日本獨霸世界的新材料產業

盤古論今2020

優質創作者

2019年，日本經濟總量為5.18萬億美元（IMF數據），排名世界第三，超過德國、印度、英國，是法國的1.87倍； 日本人均GDP為40802美元（IMF），甚至是咱們10121美元的約4倍左右。

雖然日本經濟發展停滯了20年，但其科技水平及科技實力上仍然是十分強大的，特別是某些領域其實力水平仍然處於世界領先。

公元645年，日本開始向中國唐朝學習各種先進技術，進行大化改新。12世紀後期，天皇皇權旁落，進入幕府統治時代。
19世紀50年代中期，歐美列強侵入迫使日本放棄“閉關鎖國政策”，簽訂一系列不平等條約，日本人民展開了反對侵略、反對幕府統治的鬥爭，1868年，明治天皇重新掌權，並且鼓勵向歐美列強學習先進技術，開始了歷史上著名的明治維新。

值得一提的是，明治維新讓日本國力迅速崛起，通過學習西方先進技術，"脫亞入歐"，改革落後的封建制度，走上了發展資本主義的道路，日本利用日趨強盛的國力，逐步廢除與西方列強簽訂的不平等條約，收回國家主權，擺脫了淪為殖民地的危機，成為亞洲唯一能保持民族獨立的國家。

"明治維新"後，日本經過20多年的發展，綜合國力日漸強盛，先後廢除了幕府時代與西方各國簽訂的一系列不平等條約，重新奪回了國家主權，最終走進了近代化。可以說，"明治維新"是日本歷史的重要轉折點。日本從此走上獨立發展的道路，並迅速成長為亞洲強國，乃至世界強國。

日本二戰投降後，美國派軍隊占領日本。1947年，頒布新憲法，由天皇制國家變為以天皇為國家象征的議會內閣制國家。戰後大力發展經濟，奉行“重經濟、輕軍備”路線，於20世紀60年代末一躍成為遠東第一大經濟強國。現如今是僅次於美國、中國的世界第三大經濟體。

下面介紹一下日本新材料產學研政的現狀。

日本的10大新材料政策。
日本政府曾經發布過《日本產業結構展望2010》的報告以新成長戰略為指導，將包括：高溫超導、納米、功能化學、碳纖維、IT 等新材料技術在內的10 大尖端技術產業確定為未來產業發展主要戰略領域，就相關領域的現狀和問題、發展方向進行了分析，並提出了相應的行動計劃。

新材料產業，被國際上認為是21世紀最具發展潛力並對未來發展有著巨大影響的產業。日本是新材料生產技術最先進的國家。
日本政府十分重視新材料技術的發展，重點把開發新材料列為國家高新技術的第二大目標，因此，日本材料企業在全球新材料產業界形成一枝獨秀領先局面。

日本內閣會議於2016年1月22日審議通過了《第五期科學技術基本計劃(2016-2020)》，日本政府未來5年將確保研發投資規模占GDP比例的4%以上。

日本機械制造工業長期保持世界先進水平與其發達的材料產業密不可分。比如日本在新材料占有率方面，日本的新材料產業憑借其超前的研發優勢、研發成果、實用化開發力度，在環境、新能源材料全球市場占據絕對的優勢地位。

日本擁有了全球領先的代表性新材料企業：比如京瓷株式會社；三井化學株式會社(Mitsui Chemicals)等；

重要的是日本還擁有了享譽世界的代表性大學：1）東京大學。東京大學共培養了十六名總理大臣、二十一名(日本)國會議長，十三名富比世500大企業首席執行官。十一名諾貝爾獎得主、六名沃爾夫獎得主、一名菲爾茲獎、三名羅伯·柯霍獎、四名蓋爾德納國際獎及四名普立茲克建築獎得主。2）名古屋大學。
是一所日本頂尖、世界一流的著名研究型國立綜合大學，是日本中部地區最高學府。根據2018QS世界大學排名顯示，名古屋大學世界排名第116名。截止目前，名古屋大學共培養出6名諾貝爾獎得主、1名菲爾茲獎得主。

日本的材料學已成為最頂尖技術。
材料學的水平將極大程度決定了一個國家的最高科技水平。比如最先進的裝甲車必需優質材料；最先進的導彈之外殼必需采用極優質材料。特別是飛機發動機葉片更需要出色而優異的新材料。再比如最高精尖的軍用雷達半導體元器件也需要優中選優的材料。

在新材料方面，日本已經遠遠領先最發達國家美國非常大的身位，剩下的包括俄羅斯及歐洲發達國家之類也和日本遠遠不在一個檔次。比如在最高精尖的三種材料技術方面： 1）制造洲際彈道導彈噴管和殼體以及飛機骨架——高強度碳纖維材料； 制造最高性能主動相控陣軍用雷達的——寬禁帶半導體收發組件材料； 制造最新式渦輪發動機渦輪葉片的——高性能單晶葉片。

日本在這三種頂級科技方面遙遙領先，讓地球上其他國家望其項背。

首當其沖的是——最新型渦輪發動機葉片的五代單晶材料
。由於渦輪葉片工作環境非常惡劣，需要極度高溫高壓之下仍然保持數萬轉的極高轉速，因此，對於高溫高壓下的抗蠕變性能的條件及要求是十分苛刻的。當今科技最優的解決手段就是讓晶體約束朝一個方向伸展，相比於常規材料來說無晶界，這樣就大大提升高溫高壓下的強度和抗蠕變性能。

世界上單晶材料共有五代。越到最後一代，就越根本看不到老牌發達國家美國和英國的影子，軍事超級大國俄羅斯更不在話下。假如四代單晶還有法國能夠勉強支撐的話，而第五代單晶技術水平就只能是日本的天下。因此，全球最頂級的單晶材料就是日本研發的第五代單晶TMS-162/192，日本已成為全球唯一一個能制造第五代單晶材料的國家，在世界市場上具有絕對的話語權。

再拿美國F-22和F-35使用的F119/135發動機的渦輪葉片材料CMSX-10三代高性能單晶作為對比，通過比較數據如下，三代單晶的經典代表CMSX-10的抗蠕變性能是：1100度，137Mpa，220小時。這已是西方發達國家最頂級水平了。

反觀日本，其第五代的TMS-162，在相同條件之下，第五代的TMS-162壽命高達959小時，甚至於接近1000小時壽命，相比於美國材料的使用壽命高達4倍有餘，令人震撼。

再比如世界傳統材料學和發動機技術的歐洲最頂尖水平公司——英國著名的發動機公司羅爾斯·羅伊斯（RR），也是歐洲最大的航空發動機企業，旗下產品包括航空發動機、船舶發動機以及核動力潛艇的核動力裝置，其中航空發動機是世界久負盛名的拳頭產品，它研制的各種航空發動機廣為世界民用和軍用飛機所采用。

即使這樣一家全球技術最頂尖公司，在日本的新材料面前只能選擇膜拜及臣服。英國RR甚至於大批進口日本的單晶材料用於制造自己的世界先進的Trent渦輪風扇發動機。日本的新材料技術，讓很多國家離不開它，離開了就寸步難行，要麼使用性能差一點的材料去替代，而對於追求品質的歐洲發達國家根本不現實，寧願去花大價錢買日本的新材料，這樣用的放心也省心，因為十分“恐怖”的使用壽命放在那裏。

其次是日本領先世界的碳纖維材料。
碳纖維由於質量輕，強度高而被軍工產業視為制造導彈、尤其是最頂尖洲際彈道導彈的最理想材料。比如美國的“侏儒”導彈是美國的小型固體洲際戰略導彈，能夠在公路上機動，以提高導彈的射前生存能力，主要用來打擊導彈地下井。該導彈也是目前世界上最早采用全程制導的洲際戰略導彈，其中用到了日本的新材料及技術。

比如美國的“三叉戟II”D-5型潛射導彈，是由洛克希德馬丁公司研制。該彈1990年服役，主要裝備了“俄亥俄”級核潛艇，每艇載彈24枚，曾經是世界上最先進的潛射彈道導彈。“三叉戟II”D-5，射程更遠，命中精度更高。每枚導彈最多可載12枚分導式彈頭，後來根據美俄間的協議，改為限載8枚，可分別攻擊8個目標，采用星光慣性制導系統。它打擊諸如地下導彈發射井、加固的地下指揮所等堅固目標的能力要比“三叉戟I”導彈提高3至4倍，因而被譽為美海軍戰略核力量的“驕子”。此導彈采用了日本的新複合材料。

再比如法國M51的新式洲際彈道導彈，M51潛射彈道導彈曾經是法國原子能軍需事務局和法國原子能總署研制的新一代戰略核導彈。導彈上安裝電力噴嘴調節器、慣性制導與天文制導系統，展開式減阻帽能夠降低發射後的空氣阻力;它的整流罩由複合碳基材料制造。至少到2030年，以M51導彈為主體的海基核力量將成為法國核力量的主體，可鞏固法國在歐洲防務獨立中的領導地位。法國的導彈同樣采用了日本的複合新材料。

筆者想提醒的是，以上先進的戰略導彈無一例外都采用碳-碳和碳-樹脂複合材料用於制造洲際導彈的殼體和噴管。在這項技術上日本同樣是世界領先水平。

碳纖維主要分為兩類：高強度和高拉伸模量。比如日本東麗公司的T1000強度高達7060mpa，其拉伸模量在高強度碳纖維中也非常高（甚至達到了284Gpa），這些技術指標都遠遠超過了美國IM9的最高水平。

碳纖維有機複合材料，在當今飛機上獲得了十分廣泛的應用。軍事大國俄羅斯對於這種材料的研究及應用時間要晚一些，基本上是在上世紀70年代才開始開始研發的。前蘇聯國家石墨結構材料研究所、前蘇聯聚合物纖維研究所，全俄航空材料研究院，能夠生產出拉伸強度2500～3000MPa、拉伸模量250GPa的高強度碳纖維，以及模量400～600GPa的高模量碳纖維。此後，又研發出4000～5000MPa的中模量碳纖維。雖然如此，俄羅斯的碳纖維產品在性能及水平上仍然遠不如日本的技術水平先進。

從高強度纖維產品觀察，俄羅斯的YKH、BMH比世界上通用的T300大約要低1000Mpa。俄羅斯高模量纖維400～600GPa差不多與日本M40J、M60J相近。但是在中模碳纖維方面與美國的T800H及T1000G有一定技術差距，在模量相同的條件下，美國的強度大約高出 500～1000MPa。

綜上所述，俄國人制造出最強的水准在5000mpa之內封頂，和日本美國完全不在一個檔次上，而且這還是俄羅斯的實驗室的水平。

在全球碳纖維生產制造廠家中，日本擁有著名的東麗、東邦和三菱3家頂尖公司，他們代表了世界最頂級技術水平。

中國在碳纖維的質量、技術和生產規模與國外差距是很大的，特別是高性能碳纖維技術完全被歐美發達國家所壟斷甚至封鎖。我們雖經過多年研發及試生產，至今尚未掌握高性能碳纖維的最核心技術，所以碳纖維要實現國產化仍然需要時間。值得一提的是，我們的T800級別的碳纖維曾經只能在實驗室裏生產。而日本技術遠超T800及T1000碳纖維造已占領市場並大量制造了。實際上，T1000還只是日本東麗在80年代的制造水平。由此可見，日本在碳纖維領域的技術至少要領先其他國家20年以上。

再次是軍用雷達上使用的獨領風騷的新材料。


主動相控陣雷達的最關鍵技術體現在一個個T/R收發組件上。特別是AESA雷達都是由數千個收發組件單元組建成的一台完整的雷達。而T/R組件往往是由最少一個，最多4個MMIC半導體晶片材料封裝而成。這個芯片是將雷達的電磁波收發組件集成起來的一個微型電路，不但負責電磁波的輸出，同時也負責接收。這個芯片就是在整個半導體晶元上蝕刻出電路來的，因此，這個半導體晶圓的晶體生長是整個AESA雷達最關鍵的技術部分。

比如美國F-35的諾斯羅普.格魯曼公司的APG81雷達的MMIC芯片，其中APG81雷達就是由數千個一模一樣的這樣的MMIC芯片組成。這個芯片是以GaAs為基體蝕刻構成的。

GaAs材料由於其禁帶過窄，擊穿電壓過低，往往發射功率上不去。因此，極需要新一代寬禁帶的半導體材料，這個材料就是GaN材料。

GaN材料的晶體生長十分困難，當今世界只有日本率先攻克了GaN薄膜的大規模制造工藝，其他國家仍然在摸索之中。

日本日亞化工是在1994年攻克了GaN材料成核生長關鍵技術，此後，P型GaN又采用退火技術加以實現，最終GaNled研制成功。通過外延技術的提升，GaNLED的內量子效率大大提升，結合粗化、倒裝、PSS襯底等提高光輸出效率的技術，GaN基LED已廣泛應用在汽車燈具、全彩顯示、交通信號燈、、液晶背光、室內照明和路燈照明等領域，半導體照明已家喻戶曉。

事實上，絕大多數GaN基LED都是采用價格相對低廉的藍寶石為襯底材料制備。但是，藍寶石襯底與GaN材料有高達17%的晶格失配度，如此大的晶格失配往往造成很高的位錯密度，導致GaNLED中的非輻射複合中心增多，限制了其內量子效率的進一步提升。

SiC襯底與GaN材料的晶格適配度只有3%，遠小於藍寶石襯底與GaN材料間的晶格適配度，所以在SiC襯底上外延生長的GaN材料的位錯密度會更少，晶體質量會更高，同時SiC的熱導率（4.2W/cm.K）遠大於藍寶石，有利於器件在大電流下工作。

但是SiC襯底的制備難度較高，外延生長GaN的成核也具有一定難度。因此，SiC襯底上制備GaNLED的技術僅限於以美國CREE為代表的少數掌握SiC襯底囗制備技術的公司手中。值得一提的是，美國Cree公司生產的GaNLED封裝成白光後，流明效率已經超過200lm/W，遠超世界上其他同行廠家。

美國由於無法大規模制造SiC基體的GaN材料，因此，只能反過來求助於日本。根據專家預測，下一代美國的雷達的材料將會是“日本制造”。

世界LED產業上遊大公司美國Cree曾經表示，公司已與日本三菱化學簽訂獨家授權合約。根據雙方協議，日本三菱化學將可制造、販賣獨立的氮化镓（GaN）基板，並有權簽訂類似專利範圍的再授權協議。

日本三菱化學光電事業部門總經理Yasuji Kobashi在聲明中指出，上述授權合約可望幫助該公司在光電產品領域中拓展氮化镓基板業務。

實際上，美國的F-22的雷達采用日本技術已非秘密。早在90年代初，日本率先攻克了GaAs晶圓的生長工藝後，自然會造成逼著美國購買日亞化工的GaAs晶圓技術用來制造F-22的 APG77雷達。也正是日本日亞化工對美國的半導體材料進行的技術許可和轉讓，才讓美國在90年代後半期技術大幅提升，從而利用軍用雷達的AESA革新遙遙領先世界其他國家。

新材料是高新技術的重要組成部分，又是高新技術發展的基礎和先導，也是提升傳統產業技術能級，調整產業結構的關鍵因素。新材料產業被認為是21世紀最具發展潛力並對未來發展有著巨大影響的產業。值得一提的是，世界發達國家在爭奪高技術產業發展制高點中，都把新材料產業放到非常重要的戰略地位來優先發展。日本是全球新材料生產技術最先進國家 ，日本政府高度重視新材料技術的發展，尤其把開發新材料列為國家高新技術的第二大目標。

日本傳統的機械制造工業之所以能夠長期保持全球領先水平，與日本發達的材料產業密不可分。
由於中國等新興國家的材料產業迅猛發展，日本很早就未雨綢，在高端材料的實用化開發再次加快步伐。

比如日本機械工業聯合會早在2007、2008年發表的“新材料現狀與工業化調查”，並且對先進材料技術的種類、特性、應用可能性及工業化前景等進行評估，日本評估的新材料領域包括: 耐高壓、耐腐蝕性、高敏感、超薄、超輕，具備很多金屬特性的金屬玻璃，廣泛用於電子產品的鎂合金，用於水力發電機組軸承的樹脂系複合材料，碳纖維複合材料，用於建築、橋梁、船舶、汽車的超級鋼鐵材料，新光源材料有機EL、富勒烯、固體燃料電池材料、高溫超導材料、超耐熱合金、生物能源材料、矽材料、雙層電容器用碳素納米細孔電極材料等。

日本新材料政策目標是占有全球市場，因此，日本選擇的重點是市場潛力巨大和高附加值的新材料領域，並且日本在盡量短的時間內加快專業化、工業化進程。日本在全球新材料目標明確且已保持領先優勢的領域有: 精細陶瓷、碳纖維、工程塑料、非晶合金、超級鋼鐵材料、有機EL材料、鎂合金材料。

日本新材料產業，憑借其超前的研發優勢、研發成果、實用化開發力度，在環境、新能源材料全球市場占有絕對的優勢地位。值得一提的是，全球多數工業化國家已針對節能減排，應對氣候變化問題達成基本共識，並積極推動建立減少汙染、資源可回收利用的循環型經濟模式，制定經濟的可持續發展政策措施，無疑為新材料產業創造了巨大市場潛力空間。

日本新材料的領先優勢具體如下: 鋰電池隔板占比達50%，飛機及汽車用碳纖維占比達70%，海水淡化逆滲透薄膜占比50%，高端多層陶瓷電容器用納米級鈦酸鋇占比80%，300mm太陽能電池半導體電路板占比達70%，有機EL材料占比達90%，聚乙烯醇膠卷占比達80%，用於燃料電池的氧化鋯占比達60%，用於汽車、電子的合成鎂氧占比達70%。可見，日本在新材料產業方面是一個令人震撼的對手。

日本的產官學合作體制發揮極為重要發動機作用，並且日本政府處於主導地位。1995年，日本就制定了《科學技術基本法》，第二年開始實施為期5年的科學技術基本計劃。日本為了推動循環經濟，建立循環型社會，日本還制定了一系列相關法規，比如《環境基本法》、《循環型社會形成推進基本法》、《資源有效利用促進法》、《綠色購入法》等，為新材料的研發、實用化起到了十分積極的推動作用。日本的產官學合作體制，實際上就是產業界、政府和學術界合作的科技發展體制在促進科研成果產業化方面發揮了重要作用。

日本十分重視新材料的基礎研究，
日本為了給未來的科學技術進步打下基礎，以保證在今後的尖端技術中發揮其主導作用，日本認識到基礎研究的重要性，特別是新材料方面的研究。

日本建立大批新材料研究所，
著重對電子、新材料、生物工程等方面開展研究活動。其中，特別是對新材料的研究，日本給予相當的重視。

日本十分重視新材料方面的人才資源，
日本認識到培養材料科學家和材料工程師的重要性，認為現有的大學中許多課程遠遠滿足不了當前培養高級科技人才的需要，不斷加以完善調整。因此，日本為了發展新材料所需的資源業采取以下重點政策:

1）政府出資儲備；2）政府對民間企業的庫存給予資助；3）與國外資源國建立鞏固關系;4）采取各種渠道輸人資源的政策;5）加強礦渣的綜合利用和回收有用金屬，6）開發錳團礦等海洋資源。

日本在研究經費方面給予大力支持。
1985年，日本政府在新材料方面的研究經費預算金額共計為7,810百萬日元，占科學技術振興費的2.04%。日本政府在新材料方面的研究開發費相當於大型工業技術研究開發費(7,698百萬日元)和海洋開發經費(7,984百萬日元)。比太陽能、地熱能、氫能等新能源的開發研究費3,022百萬日元高50%以上、比電子計算機產業的研究開發費4,779百萬日元高38.7%。為促進新材料的發展，日本甚至采取歐美各國所采取的在稅制上支持的政策。對研究經費的增加額減稅20%，減稅限額最多只能相當於所得稅的10%，對新材料試驗研究費的稅收，若有理由延期繳納，可延至任何時候償還。對新材料的開發投資減稅10%。

日本的新材料研究體制采取了新方式。
日本企業對新材料的開發采取產學結合或企業間合作的體制。產學結合就是企業與學校結合，1984年大學和住友電公司就開發新材料方面進行合作研究，成功地開發出瞬時合成燒結精細陶瓷的方法。

在競爭劇烈的時代，日本很多企業認識到，為了縮短開發周期，為了企業的生存，應共同進行研究，共同生產。

近年來日本新材料不斷出現重大科學進展，比如

1、日本開發出世界上最耐熱的生物塑料、高強度醫用凝膠和更節省稀土的磁石制造技術。

2、日本北陸先端科技大學院與築波大學的研究人員利用轉基因大腸菌制造出具有堅硬構造的桂皮類物質，並使用光化學手段對其進行加工，成功制造出世界上最耐熱的生物塑料。該物質有望在未來成為汽車和電器零部件中金屬和玻璃的替代品。

3、日本東京大學的研究人員成功開發出一種即使放入水中也不會膨脹的高強度醫用凝膠，這種物質未來可用於制造人工軟骨等醫療器材，並在幹細胞治療中發揮重要作用。

4、日本立命館大學的研究人員開發出一種低費用的深紫外發光體，該發光體使用LED光源，未來作為殺菌處理的新型光源代替目前使用的水銀燈。

5、日本產業技術綜合研究所的研究人員用沙子的主要成分矽石與酒精進行反應，成功制出了矽化學產業的主要原料四乙氧基矽烷。這種新技術不但效率高，而且由於是直接合成，也相對簡便，對未來的矽化學產業可能產生重大影響。

6、日本九州大學的研究人員開發出一種新工藝，通過減少作為觸媒的白金粒子直徑和其在固體表面上的固化密度，大大減少燃料電池中白金的使用量，達到目前的十分之一。這項成果的出現意味著未來燃料電池的費用可能會大大削減。

7、日本物質材料研究機構的研究人員成功合成一種新的磁石化合物NdFe12Nx，這種新型磁石與目前在混合動力汽車驅動馬達中使用的釹磁石相比，使用的稀土量更少，而且具備更優良的磁力特性。

再說一下日本壟斷全球半導體材料的過程。
日本是全球半導體材料的制造大國。在1970-1980時期，日本半導體產業進入了興盛期，半導體存儲尤其是DRAM(即電腦內存)成為了日本第一產業，日本甚至把曾經的霸主美國被拉下馬。在1986年，日本半導體芯片占世界份額高達40%，特別是在DRAM領域最高占據了80%市場份額。當時，英特爾主營正在從DRAM轉移到CPU，CPU尚未成為引領行業的產品，所以，世界半導體芯片生產的重心逐漸傾向日本。日本半導體材料和設備伴隨日本半導體芯片的崛起成為全球一支極為強勢力量。

索尼公司創始人盛田昭夫和井深大花在1955年花費2500美元，從AT&T下屬的貝爾實驗室購買到晶體三極管的專利許可，開始制造半導體收音機，從而日本的半導體產業開始起步。

相對於CPU，DRAM的結構比較簡單，且門檻低，日本幾乎稍有點實力的公司都爭相擠入。在日本半導體產業最高峰時期，不但有NEC老牌半導體廠商，也有家電出身體的松下和鋼鐵巨頭新日鐵。

尤其是新日鐵，主業和半導體沒有半毛錢關系，但也要來分一杯羹，不僅搶DRAM蛋糕，甚至連半導體材料也不放過，但2003以失敗退出後，2009年再次進入碳化矽晶圓領域，期望在功率半導體底板材料領域大有作為，誓要成為僅次於美國可瑞(Cree)公司的企業。當時可瑞(Cree)公司是碳化矽晶圓市場的全球龍頭，新日鐵有意在做行業老二。

日本半導體芯片在奠定世界領先地位後，日本相關半導體材料及設備也迅速崛起。另外還有日本傳統制造業，比如電子計算器、家電、照相機、汽車、手機(包括功能機)、顯示器等產業相繼崛起，幾乎每個產業都把美國強摁下去。在核心半導體芯片的引領下，全日本的制造業實現全面騰飛。

但上世紀80年代中期爆發了日美貿易摩擦，疊加韓國和台灣省（中國）的參與，日本半導體芯片立即由盛轉衰。因此，在今天的半導體產業版圖上，僅剩美國、韓國、中國台灣省中國大陸。

半導體材料品類十分繁多，但日本人手中的王炸品種是高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰胺。而其它半導體材料，日本與美國、歐洲和韓國共同瓜分世界市場。

日本的工匠精神來自於傳統文化及傳統制造業，講球個人經驗的積累，尤其在精密複雜的工序基礎上改進其生產品質，這成為日本在許多領域保持領先的重要原因。

日本斷供韓國的高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰胺事件，韓國的這些產業很難從材料逆向分析出制造技術，也很難提高競爭的門檻，特別是這些材料的制造不僅需要精細的工藝、嚴密的操作步驟，更需要大量的時間成本去沉澱出技術經驗，這就是日本人的特有優勢。

由於制造高性能半導體的高純度氟化氫，需將雜質濃度控制在低於萬億分之一，特別是其中的雜質砷僅靠溫度分離很難清除幹淨，需要采用特殊方法，日本人不但靠時間及耐心去琢磨其中的奧秘，而且依靠工匠精神完成了降低雜質濃度的過程。

讓日本人更“自戀”的是，半導體芯片存在摩爾定律，幾乎是兩年更換一代，這個更新節奏快到甚至於日本人也接受不了，但是半導體材料，自從晶體三極管發明以來，就從來改變過，不用擔心顛覆式創新，由此，日本人依靠慢工出細活地不斷地改進制造工藝。

半導體行業進入美中日三國演義時代，比如集成電路產業鏈，芯片設計基本上由高通、博通、蘋果、英偉達等美國企業獨霸;芯片制造剔除純代工廠，完全由海思、夏普、AMD等中日美占據;中國台灣企業在半導體封裝測試方面保持全球優勢;在工業半導體領域，特別是材料半導體和半導體設備兩個領域，日本公司占據全球領絕對優勢。

根據國際半導體產業協會(SEMI)的數據顯示，日本企業在全球半導體材料市場占比份額高達52%，而北美和歐洲僅僅各占才15%左右; 特別是日本企業在全球新購半導體制造設備市場占有率超過了30%，一直穩居在產業鏈上遊。

日本在半導體材料行業發展上值得借鑒的幾個方面。首先，日本始終采取產官學一體化進行國家級基礎攻關研究。其次，切准具有高附加值的核心產品，從而避免產品分散。再次，積極進行海外研發與合作研發。第四，經營模式的及時轉型。

綜上所述，日本在新材料等許多領域之所以能夠做到世界第一，與其幾個因素有很多關系。

首先是日本文化能夠做到兼容並蓄。
日本是列島國家，由四大島嶼及其周邊三百多個小島組成，面積37.7萬平方公里。並且坐落在環太平洋的斷裂帶上。值得一提的是，日本是一個地震多發的國家，平均每天有四次地震。再加上日本境內有百餘處活火山，一旦噴發就會帶來毀滅性的自然災害。另外，日本每年還要經受台風和海嘯等自然災害的潛在威脅。日本不但居住在狹小的國土面積上，而且可耕地很少，礦產資源幾乎為零，自然資源極其缺乏。

匱乏的資源和惡劣的自然環境迫使日本人長期以來始終處於與大自然的抗爭中。尤其是明治維新前，地理的邊緣性及後進性文化特點讓日本人易形成自慚形穢，甚至於是自卑狀態。但日本人沒有陷入自暴自棄，反倒是敞開胸懷積極接受古代中國的許多文明，且對中國文化實施了全方位的開放吸納，以至於今天的日本傳統文化仍然體現出濃厚的中國文化色彩。

特別是工業革命之後，歐洲文明興盛，日本再以開放的態度接納吸收西方文化，因此，形成了日本既重視西方科技及體制，又含守東方低蘊。

2、日本人精益求精的匠人精神。
自然惡劣的地理環境給日本民族帶來了物質上和精神上的雙重壓力，讓日本人與生俱來擁有的危機感，同時造就成極為敏感的心理特征和強烈的憂患意識、生存意識。日本人生存狀態中對任何事物往往都有一種敏感性及謹慎的態度，往往隨時把自己置於相對緊迫的環境中，且用行動把消極的作用轉化為激發潛在的作用，將憂患意識轉變為特殊的民族凝聚力。這些心理特征已逐漸內化為日本人自我意識中的一部分，形成了勇於面對挑戰和善於克服危機的心理。

3、日本人的細膩是其典型的民族特征。
日本學者曾經說:日本人在寄深意於微小，能夠出色完成任務，並擁有出類拔萃的努力傾向。日本電子工業技術之所以取得成功，並非偶然。從日本人喝茶、吃面條、做壽司等簡單的生活區區小事，再到制造出大規模集成電路、機器人、汽車等極為複雜精密的產品，日本人幾乎都是以一種近乎宗教虔誠般和追求完美藝術的苛刻態度完成的。日本人接近顯微鏡式的思維方式，對外部事物細致入微的觀察力，讓日本人做事及其務實，絕無好高騖遠，始終精益求精、持之以恒地一絲不苟，極為重視實際利益。

4、日本人具有突出的守紀律和敬業精神，
日本民族具有單一性。日本人在與惡劣自然環境中充分認識到同舟共濟的重要性，且形成了團結合作的群體意識和自我犧牲精神。日本人的歸屬感極強，且對家族、民族、組織有一種十分強烈的認同感，無論其忠誠意識還是奉獻精神，甚至於在守紀律和敬業方面都是非常突出的，因此創造出的經濟奇跡就不足為奇了。

5、日本是一個擅長學習的民族。
尤其是習慣於向強者學習，特別是哪個敢於正視自己不足，且具有強烈的不服輸精神。在七十年代前二十年，日本僅從歐美發達國家引進的2.5萬項先進科技成果，足以吸納了全球各國通過半個世紀開發的幾乎全部的文明成果。

日本文化的劣勢讓日本人尤其擅長學習外來文化，且習慣於改革，長於改革，從而刺激其發明性創新。

作為中國人需要奮發圖強，謙虛學習別人的長處，與時俱進，為了實現中國夢而積極奮鬥。