这一层,又为什么补不上。

补不上的第一个原因,是这一层的核心能力,是一种难以言说、无法编码的know-how。

把一种化学品做到半导体级的极致纯度,靠的不只是配方。配方可以写在纸上,但「如何稳定地、批次一致地把它造出来」——温度怎么控、杂质从哪里来又怎么除、设备怎么调、异常怎么判断——这些是几十年生产中积累的经验,大量存在于工程师的手感和工厂的流程里,很难被完整地写下来、更难被搬到另一家公司去。有研究把这种特性称为:超高纯度的专长「无法轻易被编码或在组织之间转移」。5

这是材料层和设备层、设计层最不一样的地方。一台光刻机的原理是公开的,一套设计软件的功能是确定的;但一种光刻胶、一块掩膜基板「为什么这家做得出、那家做不出」,答案往往不在任何一份可以买到或偷到的文件里。它在时间里,在一代代工程师的试错里。这种东西,钱买不到,间谍偷不走,逆向工程也复制不了——你只能自己用几十年长出来。

与这种隐性经验缠在一起的,还有专利。在位者往往握有成百上千项专利,把一种材料的关键工艺围成一道「专利丛林」——Soitec 的 Smart Cut 有三千五百多项专利,徐州博康称握有国产光刻胶约八成的专利。14后来者就算摸到了门道,也可能一抬脚就踩进别人的专利里。几十年的先发优势,于是被专利固化成了一道法律意义上的墙。

第二个原因,是认证。这是材料层最特殊、也最被外界低估的一道墙。

一种新材料造出来,不等于能用。它必须在每一个客户、每一个制程节点上,经过漫长而严苛的验证:证明它在这家工厂的这道工序里,能稳定地、近乎零缺陷地工作。这个过程往往要数月到数年,且任何一次批次波动都可能让验证推倒重来。芯片行业有通用的可靠性认证标准(如 JEDEC 的 JESD47),但落到具体材料、具体节点上,验证是高度定制、不可省略的。6

认证墙的厉害之处在于:它惩罚的恰恰是后来者。一家在位的供应商,已经在几十个客户、几代节点上通过了验证,关系和数据都在;一家新公司即便造出了配方相近、甚至性能更好的材料,也要从零开始,逐个客户、逐个节点地重新排队、重新证明。在这期间,它拿不到大订单,没有规模,难以摊薄成本。这就是为什么本书第三章提到,韩国和中国在 KrF 光刻胶上「认证内份额」可以不低,但「占全部需求的比例」仍然很小——通过认证的那部分市场,和整个市场,是两回事。认证墙把替代的速度,死死按在「以年计」的节奏上。

还有一个让认证墙更难翻越的现实:客户没有动力去试新供应商。对一座每小时停机就烧掉数百万美元的工厂来说,换一种未经长期验证的材料,是用一个已知的小成本(继续买贵的进口货),去赌一个未知的大风险(新材料一旦出问题,报废的是整批晶圆)。17在这种风险结构下,「不换」几乎永远是理性的选择。这把后来者挡在门外的,不只是技术,还有下游根深蒂固的避险心理。

第三个原因,是市场太小

这一点听起来反直觉:市场小,不是更容易进入吗?恰恰相反。半导体材料市场 2024 年总规模约 675 亿美元,再分摊到几十种细分材料上,每一种的全球市场可能只有几亿到几十亿美元。7一个这么小的市场,养不活几家公司——研发、产线、认证的投入是固定的、巨大的,分到这么小的盘子里,只有率先做到规模、摊薄了成本的那一两家能活下来。结果就是赢家通吃:味之素的 ABF 约九成五以上,唯一的另一家竞争者份额只有个位数;掩膜基板 Hoya 和 AGC 两家;电子级多晶硅三四家。8纯度的门槛又把这道墙再加高一层——半导体级材料普遍要求 5 个 9(99.999%)以上,先进材料更推向远高于此的等级,把本就不多的合格者再筛掉一批。15

市场小还带来一个隐蔽的后果:它不值得被瞄准,也不容易被资助。一个几亿美元的细分市场,吸引不了大资本进入,也很难成为产业政策的明确目标——补贴一座几百亿美元的工厂是醒目的政绩,补贴一种几亿美元的化学品则既不起眼、回报又慢。于是这一层被资本和政策同时冷落,垄断得以长期延续。这也是下一章和第十一章要继续讲的:垄断的形成和延续,一半是技术,一半是这种「太小而不被在意」的经济学。

这些不是纸上推演。材料断供真的发生过,而且不止一次。

2011 年 3 月,东日本大地震。信越化学位于白河的硅片工厂——据估计约占全球 300 毫米硅片产能的两成——和 MEMC 的一家工厂同时停产,合计影响了世界硅片产能的约四分之一。9那次地震还引发了对封装基板核心原料(一种叫 BT 树脂的材料)等多种材料的供应恐慌,因为它们同样高度集中在日本受灾区域的少数工厂。18一场自然灾害,因为关键材料产能高度集中在少数几个地点,差点震动整条全球芯片链。

2020 年 10 月,旭化成微电子(AKM)在日本延冈的一座工厂发生火灾,烧了约 82 小时;这家工厂是某些音频转换芯片的单一来源,导致相关芯片价格飙升、供应中断约一年。102021 年 3 月,瑞萨电子位于那珂的工厂发生火灾;瑞萨约占全球车用微控制器市场的三成,这场火损失了约三分之二的相关产能,加深了当时已经很严重的全球汽车缺芯——那一年,缺芯给全球汽车业造成的营收损失,据估计高达约 600 亿美元。1116再加上本书第一章的 2019 年韩国、第四章的 2022 年氖气——这些事件反复演示了同一件事:当一种东西高度集中在少数地点、少数厂商手里,一次地震、一场火、一道命令,就足以让下游停摆。集中度,就是脆弱性。

把以上几点合起来,就能回答这本书从第二章起就埋下的那个对照:为什么最显眼的环节反而好对付,最深的材料层反而补不上。

极紫外光刻机是一个极端的卡点——全世界只有 ASML 一家能造。但它是一个可瞄准、可资助、可追赶的目标:它是一台机器,原理公开,存在已知;各国可以围绕它制定政策、投入巨资攻关、或在外交上施压。它难,但它的难是「一个明确目标的难」。代工厂也是如此:它昂贵、漫长,但本质是资本和人才的堆叠,是「花得起、等得起就能追上」的东西——这也是为什么各国的《芯片法案》都敢于砸钱建厂。

材料层的难,是另一种难。它不是一个目标,而是几十个弥散的小目标;它的核心能力不可编码、买不到、偷不走;它的认证墙把替代按在以年计的节奏上;它的市场小到不值得大资本和大政策认真对待。你可以拿钱砸出一座工厂,却没法拿钱砸出三十年的化学家底——这正是材料层最深、最难替代的根本原因。12

这种难,连各国的产业政策都绕了过去。美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》投下的巨额补贴,绝大多数流向了建晶圆厂——一个醒目、可见、能剪彩的目标;流向上游材料与化学品的,少得多。19政策的钱,天然地被那个「看得见的难」吸走,而绕开了那个「看不见的难」。第十一章会专门讲,这正是各国「去风险」在材料层最补不上的制度原因。而日本之所以守得住,反过来也印证了这一点:它守的不是某座工厂,而是那种钱和政策都最难复制的化学家底。20

这也解释了一个看似矛盾的现象:日本在丢掉了 fab、丢掉了存储、丢掉了那些醒目的环节之后,反而在材料这一层守得最稳。因为它守的,恰恰是那种钱和时间最难复制的东西。这是怎么发生的——一个国家如何在输掉制造之后,沉到这一层并固守下来——是下一章的内容。


参考文献

  1. 先进(3nm 级)晶圆厂建造成本约 150 亿—200 亿美元,见 Construction Physics, “How to Build a $20 Billion Semiconductor Fab.”。https://www.construction-physics.com/p/how-to-build-a-20-billion-semiconductor

  2. 先进工厂停机损失可达每小时百万至数百万美元(最尖端产线更高),见行业测算(BusinessToday 等),2026年。

  3. 3nm 制程每片晶圆化学材料成本约 2000 美元,见行业测算,与 Construction Physics 成本结构互参。https://www.construction-physics.com/p/how-to-build-a-20-billion-semiconductor

  4. 单一关键材料断供即可使一座上百亿美元晶圆厂停摆(单源失效经济学),见 Construction Physics 与行业分析。https://www.construction-physics.com/p/how-to-build-a-20-billion-semiconductor

  5. 超高纯度专长「无法轻易被编码或在组织间转移」,见 arXiv 2509.18768, “Purer than pure: how purity reshapes upstream materiality.”。https://arxiv.org/pdf/2509.18768

  6. 半导体可靠性认证(如 JEDEC JESD47)与逐材料、逐节点的定制化验证周期,见 arXiv 2509.18768 与 SemiTracks 资料。https://arxiv.org/pdf/2509.18768

  7. 2024 年全球半导体材料市场约 675 亿美元,分摊至数十细分材料后单种市场仅数亿至数十亿美元,见 SEMI。https://www.semi.org/en/semi-press-releases/2024-global-semiconductor-materials-market-posts-67.5-billion-dollars-in-revenue-semi-reports

  8. 赢家通吃示例:ABF 约 95%+(味之素)、EUV 掩膜基板 Hoya/AGC 双寡头、电子级多晶硅三四家,见本书第六、七章来源(味之素官网、mask blank 分析、Bernreuter)。https://www.bernreuter.com/polysilicon/manufacturers/

  9. 2011 年东日本大地震:信越白河硅片厂(约占全球 300mm 硅片两成)+ MEMC 一厂停产,合计约影响世界硅片产能四分之一,见 IHS-iSuppli 及当时媒体报道。

  10. 2020年10月旭化成微电子(AKM)日本延冈工厂火灾(约 82 小时),单一来源音频转换芯片中断约一年,见 Bloomberg 及行业报道。

  11. 2021年3月瑞萨电子那珂工厂火灾,瑞萨约占全球车用 MCU 三成、损失约三分之二相关产能,加深汽车缺芯,见 Bloomberg / The Register。https://www.theregister.com

  12. 材料层「能资助工厂、难资助化学家底」的结构性对照,综合 arXiv 2509.18768、CSIS、Bruegel 等分析。https://arxiv.org/pdf/2509.18768

  13. 停机损失:英特尔先进产线约每小时 100 万—300 万美元,台积电/三星最尖端产线超每小时 1000 万美元,见行业测算(Exto360 / BusinessToday)。https://www.construction-physics.com/p/how-to-build-a-20-billion-semiconductor

  14. 专利丛林示例:Soitec Smart Cut 逾 3,500 项专利;徐州博康称握有国产光刻胶约八成专利,见 Soitec IR 综述与 SCMP。https://www.scmp.com/tech/article/3346555

  15. 半导体级材料普遍要求 5N(99.999%)以上、先进材料更高,纯度门槛进一步筛减合格者,见 arXiv 2509.18768。https://arxiv.org/pdf/2509.18768

  16. 2021 年缺芯给全球汽车业造成营收损失约 600 亿美元,见 AlixPartners 估计(经多家媒体引用)。https://www.theregister.com

  17. 下游客户对更换未经长期验证材料的避险心理(停机风险远高于继续采购的成本),见行业分析与 arXiv 2509.18768 认证讨论。https://arxiv.org/pdf/2509.18768

  18. 2011 年东日本大地震引发 BT 树脂等封装基板核心原料供应恐慌(集中于日本受灾区少数工厂),见当时行业报道(IHS-iSuppli 等)。

  19. 美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》补贴绝大多数流向晶圆厂而非上游材料,见 Bruegel, “Revamping Europe’s chips strategy.”。https://www.bruegel.org/analysis/revamping-europes-chips-strategy-indispensability-not-self-sufficiency

  20. 日本守住材料层的根源在于难以复制的化学家底(非某座工厂),见 Brookings, “The renaissance of the Japanese semiconductor industry.”。https://www.brookings.edu/articles/the-renaissance-of-the-japanese-semiconductor-industry/

丢了工厂,守住材料:日本是怎么沉到这一层的

今天提到芯片制造,人们想到的是台湾、韩国。但在 1980 年代,答案是日本。

那是日本半导体的巅峰。从 1978 年到 1987 年,日本在全球半导体市场的份额从约两成八升到约五成,而美国从约五成五跌到约四成四。1在存储芯片——尤其是当时最主流的 DRAM——上,日本的优势更夸张:它的全球 DRAM 份额一度从不到三成飙升到约七成五,而美国的 DRAM 份额从约七成崩到约两成。2东芝、NEC、日立、富士通这些名字,是那个年代芯片制造的代名词;这种集体崛起背后,有通产省牵头的「超大规模集成电路」(VLSI)联合攻关计划——把几家竞争对手组织起来共同攻克制造技术。13日本制造的可靠、廉价、高良率,让美国公司一度溃不成军。

那时的日本,守的是塔尖——是芯片制造本身,是这本书一直说「最显眼、最可见」的那一层。它后来怎么从塔尖跌下来、又沉到了地基,是这一章的主线。

转折点之一,是 1986 年的《美日半导体协定》。

1985 年,美国半导体行业协会发起「301 条款」申诉,指控日本通过通产省(MITI)的安排封闭本国市场、并在美国市场倾销。31986 年 9 月,美日签订半导体协定,为期五年——它要求日本停止倾销、并为外国芯片在日本市场争取份额。18协定加上随之而来的反倾销措施,被普遍认为侵蚀了日本半导体的竞争力。此后,日本的 DRAM 份额一路下滑——从 1987 年的约七成五,到 2001 年的约两成。4

衰落不只是因为一纸协定。1990 年代起,韩国的三星、SK 海力士,以及台湾的代工模式崛起,用更激进的投资和更灵活的机制,把日本的存储和制造份额一块块切走。日本企业的决策迟缓、过度多元、舍不得放弃旧路径,也加速了它在制造端的退场。到 2000 年代,日本已经从那个「占半壁江山」的霸主,退成了制造端的配角。

这里要避免一种过度简化:把日本制造的衰落归结为「美国一手打压」。1986 年协定是一个重要因素,但韩台的崛起、日本自身的战略迟滞,同样是原因。历史的因果是多线的,本书不把它压成单一意志的故事。

这场衰落的句点,是尔必达。

尔必达(Elpida)是日本最后一家独立的 DRAM 制造商,由 NEC 和日立的 DRAM 业务在 1999 年合并而成——它本身就是日本存储产业节节败退、抱团取暖的产物。2012 年 2 月,尔必达申请破产,负债约 4480 亿日元(约 55 亿美元),是当时日本制造业历史上最大的破产案之一。5它后来被美国美光收购,成了美光的日本子公司。一家由两家巨头合并而来、又最终被外国公司接手的企业,几乎是日本存储产业整个抛物线的缩影。14

尔必达的倒下,象征着日本在芯片制造端的全面退场——曾经压着美国打的存储霸主,最后一家独苗也没能撑住。如果故事到这里就结束,日本会是又一个「在芯片竞赛里掉队的国家」。但故事没有结束,因为就在制造端节节败退的同时,日本在另一层——材料层和设备层——不但没有退场,反而越扎越深。

为什么材料活了下来,而且活成了垄断?

第一个原因,是日本最强的那些材料,往往不是「为半导体而生」的公司做的,而是从邻近的化学产业跨界长出来的。这一点本书前面已经撞见过好几次,现在可以把它们排在一起看:JSR 从合成橡胶跨进光刻胶;味之素从味精、氨基酸化学跨进 ABF;信越化学从化工跨进硅片和光刻胶;Hoya、AGC 从光学玻璃跨进掩膜基板;富士胶片从胶片化学跨进电子材料。6这些公司在各自的本行里积累了几十年的化学功底,当半导体需要某种极致材料时,它们恰好能把这身功底转过来用——而且往往是别人转不过来的。

这种家底累积成了一个惊人的整体格局:据战略与国际研究中心的口径,日本在芯片制造所需约 14 种最关键材料类别里,多数都占有超过五成的份额。15而整个半导体材料市场 2024 年约 675 亿美元——一个不大的盘子,却被日本握住了其中最深的那些节点。16(需重申第二章的口径提醒:这是「14 个关键类别里主导多数」,不是「占材料市场总收入五成」。)

第二个原因,是隐性的工艺积累与锁定。第九章讲过,材料的核心能力是难以言说、无法编码的经验。日本企业几十年如一日地在超高纯度、超平整表面、精细化学这些方向上磨,磨出了别人短期内补不上的手艺。7而一旦一座晶圆厂围绕某家供应商的材料把工艺调好了,更换的代价极高——这种「锁定效应」又反过来巩固了在位者的地位。19换句话说,时间既筑起了技术的墙,也筑起了客户关系的墙,两道墙互相加固。

第三个原因,是长期主义的产业结构。日本的系列(keiretsu)式的长期供应关系、企业之间稳定的协作、以及相对有耐心的资本,让材料企业可以在一个小而专的领域里,安安静静地深耕几十年,不必为季度财报折腾。8这种「慢」,在制造端是劣势(打不过激进投资的韩台),在材料端却成了优势——因为材料的护城河,恰恰是用时间一寸寸挖出来的。

把这三点合起来:日本丢掉制造,是因为制造拼的是投资速度和机制灵活,这是它的短板;日本守住材料,是因为材料拼的是化学家底、隐性经验和长期深耕,这恰恰是它的长板。它不是「守住了所有」,而是退守到了自己最不可替代的那一层。

不只是材料。日本在设备层也守住了一大块,而且和材料形成了互相加固的格局。

涂胶显影设备,东京电子占约九成到九成四;测试设备,Advantest 占约五成八;极紫外掩膜的制版设备,JEOL 和 NuFlare 两家合计约九成一;此外还有 SCREEN 的清洗设备、尼康佳能的非极紫外光刻。9这种地位至今稳固:在 AI 与高带宽存储的拉动下,日本设备厂商在 2026 财年业绩屡创新高,Advantest 的市值一度约二十年来首次超过东京电子;日本半导体设备协会(SEAJ)也预计本国设备销售将再创纪录。1017

材料和设备还常常是耦合的——第三章讲过,极紫外光刻胶和东京电子的涂胶显影机是配套调试的。日本同时握着这对耦合的两端,就形成了一种「材料 + 配套设备」的复合护城河,比单一环节更难绕开。11于是出现了那句精炼的概括:当台积电建一座 2 纳米工厂时,材料和相当一部分工具,来自日本。12

把这一章和全书连起来,能得到一个清晰的判断:制造可以输掉,化学家底输不掉。

日本输掉了存储、输掉了晶圆厂、输掉了那些醒目的、被资本和政策反复争夺的环节。但它守住了材料和配套设备——守住了那种钱买不到、间谍偷不走、几十年才长得出来的东西。它没有赢回塔尖,而是退守到了地基;而地基,恰恰是这本书反复论证的、最深、最难替代的一层。

这件事对其他追赶者是一个冷峻的提示。中国今天在材料层的国产替代,走的方向和当年的日本相反——它是从制造端往上游补,想自下而上地长出材料能力。它已经在一些环节真实地赢下了替代(靶材、CMP、特气、8 英寸硅片),但在最深的几样(极紫外光刻胶、掩膜基板、ABF、电子级多晶硅)上仍近乎空白。20能补的和补不动的,分界正落在「是工程,还是化学家底」这条线上——这是日本的故事反过来教给追赶者的一课。

而日本守得住,也意味着各国想在这一层「去风险」会格外困难。这就引到最后一章:当材料层既是最深的卡点、又被一个深耕了几十年的对手牢牢把着,各国的「去风险」努力,到底能补上多少?


参考文献

  1. 1978—1987 年日本全球半导体份额由约 28% 升至约 50%、美国由约 55% 跌至约 44%,见 NBER, “The U.S.–Japan Semiconductor Trade Conflict.”。https://www.nber.org/system/files/chapters/c8717/c8717.pdf

  2. 日本 DRAM 全球份额一度升至约 75%、美国由约 70% 跌至约 20%,见 NBER 与相关史料。https://www.nber.org/system/files/chapters/c8717/c8717.pdf

  3. 1985 年美国半导体行业协会发起 301 申诉(指控日本封闭市场与倾销),见 NBER。https://www.nber.org/system/files/chapters/c8717/c8717.pdf

  4. 1986 年《美日半导体协定》(为期五年)后日本 DRAM 份额由 1987 年约 75% 降至 2001 年约 20%,见 NBER 与相关分析。https://www.nber.org/system/files/chapters/c8717/c8717.pdf

  5. 尔必达(日本最后一家独立 DRAM 厂)2012 年 2 月破产,负债约 4480 亿日元(约 55 亿美元),后被美光收购,见 Nippon.com, “Elpida and the Failure of Japan Inc.”。https://www.nippon.com/en/currents/d00032/elpida-and-the-failure-of-japan-inc.html

  6. 日本材料企业的跨界来源(JSR 合成橡胶、味之素氨基酸、信越化工、Hoya/AGC 光学玻璃、富士胶片胶片化学),见味之素企业故事与 Brookings 综述。https://www.brookings.edu/articles/the-renaissance-of-the-japanese-semiconductor-industry/

  7. 材料核心能力为难以编码的隐性工艺积累,见 arXiv 2509.18768, “Purer than pure.”。https://arxiv.org/pdf/2509.18768

  8. 日本系列(keiretsu)式长期供应关系、稳定协作与耐心资本,见 CSIS, “Japan Seeks to Revitalize Its Semiconductor Industry.”。https://www.csis.org/analysis/japan-seeks-revitalize-its-semiconductor-industry

  9. 日本设备份额:东京电子涂胶显影约 90%–94%、Advantest 测试约 58%、JEOL+NuFlare EUV 制版约 91%,见 CSIS / CSET 与行业数据。https://cset.georgetown.edu/wp-content/uploads/The-Semiconductor-Supply-Chain-Issue-Brief-1.pdf

  10. 2026 财年日本设备厂商业绩创新高,Advantest 市值一度约二十年来首超东京电子(AI/HBM 测试需求),见行业报道,2026年。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  11. 极紫外光刻胶与东京电子涂胶显影机的配套耦合(材料+设备复合护城河),见 SemiAnalysis。https://newsletter.semianalysis.com/p/lam-research-tokyo-electron-jsr-battle

  12. 「当台积电建 2nm 工厂时,材料与相当部分工具来自日本」,见 Brookings, “The renaissance of the Japanese semiconductor industry.”。https://www.brookings.edu/articles/the-renaissance-of-the-japanese-semiconductor-industry/

  13. 日本通产省牵头的 VLSI(超大规模集成电路)联合攻关计划对 1980 年代日本半导体崛起的作用,见 NBER 与产业史综述。https://www.nber.org/system/files/chapters/c8717/c8717.pdf

  14. 尔必达由 NEC 与日立 DRAM 业务 1999 年合并而成、2012 年破产后被美光收购,见 Nippon.com, “Elpida and the Failure of Japan Inc.”。https://www.nippon.com/en/currents/d00032/elpida-and-the-failure-of-japan-inc.html

  15. 日本在约 14 种最关键芯片材料类别中多数占有超 50% 份额,见 CSIS, “Japan Seeks to Revitalize Its Semiconductor Industry.”。https://www.csis.org/analysis/japan-seeks-revitalize-its-semiconductor-industry

  16. 2024 年全球半导体材料市场约 675 亿美元,见 SEMI。https://www.semi.org/en/semi-press-releases/2024-global-semiconductor-materials-market-posts-67.5-billion-dollars-in-revenue-semi-reports

  17. 日本半导体设备协会(SEAJ)预计本国设备销售创纪录,见 SEAJ 预测与行业报道,2026年。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  18. 1986 年《美日半导体协定》要求日本停止倾销并为外国芯片争取日本市场份额,见 NBER。https://www.nber.org/system/files/chapters/c8717/c8717.pdf

  19. 材料供应商的「锁定效应」(晶圆厂围绕特定材料调好工艺后更换代价极高)巩固在位者地位,见 ITBusinessToday / CEPA 行业分析。https://arxiv.org/pdf/2509.18768

  20. 中国材料国产替代在成熟环节(靶材/CMP/特气/8 英寸硅片)取得突破、在最深环节(EUV 光刻胶/掩膜基板/ABF/电子级多晶硅)近乎空白,见本书第三至七章来源汇总与行业研报。https://www.stcn.com/article/detail/3530439.html

补不上的最深一层:去风险的极限

过去几年,「去风险」(de-risking)成了各国对华、对供应链政策的关键词。美国通过了《芯片法案》,欧盟通过了《芯片法案》,日本、韩国、印度都拿出了大笔补贴。钱不是问题——问题是钱去了哪里。

答案是:绝大多数去了建晶圆厂。1美国《芯片法案》约 520 亿美元的盘子,核心是补贴台积电、英特尔、三星、美光在美国建厂;欧盟《芯片法案》也以扩大本土晶圆产能、争取全球份额为目标。19流向最上游的材料与化学品的钱,少得多。

这并不奇怪。第九章讲过的逻辑在这里再次生效:晶圆厂是一个醒目、可见、能剪彩、能写进政绩的目标——一座几百亿美元的工厂,几千个就业岗位,地方政府和政客都看得见。而一种几亿美元市场的化学品,既不起眼、回报又慢、还分散在几十个细分里,很难成为政策聚焦的对象。智库布鲁盖尔(Bruegel)的一句话点得很准:只盯着晶圆厂,是「把价值链的一部分误当成了全部」。2

于是出现了一种结构性的错配:最该被「去风险」的、最深的材料层,恰恰是政策最少触及的一层。

欧盟自己已经承认了这个问题。

2025 年,欧洲审计院评估了欧盟第一版《芯片法案》,结论相当不客气:它「不太可能足够」,那个「2030 年拿下全球两成芯片产能」的目标「很不可能」实现。3更值得注意的是补救方向:正在酝酿的《芯片法案 2.0》,明确要把范围从单纯的晶圆产能,扩展到设备、材料、先进封装。4这是一个迟来的承认——第一版漏掉了上游,而上游恰恰是最难补、也最该补的地方。

欧盟从「只建厂」转向「也要管材料」,本身就印证了这本书的论点:材料层是被去风险政策系统性忽略的一层,直到撞了墙,才被重新看见。

就连材料底子最厚的日本,它的政策钱,也是「晶圆厂形状」的。

日本经济产业省同时押了两个方向。一个是高风险的赌注 Rapidus——一家用 IBM 技术、瞄准 2 纳米、计划 2027 年量产的新公司,建在北海道;到 2026 年,日本政府对 Rapidus 的累计研发支持已达约 2.35 万亿日元。5另一个是低风险的稳妥——补贴台积电在熊本建厂(JASM),做成熟节点。6

注意:这两笔大钱,押的都是制造——一个是先进制程,一个是成熟产能。即便在材料底子全球最厚的日本,政策的注意力和预算,仍然被「建厂」这个醒目目标吸走。材料企业(比如富士胶片)被接入了 Rapidus 的研发配套,但政策的主轴,依然是 fab 形状的。7这从反面再次说明:材料层的「去风险」之难,难到连最有条件去做的国家,都没把主要资源放在那里。

要看清「材料去风险」到底能补到什么程度,中国是最大、也最值得细看的样本。本书前面各章已经分材料讲过中国的国产替代,这里把它汇总成一张总图——而这张总图的形状,是一个哑铃。

哑铃的一头,是中国真实赢下了的环节,这些不是 PPT,是有出货、有营收、有客户的:

哑铃的另一头,是中国仍近乎空白的环节:极紫外光刻胶(约零)、极紫外掩膜基板(约零)、高端半导体掩膜版(约百分之三)、12 英寸先进逻辑与存储级硅片(国产化约一成)、ABF 介电膜(约零)、电子级多晶硅(造不出 11N)。12

两头之间的分界,前面几章已经反复指认过:能补上的,是工程门槛、认证门槛相对低一档、且中国有庞大成熟产能可练兵的环节;补不动的,是纯度变态、认证漫长、绑定在中国被挡在门外的极紫外生态里、或依赖几十年化学家底的环节。这条线不是努力划出来的,是材料本身的结构划出来的。

还要补上一个不能回避的现实:中国的国产替代,2025 年普遍是「量增价跌、企业亏损」的状态——硅片企业大多亏损,光刻气打价格战,毛利承压。13产能上得去,不等于赚得到钱,更不等于补上了最难的那一头。

谈中国的国产化,有一个数字必须澄清,否则整幅图会被读错:70%。

「中国制造 2025」为集成电路整体设定过自给率目标——2020 年达到 40%、2025 年达到 70%。14这是一个目标,不是已经实现的现实。第三方机构(如 IC Insights)测算,2020 年中国芯片自给率约为 16%,若剔除在华的外资工厂,约为 6%——离 70% 还很远。15具体到材料这一层,整体国产化率大约在 15% 到 25% 之间(以中低端为主),高端材料则普遍低于 10% 到 15%。16把「目标」当成「现实」来引用,是关于中国半导体最常见的误读之一,本书在每一处都把两者分开。

为补上这一层,中国动用了巨大的资源。国家集成电路产业投资基金(俗称「大基金」)三期在 2024 年 5 月成立,注册资本约 3440 亿元,超过一期和二期之和;其最大股东是财政部,六大国有银行也首次共同参与。1720而一个意外的加速器,是出口管制本身——美国的实体清单和出口限制,反而逼着中国下游晶圆厂更主动地验证、采用国产材料,客观上加快了成熟节点的国产替代。18这是材料卡点的一个回旋镖效应:卡得动高端,却也催熟了对方的中低端。

但要诚实:钱和决心,能买来成熟环节的替代,买不来最深一层的突破。大基金三期再大,也改变不了第九章讲的那些结构性障碍——隐性 know-how、认证墙、市场太小、纯度太高。中国在材料层走的路,恰好和第十章的日本相反:日本是从制造顶端往下退守到材料,中国是从制造端往上游硬补。两条路在中间相遇的地方,就是那条「工程能补、化学家底难补」的分界线。

把全书收到这里。

为什么「去风险」在材料层最难补?因为它撞上了双重障碍。第一重是政策的:钱被「建晶圆厂」这个醒目目标吸走,最该补的最深一层反而被冷落——美国如此,欧盟撞墙后才回头,连日本也如此。第二重是结构的:就算把钱投向材料,第九章讲的那些障碍——不可编码的 know-how、以年计的认证、太小的市场、太高的纯度——也让钱难以快速变成能力。两重障碍叠加,材料层就成了整条供应链里最深、也最补不上的一层。

这本书没有一个温暖的结尾,因为现实没有提供。材料卡点是一种结构,杠杆来自集中度,而集中度不是一夜形成的,也不可能一夜分散。各国的「去风险」会继续,中国的国产替代会继续,成熟环节会一个个被补上,但最深的那几样——极紫外光刻胶、掩膜基板、ABF、电子级多晶硅——在可见的将来,大概率仍会握在少数人手里。

所以留给读者的,不是一个答案,而是几个仍然敞开的问题:当一座上百亿美元的工厂可以被一种几亿美元的材料卡住,这种脆弱该如何被治理?当「集中度即杠杆」是一种谁掌握就能用的通用力学,分散它是否真的可能,又要付出多大的代价?而当所有人的目光都盯着塔尖的光刻机和代工厂时,还有多少像这一层一样深、一样隐形的卡点,根本没有被看见?

这本书能做的,是把晶圆厂之下那层最不被正眼看的东西,摊开在光里。看清楚了,才谈得上下一步。


参考文献

  1. 美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》补贴绝大多数流向晶圆厂建设而非上游材料,见 CSIS, “A World of Chips Acts” 与 Bruegel 分析。https://www.bruegel.org/analysis/revamping-europes-chips-strategy-indispensability-not-self-sufficiency

  2. 布鲁盖尔(Bruegel):只聚焦晶圆厂「把价值链一部分误当成全部」,见 “Revamping Europe’s chips strategy.”。https://www.bruegel.org/analysis/revamping-europes-chips-strategy-indispensability-not-self-sufficiency

  3. 欧洲审计院(2025)评估:第一版《芯片法案》「不太可能足够」,2030 年 20% 份额目标「很不可能」,见欧洲审计院报告及报道,2025年。

  4. 欧盟《芯片法案 2.0》将范围扩展至设备、材料、先进封装,见 CSIS / EETimes 相关报道,2025—2026年。https://www.csis.org

  5. 日本对 Rapidus(2nm、IBM 技术、北海道、2027 量产目标)累计研发支持至 2026 年约 2.35 万亿日元,见 Rapidus 官方与报道。https://www.rapidus.inc/en/news_topics/information/

  6. 日本补贴台积电熊本厂(JASM)做成熟节点,见相关报道与 METI 资料。https://www.trade.gov/country-commercial-guides/japan-semiconductors

  7. 材料企业(如富士胶片)接入 Rapidus 研发配套,但政策主轴仍为建厂,见行业报道。https://www.rapidus.inc/en/news_topics/information/

  8. 江丰电子全球第二大溅射靶材供应商、90–28nm 全面量产、供货台积电/中芯/SK 海力士,见江丰电子 2025 半年报。https://static.cninfo.com.cn/finalpage/2025-08-26/1224570108.PDF

  9. 安集科技为中芯/长江存储第一抛光液供应商、全球份额约 13%;鼎龙打破抛光垫国外垄断,见安集与鼎龙 2025 年报道。https://finance.sina.com.cn/tech/roll/2026-04-20/doc-inhvczzy6816394.shtml

  10. 华特气体五十多项进口替代并获 ASML 认证;中船特气三氟化氮/六氟化钨产能领先,见华特气体 2024 年报与中船特气披露。https://static.cninfo.com.cn/finalpage/2025-04-10/1223044748.PDF

  11. 中国 8 英寸硅片国产化率已过半,见行业研报,2024—2025年。https://finance.sina.com.cn/stock/relnews/cn/2025-02-27/doc-inemwynh7120899.shtml

  12. 中国近乎空白环节:极紫外光刻胶≈0、极紫外掩膜基板≈0、高端掩膜版约 3%、12 英寸先进硅片约 10%、ABF≈0、电子级多晶硅未掌握,见本书第三、五、六、七章来源汇总。https://www.stcn.com/article/detail/3530439.html

  13. 中国半导体材料国产替代 2025 年普遍「量增价跌、企业亏损」,见证券时报与行业报道,2025年。https://www.stcn.com/article/detail/1689501.html

  14. 「中国制造 2025」为集成电路整体设定 2020 年 40%、2025 年 70% 自给率目标(属目标,非已实现),见政策文件与 kr-asia 分析。https://kr-asia.com/made-in-china-chip-drive-falls-far-short-of-70-self-sufficiency

  15. IC Insights 测算 2020 年中国芯片自给率约 16%、剔除在华外资厂约 6%,见 kr-asia。https://kr-asia.com/made-in-china-chip-drive-falls-far-short-of-70-self-sufficiency

  16. 中国半导体材料整体国产化率约 15%–25%(以中低端为主)、高端普遍低于 10%–15%,见行业研报综合,2024—2025年。https://finance.sina.com.cn/stock/relnews/cn/2025-02-27/doc-inemwynh7120899.shtml

  17. 国家集成电路产业投资基金三期 2024 年 5 月成立,注册资本约 3440 亿元(超一、二期之和),见第一财经。https://www.yicai.com/news/102126402.html

  18. 美国出口管制与实体清单客观上加速中国成熟节点材料国产替代,见 CRS 报告(2025)与 CETAS/CSET 评估。https://www.congress.gov/crs_external_products/R/PDF/R48642/R48642.1.pdf

  19. 美国《芯片与科学法案》半导体激励约 520 亿美元、核心为补贴本土建厂,见 CSIS, “A World of Chips Acts” 与相关报道。https://www.csis.org

  20. 大基金三期最大股东为财政部、六大国有银行首次共同参与,见证券时报与第一财经,2024年。https://www.yicai.com/news/102126402.html

附录:田野调查建议

一 · 需要田野才能从 C 级升到 A/B 级的核心判断

以下判断在书中以较弱措辞或区间呈现,因为公开资料只能支撑到这个程度;它们正是田野最有价值的着力点。

二 · 值得访谈的人(按「可达性 × 重要性」排序)

不点名具体个人,按角色与位置描述:

三 · 值得进入的场域(按「可观察密度 × 信息独占性」排序)

四 · 需要通过田野渠道获得的数据集

五 · 需要私域观察才能解码的「内部话语」

六 · 已知边界与诚实声明

这本书能告诉读者的,是材料层的结构:哪几种材料是真正的单/双源咽喉,它如何被武器化,日本主导的由来,以及各国国产替代与去风险的成效和极限。这些都能用公开资料扎实地讲清楚。

它不能告诉读者的,是材料层的幽微之处:每座 fab 配方级的单源真相、每份长约的价格、每条国产产线的真实良率。这些藏在商业机密和私域里,公开资料触不到——书中凡涉及此处,都已用弱措辞、标注证据等级,或老实说成「线索」「待确认」。

把这条边界讲清楚,既是对读者负责——你读到的哪些是定论、哪些是线索,本书始终分开;也是给后续研究者留的路:上面这些田野方向,每补上一条,就能把这层最深、最隐形的卡点,再往清楚里推一步。


参考文献

  1. 本书的 desk-first(公开资料优先、田野后置)方法,参见证据分级与交叉核证的整体处理;相关产业数据的权威入口见 SEMI。https://www.semi.org

  2. 关键矿产与材料对外依赖的量化方法,参见 USGS Mineral Commodity Summaries 2025。https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025.pdf