编者按：本文来自微信公众号 半导体行业观察（ID：icbank），作者：邵逸琦，创业邦经授权转载。
作为全球半导体产业的重要一环，日本最擅长的就是材料与设备领域，整个半导体生产制造环节，都少不了日本企业的身影。
但让人感到惊讶的是，在那些专门从事半导体行业的企业之外，还有许多原本并不直接参与半导体行业的日本企业悄悄开启了自己的跨界，在主业之外涉足半导体生产制造。
为什么它们要进入与其主业看似不相关的半导体领域？它们又是如何利用自身资源与技术积累取得突破的呢？让我们来详细了解一下。
巨头的“不务正业”
相信许多人对TOTO这个名字不会感到陌生，作为日本最大马桶制造商，其马桶相关产品畅销全球，截至2022年8月，TOTO推出的卫洗丽(包括智能马桶一体机和智能马桶盖)全球出货量突破6000万台，是马桶界当之无愧的霸主。
但许多人并不了解的是，这位马桶霸主在半导体行业同样拥有着广阔业务，其在陶瓷上积累的技术同样可以应用于芯片之中。
TOTO与半导体的渊源可以追溯到 1980 年代，当时它为半导体行业开发了高性能精细陶瓷，虽然这类陶瓷坚硬但易脆，但TOTO凭借着从马桶制造中积累的成型和烧制等技术能力，能够非常轻松地生产具有抗裂性的均匀材料。
这一材料最终成为了如今TOTO为芯片制造设备提供的主要产品——静电卡盘（e-chucks），这种装置用于在电路蚀刻过程中固定硅片，同时保持硅片的温度分布均匀。
制造先进存储器芯片可能需要在单个芯片上堆叠超过100层存储单元。“随着工艺环境变得更加苛刻，静电卡盘需要更加耐用，”名古屋大学低温等离子科学中心教授关根诚（Makoto Sekine）表示。
据了解，TOTO是从卫浴业务中找到问题答案的，其曾使用高精度显微镜检查马桶表面的小缺陷，以减少污垢附着，当这一技术应用于静电卡盘时，可以更容易发现零部件上的化妆粉等异物颗粒。
不过，TOTO这一业务此前一直处于亏损状态，直到 2022 财年才实现了利润的大幅增长。
为了提高竞争力，TOTO在2020年斥资约118亿日元，在日本大分县的生产中心建造了一座生产设施。从2020年4月到2024年4月，其将陶瓷生产相关人员增加了约20%，并计划进一步扩充。
其预计，2024 财年陶瓷部门的营业利润将达到 200 亿日元（1.3 亿美元），营业利润率接近 40%，远高于公司整体预计的 7%。该公司的目标是在 2026 财年达到 250 亿日元，并扩大其投资组合，以帮助稳定业务。
让人感到惊讶的是，TOTO并未局限于静电卡盘这一种产品，随着半导体3D堆叠技术的发展，对基底工艺提出了新的需求，这家日本公司也开始将目光投向下游工艺，例如切割和封装等。
“未来，陶瓷将在更多的下游加工设备中得到应用，”TOTO陶瓷业务规划部经理龟岛淳司（Junji Kameshima）表示。
与TOTO类似的还有鼎鼎大名的日本味之素，作为以调味品起家的公司，其产品却在半导体行业中获得了近乎垄断的地位。
在几年前的新冠疫情来临之际，餐饮业受到了巨大打击，味之素的香料和酱料业务陷入困境，但它作为芯片行业的薄膜供应商的意外副业却迎来了高速发展。
“人们使用的大多数台式机和笔记本电脑内都含有 ABF，”该公司化学产品负责人表示，他指的是“味之素累积膜”。ABF 是一种薄复合材料，用于将处理器连接到称为基板的基层，形成芯片封装的一部分，将芯片连接到主板并保护芯片免受损坏。
一百多年来，味之素一直致力于生产调味品、汤底、干汤和冷冻食品等产品，尽管如今味之素通常使用甘蔗和木薯等天然原料来制作调味品，但在历史上，味之素曾通过化学合成生产产品，从而实现更精确的批量生产，这也为它涉足半导体行业埋下了伏笔。
味之素和ABF的故事始于1970年代，当时味之素停止了化学生产，转而开始研究一些副产品的应用，而在同一时间，半导体行业正在进入下一个发展阶段，墨水是当时首选的载板基材，但将其涂布和干燥会减慢生产速度，吸引杂质并产生对环境有害的副产物，因而印刷电路板制造商亟需寻找更好的绝缘材料。
这种材料需要满足许多要求，例如良好的附着力和耐热性以及不导电性，它还必须价格低廉且易于处理。在对蛋白质和氨基酸（关键调味料成分）进行研究时，味之素研发团队发现副产物可以做出拥有极高绝缘性的树脂类合成材料，于是创造出了一种具有高耐用性，低热膨胀性，易于加工和其他重要特征的热固性薄膜，该膜被命名为ABF。
1996年，英特尔与味之素联系，寻求使用氨基酸技术开发薄膜型绝缘子，这两家企业合作研发出了FC-BGA（Flip Chip Ball Grid Array），最终让ABF成为了CPU FC-BGA产品的主要方案。
2008 年至 2016 年间，ABF 的销量一度处于停滞状态，部分原因是智能手机芯片并未使用 ABF，但随着疫情推动个人电脑的需求激增，以及云计算数据中心和 5G 网络基站的建设热潮，ABF膜再度迎来了高速发展。
根据调研机构的数据，2023年全球ABF市场价值为4.825 亿美元，预计到2030年将达到8.454亿美元，在2024-2030年预测期内复合年增长率为 7.8%，其中味之素占据了近99%的市场份额。
对于TOTO和味之素这样的大型企业来说，通过主营业务发展得到的半导体业务正在推动着它们的多元化发展，不把鸡蛋放进一个篮子里，是这些大型企业的经营智慧。
造纸企业的生存之道
而在早期就已涉足半导体的企业之外，一部分传统企业同样把注意力放在了利润颇丰的半导体行业上，凭着过往技术积累，尝试开拓新业务。
日本的造纸行业就有不少这样的例子。日本作为全球第四大纸张生产国，2019年产量达2600万吨，占全球总产量的近10%，其造纸业居第三，产业链覆盖林业、木材加工、造纸及印刷等环节，尤其在特种纸和高端文化用纸领域具有显著优势。
但近年来，传统绘图纸、新闻纸等因电子化趋势需求持续萎缩，以及中国等新兴市场在产能和技术上的快速追赶，开始让日本造纸企业谋求新的出路。
成立于1893年的造纸巨头王子控股，就在近日宣布开展面向2纳米以下芯片的材料业务，其开发出了使用木质成分的光刻胶（感光材料），目标是到2028年实现商业化。
“王子控股的根基是森林资源，但传统造纸业务呈现出下滑态势。将向造纸以外的业务转型”。社长矶野裕之在2024年12月召开的投资者关系（IR）说明会上如此表示。王子控股开发出了以木质中提取的成分为原料的“生物质光刻胶”。目标是到2030年代实现100亿日元的年销售额。
据了解，目前主流的“化学放大型”光刻胶被认为在形成微细电路上存在局限性。而王子控股开发出了来源于木质的光刻胶，并已确认达到了2纳米以下半导体工艺所要求的性能，其还具有环境负荷小的优点。
此前要将来源于木质的素材用于半导体材料，需要解决去除杂质的课题，植物中含有的金属成分能导电，是半导体制造方面的大敌。王子控股在研究把生物质应用于医药品和食品领域的过程中积累了经验，通过改进去除杂质的提炼技术克服了这一难题。
无独有偶，另一家日本造纸巨头大王制纸也宣布了进军半导体行业的决定。
作为一家传统的纸制品生产商，大王制纸成立于1943年，长期以来主要专注于生产纸张、纸制品、包装材料等产品。然而，随着市场环境的变化和对新业务增长机会的需求，大王制纸开始了逐步的转型，逐步从传统的纸制品制造商转型为多元化产业集团。
据了解，大王制纸通过其在纸张、薄膜技术领域的积累，逐步开发出半导体制造所需的特种材料。例如，光刻胶支持膜、电子功能膜和封装材料等。这些产品广泛应用于全球半导体制造商和封装测试企业，特别是在精密封装、高端集成电路(IC)和功率半导体领域。
需要注意的是，2023年6月21日，大王制纸宣布将与东北大学、东京大学、产业技术总合研究所(AIST)合作，开始开发使用纤维素纳米纤维（CNF）的半导体材料。以东北大学研究小组对CNF半导体特性的研究成果为基础，目标是将新型生物基半导体商业化。
CNF 是一种将木材和其他来源的植物纤维分解并细磨至纳米尺寸（十亿分之一纳米）制成的材料，它重量轻、强度高、保水性优良，其用途正在扩大到各种应用，包括汽车零件和日常用品。
东北大学的研究显示，CNF具有适合于控制电力系统的特性，例如直流/交流、开关效应、整流特性，而大王制纸能够利用旗下以机械解纤法制造的CNF水分散体「ELLEX-S」与AIST共同展开薄膜、片材加工等方面的应用开发。
除了以上两家外，还有成立于20世纪初的巴川制纸，也已加入到了半导体市场之中。巴川制纸此前利用其电性能评估技术、造纸技术、粉末技术、涂料技术和粘合剂/粘合技术创造了众多产品，但近年来，巴川制纸因原有事业利润低迷，增长陷入停滞，因此不断精进造纸、粉体、涂料、粘合剂/粘接技术，扩充控制热、电、电磁波的iCas产品群，并开发符合以环境为主的SDGs的Green Chip品牌产品，将事业范围扩展至高功能材料领域，追求企业转型。
据了解，目前，巴川生产的一些纸质材料被用作光刻过程中需要的特殊材料。例如，巴川纸业研发的光刻胶（photoresist）相关的膜材料用于微型化的半导体芯片制造。这些材料帮助制造高精度的芯片图案，并确保芯片的微小结构得以精确复制。
此外，巴川在半导体封装领域也有布局，其专门生产的材料可用于封装过程中的防护、散热和绝缘，其开发了适用于半导体制造的膜材料，这些材料被广泛应用于各类电子产品的制造中，值得一提的是，它还提供了用于半导体测试过程的材料，如测试探针、电气连接板等，这些材料在半导体芯片的质量控制、验证和测试过程中非常关键。
对于日本造纸行业来说，不断的内卷促使它们寻找新的出路，而近年来高速发展的半导体行业无疑是一个最佳选择，通过对造纸技术的改造，生产出适合先进半导体的材料，让这些老牌造纸企业获得了新的活力。
更多新兴半导体企业？
从TOTO到味之素，再到王子控股，愈来愈多的日本企业参与到了半导体发展之中，上述的例子只是这股风潮中的冰山一角。
成立于1900年的日本知名印刷企业凸版印刷，主要业务包括印刷、包装、出版等。然而近年来，凸版印刷通过积极转型，逐步进入了更为高端和多元化的业务领域，尤其是在半导体、电子材料和功能性膜等领域的布局。
据了解，凸版印刷通过其强大的薄膜技术，开发了多种功能性膜材料，广泛应用于半导体和电子产业，这些材料具有高精度的表面处理和高耐热性，能够满足半导体、显示器、太阳能电池等领域的需求。
除了功能性膜材料外，凸版印刷还积极涉足半导体封装领域，为了符合环保法规，凸版印刷开发了不含铅的封装材料，符合全球对环保材料的需求，此外，凸版印刷的高密度封装材料也能满足精密度和可靠性的需求，应用于移动设备、汽车电子、医疗电子等领域。
靠化妆品和个护家护出名的花王成立于上个世纪，最早以肥皂起家，在这几年里也参与到了半导体行业之中，其推出了包括半导体清洗剂和键合材料的多款产品。
半导体生产过程中，晶圆需要经过多次清洗，以确保电路的高精度和低误差率，花王此前推出了一系列高效的半导体清洗剂，这些清洗剂能够有效去除晶圆表面的微小污染物和杂质，保证半导体器件的良品率。
除了清洗剂之外，今年1月，花王还开发出了用于下一代功率半导体的键合材料“亚微米铜粒子” ，并正在致力于量产。
据了解，银和铜具有较高的熔点，作为需要高耐热性的功率半导体的键合材料而备受关注。铜比银便宜，且键合层具有较高的热稳定性。而花王开发的铜颗粒与溶剂混合制成铜膏，用于连接半导体和电路板，它可以与从亲水性到疏水性的多种溶剂一起使用，即使在与银粘合材料类似的条件下加压和烘烤（10兆帕、260摄氏度）也能表现出较高的粘合强度。
目前花王已成功实现铜粒子的量产合成及精炼，并会根据未来的努力进一步扩大规模，其正正考虑以干粉或分散在溶剂中的浆料的形式提供该材料。
有意思的是，部分日本企业甚至开始向老牌半导体材料巨头发起了挑战，日本大型胶带特殊用纸生产企业LINTEC（琳得科）近年开始涉足制造先进半导体所需要的保护膜领域，而另一家日本材料企业AGC则开发出了用于制作精细电子电路的绝缘薄膜。
据了解，LINTEC开发出了保护半导体电路底版（光掩模）的“Pellicle（防护膜）”使用的新材料。Pellicle起到的作用是在半导体晶圆上绘制电路时，防止底版留下伤痕和附着灰尘。是提高该工序的生产效率不可缺少的构件。极紫外光（EUV）曝光设备用于制造电路线宽较为精细的半导体。要提高生产效率和实现精细化，需要提高光的输出功率，产生更高热量，因此需要提高Pellicle的耐热性。
而LINTEC通过使用在高温下不易发生化学变化和强度不易降低的碳纳米管（CNT），将耐热性提高到了使用多晶硅的传统产品的两倍以上。将在2025年度之前投资约50亿日元确立量产体制，与周边材料合计计算，争取几年内实现300亿日元的销售额。
AGC正在讨论涉足的是绝缘薄膜领域，其开发出了不使用传统环氧树脂材料的薄膜。绝缘薄膜是在多层化的半导体基板中细致通电所需要的材料。据称，AGC开发的产品提高传输性能，易于通电，可以降低面向通信标准“5G”等的高性能半导体的传输损失。该公司正与客户企业进行商谈，目标是2026～2027年左右实现商业化。
除了以上两家企业外，日本的东洋油墨SC控股也向半导体部件保护材料领域的美国大型化学企业陶氏(DOW)及德国大型日用品企业汉高(Henkel)发起了挑战。
与其他采用液体保护材料不同，东洋油墨的产品做成了薄膜状，其借鉴了以往积累的技术。这一技术以往用于折叠手机铰链部的薄膜，可以防止电磁波泄露。用液状保护材料进行加工时，需要在整个基板上涂布，而如果是薄膜，可以对每个部件进行保护。
随着台积电和Rapidus等企业开始投资设厂，日本在半导体材料领域迎来了更多新玩家，尽管过去并未直接参与到半导体行业之中，但它们凭着优异的技术积累，已然在这一市场中占据一席之地。
来自“不务正业”的成功
对于日本来说，“不务正业”的企业似乎正在创造半导体行业的另一种成功。
在全球半导体产业中，日本一直拥有着强大的技术积累和制造能力，尤其是在材料与封装领域，早已占据重要地位。随着全球半导体产业竞争的加剧，前文中所述的大量日本企业开始通过聚焦细分市场、利用自身的独特制造能力，实现了在跨界布局中的“杀手锏”。
不少日本企业涉足于材料市场，在这一领域中，它们能够运用其在制造工艺和精密控制上的优势，开发出在市场上具备竞争力的新产品，与传统行业的竞争相比，专注于新兴的利基市场，不仅降低了竞争压力，也能不断提升盈利能力。
它们的到来，也为日本的半导体产业注入了更多新鲜的技术力量，尤其是在特定材料的开发与应用上，能够确保未来日本在半导体制造中依旧具备独特的技术优势。
而于日本企业而言，专注于细分市场并利用自身的独特技术优势，早已成为保持行业竞争力的关键。在全球半导体产业竞争日益激烈的今天，那些“不务正业”的企业的积极参与，正为半导体产业带来更多的可能性与发展潜力。
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