《日经》诺奖得主天野浩：日本半导体的机会来了

台积电此前决定在日本建首座半导体工厂，要想让低迷的日本半导体产业重新复苏，日本能做的只有吸引实力雄厚的海外企业在国内建厂吗？日本运用此前在研发方面积累的经验，通过自力更生能实现什么样的目标？日本经济新闻（中文版：日经中文网）就此采访了2014年因开发出蓝色发光二极管（LED）而荣获诺贝尔物理学奖、目前从事半导体新材料开发工作的名古屋大学教授天野浩。

    天野浩

       记者：您获得诺贝尔奖至今已经8年。据悉使用与蓝色LED相同的材料“氮化镓（GaN）”有望开辟新的可能性。

       天野浩：一说起半导体材料，可能人们都会认为是硅材料。不过，硅材料有其适合的用途，也有不适合的，今后不适合的用途会越来越多。因为全球出现了碳中和（温室气体净零排放）的动向。这个领域备受关注的是化合物半导体。其中，氮气与镓结合生成的氮化镓将形成一个很大的市场。

       记者：硅和氮化镓有什么不同？

       天野：简单来说，硅具有在低电压、小电流条件下高效工作的性质。正因为这些原因，硅才以逻辑元件或存储器的形式用于个人电脑、智能手机的运算处理。

另一方面，今后高电压、大电流用途的需求将会扩大。包括纯电动汽车（EV）、手机基站、数据中心、可再生能源的蓄电和输配电系统。它们使用的电力供应半导体或者用来改变电压、频率的半导体，被称为功率器件，氮化镓适合用作这方面的材料。使用硅的话，电阻会导致很大的电耗，效率很差。

       记者：氮化镓已经投入使用了吗？

       天野：纯电动汽车大多还是使用硅类材料。原因有几个，主要原因是氮化镓难以量产。1990年代就开始了相关研究，花了很长时间才实现稳定生产出高品质的结晶。蓝光LED即便每平方厘米有1亿～10亿个“晶体缺陷”也能发光，但如果用于纯电动汽车的话，精度上需要将缺陷减少到1万个左右。

       记者：还需要很长时间才能实现量产吗？

       天野：从技术上来说，现在已经达到可以放心使用的程度。制造技术也没问题，剩下的课题就是找到商业化的承担者了。

       虽然长期共同开展研究工作的大型机电企业有很多，但商业化就是另外一回事了。量产需要数百亿～1000亿日元的投资，很难向前推进。还有一个原因是日本企业不像以前那样愿意冒险了。

       记者：日本政府以4000亿日元补贴吸引来了全球最大的半导体代工企业台积电（TSMC）。台积电半导体使用的是硅。

       天野：与硅相比，（氮化镓）应该投资少。要想开发有竞争力的纯电动汽车，使用氮化镓功率器件的也更容易实现差异化。电力损耗小并且器件本身也很小，因此可以实现系统整体的小型轻量化。大幅降低成本成为可能。

       记者：据悉中国大陆在关注化合物类的材料。

       天野：欧美也在做。日本拥有这些国家好几年都赶不上的技术经验。在材料领域日本有优势。在硅领域，日本与台湾、韩国及中国大陆的竞争激烈，今后难以反超。与其在后面追赶，不如在氮化镓新市场上领先。包括氮化镓在内，化合物类半导体的市场规模只有硅半导体的千分之一左右。但这也是千载难逢的好机会，如果日本国内企业能将其推广到全世界，那就太棒了。期待过去那种动物精神（Animal Spirits）。

       记者：您觉得纯电动汽车以外的市场会如何？

       天野：基站及数据中心的电源装置恐怕都会换成氮化镓。就拿数据中心来说，为了避免通信发生延迟，越来越多地设置在用户多的城市，这些地方大多不是寒冷地区，需要冷却装置。而使用氮化镓的话，即使没有空调也可以运行。比方说有一个硅创造出的经济圈，把它想成是用氮化镓来驱动，就容易理解了。不管是5G，还是‘Beyond 5G’，只要有氮化镓，就可以发挥能力。

       记者：拥有这么厉害的技术令人感到很惊讶，这也有可能促进日本恢复自信。

       天野：蓝光LED刚发明出来时，普及速度很慢。正在困扰之时，手机出现了。照明市场也扩大了。需求是跟社会活动相联系的。这次的机会是碳中和。在日本的能源结构中，火电占到75％。日本迫切需要转向可再生能源，到那时，整个国家需要的是什么材料？虽然日本的影响力一度下滑，但如果创造出新的东西，又会恢复活力。

       记者：很久以来一直有声音认为日本的研究能力劣化了。

       天野：劣化一词准不准确存在疑问。我觉得没必要悲观。从文部科学省统计的研究人员数量来看，大学、企业和公共机构的研究人员总数有所增加（2005～2007年平均与2015～2017年平均相比）。按照人口平均，也不逊色于其他国家。论文数量确实减少，但很可能是因为企业为了防止技术被剽窃而战略性地减少发表。大学论文数量仍跟以前保持一样。

       记者：您在著作中提出了“好的创新”一词，请您讲一下什么是好的创新？

       天野：从我成为研究人员那一刻起就在考虑这个问题。创新有“好的”和“坏的”，对社会有贡献的就是好的创新。让创新一直沉睡在大学里的话，就没有意义。就跟只是有钱未必有用一样，驱动经济才有意义。蓝光LED就做到了。

       从日本的现状来看，现金和存款占到家庭资产的5成以上，而美国则是投资占6成。美国没有欧洲美第奇家族那样的大富翁，因此形成了从很多人那里小额集资以用于投资的文化。日本的历史和文化跟欧美存在差异，日本如果坚持慎重投资的文化，很难创造活力。今后也要考虑这一点。期待实现通过投资来壮大日本经济的循环。

       记者：据悉您在让研究生院的学生体验创业。

       天野：我正在培养他们建立初创企业。开始至今已是第4个年头，有的学生在比拼业务模式的外部竞赛中拿到了奖金或直接创业。

       希望他们从学生时代就懂得冒险的意义。个人、企业和国家都是风险承担者，研究人员今后也应该拥有商业思维，具备判断风险的能力。只会闷头搞研究已经过时了。

       记者为日本经济新闻（中文版：日经中文网）评论员 中山淳史

       天野浩：1988年修完名古屋大学研究生院工学研究科课程。2010年就任该大学研究生院工学研究科教授，2015年至今担任该大学未来材料与系统研究所教授。2014年因“发明高亮度、可实现节能白色光源的高效率蓝色发光二极管”与赤崎勇（已故）、中村修二共同获得诺贝尔物理学奖。因崇拜比尔·盖茨而进入研究领域。现年61岁。

来源：日经