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日本正試圖通過近幾年的努力恢復其過去在半導體行業(yè)的領先地位。
1、Rapidus將從IBM獲得2nm半導體技術
12月13日，日本新成立的高端芯片公司Rapidus宣布與美國IBM簽署協(xié)議，開發(fā)基于IBM的2nm制程技術。眾所周知，IBM是全球首個發(fā)布2nm芯片制造技術的公司。
協(xié)議還包括，Rapidus的科學家和工程師將與IBM日本公司和IBM總部的研究人員一起在紐約奧爾巴尼納米技術綜合體工作，該園區(qū)擁有世界領先的半導體研究生態(tài)系統(tǒng)。
值得注意的是，這家宣布向2nm工藝發(fā)起進攻的芯片公司僅成立一個月。11月，豐田、索尼、軟銀、鎧俠、日本電裝、日本電氣、日本電信電話、三菱UFJ銀行8家日本企業(yè)攜手成立Rapidus，日本政府宣布向Rapidus提供700億日元資金，其目標是和臺積電并駕齊驅，在2027年實現(xiàn)2nm產(chǎn)品的國產(chǎn)化。
臺積電和三星的3nm量產(chǎn)已成為事實，還未量產(chǎn)的2nm成為目前業(yè)界競逐的目標。
TrendForce集邦咨詢分析師喬安表示，半導體制程已逐漸逼近物理極限，因此晶體管架構的改變、新興材料的應用、亦或是封裝技術的演進都會是芯片持續(xù)提高效能、降低功耗的關鍵。
而業(yè)界認為，在新結構的創(chuàng)新和新材料的引入上，2nm有望成為新的轉折點。
IBM是先進工藝研發(fā)的佼佼者，它曾率先推出7nm、5nm，并于2021年5月發(fā)布全球首個2nm制造工藝，隨后在美國紐約州奧爾巴尼的工廠展示了2nm工藝生產(chǎn)的完整300mm晶圓。核心指標方面，IBM稱該2nm芯片的晶體管密度為333.33，幾乎是臺積電5nm的兩倍，這也比外界預估臺積電3nm工藝的292.21 MTr/mm2要高。
公開資料顯示，IBM已于2015年撤出半導體的生產(chǎn)，但維持著研究開發(fā)，因此其在規(guī)模量產(chǎn)上不具備條件。據(jù)媒體此前消息，IBM已與三星、英特爾簽署了聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，業(yè)界推測其看中的是三星、英特爾的代工優(yōu)勢。本次與Rapidus展開合作，意味著IBM的2nm芯片將交由Rapidus代工生產(chǎn)。業(yè)界人士表示，在IBM的幫助下，Rapidus有助于重振日本半導體行業(yè)，并幫助實現(xiàn)全球先進半導體制造的多元化。
2、日本半導體的野心，不止于此
對于恢復其半導體行業(yè)的領先地位，日本已經(jīng)制定了詳細的半導體戰(zhàn)略十年規(guī)劃，并且已細化到在什么時間點完成什么目標。
在2021年3月召開的“半導體·數(shù)字化產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研討會”會議中，日本官方提到了“三步走戰(zhàn)略”，即“挽回”半導體生產(chǎn)能力、“推進”新一代半導體研發(fā)、“部署”未來新技術。
第一步是確保日本國內的半導體生產(chǎn)據(jù)點。邀請全球最大的半導體代工廠臺積電赴日本熊本縣建廠，即是該戰(zhàn)略的第一步。
第二步是與美國合作研發(fā)最先進的邏輯（Logic，用于演算）半導體。日本的目標是確立被稱為“Beyond 2nm”的新一代半導體技術。
第三步是到2030年研發(fā)出低功耗、可快速處理數(shù)據(jù)的半導體技術，同時將量子計算機應用于社會基建。
目前，日本的第一步已經(jīng)實現(xiàn)，并且結合業(yè)界消息顯示，或有超越之舉。近日，臺積電資深副總經(jīng)理侯永清在接受日媒采訪時罕見松口表示，不排除在日本興建另一座新的工廠，吻合日方爭取臺積電也把更先進的7nm帶到日本。雖然侯永清仍語帶保留說：「最終決定還是需要先觀察位于熊本的工廠表現(xiàn)?！?/p>
公開消息顯示，臺積電熊本廠總投資86億美元，已于今年4月動工，預計明年9月完工，最快將于2024年12月開始量產(chǎn)，目前規(guī)劃將生產(chǎn)22、28nm以及12、16nm制程芯片，月產(chǎn)能設定為5.5萬片。
供應鏈消息透露，日本此次爭取臺積電在日本設立更先進制程大廠的拉力非常強，日本也正在通過補助和完善熊本廠附近生活圈及人才培訓等多管齊下措施，全力說服臺積電在日本設立比原本更先進制程制造廠。
據(jù)悉，前幾日，臺積電負責營運的高層在參加完臺積電美國新廠進機典禮后，立刻趕至日本拜訪日本相關材料和設備供應鏈；隨后臺積電最大客戶蘋果執(zhí)行長庫克也飛抵日本，并參觀臺積電熊本廠，預料也是臺積電在日本布局更先進制程的一環(huán)。
3、日本發(fā)展2nm，道阻且長
雖然愿景遠大，回歸現(xiàn)實，日本的晶圓代工卻受到牽制。
優(yōu)勢方面，日本在半導體材料與設備占據(jù)優(yōu)勢，背后有信越化學工業(yè)、SUMCO、JSR、東京電子等老牌企業(yè)，上游產(chǎn)業(yè)鏈布局豐厚。
但是，日本目前主要的半導體生產(chǎn)線仍在45nm階段，45nm以后為32nm、22nm、16/14nm、10nm、7nm、5nm、3nm、2nm。從45nm到2nm，共跨越了九個代際的微縮化。每發(fā)展一個代際，都需要進行多次試錯實驗，其實失敗是常有的事情。
比如英特爾在2016年無法順利從14nm過度到10nm，隨后的5年一度卡在了10nm研發(fā)。并且日本的半導體業(yè)務以IDM模式為主，企業(yè)基本采用IDM模式運營，缺乏半導體代工方面的經(jīng)驗。
此次Rapidus與IBM開展合作開發(fā)2nm，無疑是抄近道的一種方式。如今業(yè)界對于2nm制程競爭愈發(fā)激烈，未來又會發(fā)生何種變革呢，我們拭目以待。
