位于日本東京的日本國(guó)際機(jī)器人展現(xiàn)場(chǎng)（2023 年 11 月 30 日攝） 錢錚攝 / 本刊

當(dāng)前，日本正以前所未有的巨額補(bǔ)貼和推進(jìn)速度發(fā)力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。一項(xiàng)最新數(shù)據(jù)顯示，在過(guò)去3年，日本用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼金額占GDP比重達(dá)0.71%，高于其他主要西方國(guó)家。

4月初，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省宣布，2024年度將向本土芯片制造公司Rapidus最多提供5900億日元補(bǔ)貼。該公司于2022年11月在日本政府支持下由豐田、索尼、日本電氣、鎧俠、三菱日聯(lián)銀行等8家企業(yè)聯(lián)合設(shè)立。

Rapidus計(jì)劃達(dá)成2027年量產(chǎn)2nm芯片的目標(biāo)。把具備2nm芯片制造技術(shù)看作未來(lái)“芯片立國(guó)”之本的日本，將實(shí)現(xiàn)芯片“雄心”的希望寄托在國(guó)際合作上。Rapidus與IBM等公司展開(kāi)合作，希望從IBM處求得核心技術(shù)，但I(xiàn)BM技術(shù)并不成熟，而且附帶地緣政治條件。日本的芯片技術(shù)引進(jìn)吸收過(guò)程有不小風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)展前景存在不確定性。

日本的芯片“雄心”

隨著全球芯片產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生變化和芯片新技術(shù)架構(gòu)涌現(xiàn)共振，為抓住“掌握先進(jìn)芯片制造能力的最后機(jī)會(huì)”，日本政府出臺(tái)半導(dǎo)體戰(zhàn)略，制定了本土2nm制程先進(jìn)芯片“兩步走”的研發(fā)規(guī)劃。

第一步是通過(guò)吸引臺(tái)積電等全球先進(jìn)半導(dǎo)體公司在日本建廠，帶動(dòng)日本本土掌握相對(duì)先進(jìn)的芯片制造能力。

在此基礎(chǔ)上，第二步是通過(guò)建立芯片制造商Rapidus，借助國(guó)際技術(shù)合作，掌握2nm制程先進(jìn)芯片的制造能力。

這是一個(gè)雄心勃勃的戰(zhàn)略規(guī)劃。目前，日本本土的芯片制造水平停留在40nm制程的水平上，如果按部就班發(fā)展到2nm制程，需要突破從40nm到28nm、從28nm到7nm、從7nm到3nm、從3nm到2nm等多個(gè)技術(shù)門檻。這些技術(shù)門檻較高，臺(tái)積電、三星等巨頭用了超過(guò)10年時(shí)間突破，而環(huán)球晶圓等其他主要芯片制造商因?yàn)殡y度太大，索性放棄了28nm以下芯片制造能力的研發(fā)。

日本把希望寄托在國(guó)際合作上。為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體戰(zhàn)略規(guī)劃的第一步，獲得臺(tái)積電等全球芯片巨頭的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，把日本的芯片制造能力從40nm提升到英特爾等先進(jìn)芯片制造商7nm左右的水平，日本已經(jīng)斥資近70億美元，補(bǔ)貼臺(tái)積電在日本熊本縣兩個(gè)芯片廠近40%的投資。

根據(jù)規(guī)劃，臺(tái)積電在日建設(shè)的兩個(gè)芯片廠用于生產(chǎn)28nm芯片和7nm芯片。日本半導(dǎo)體戰(zhàn)略推進(jìn)議員聯(lián)盟負(fù)責(zé)人甘利明闡述了日本引進(jìn)臺(tái)積電建廠的打算。他表示，臺(tái)積電在日建設(shè)的28nm芯片廠和臺(tái)積電在世界其他地方建設(shè)的28nm芯片廠不同，具備制造接近10nm芯片的技術(shù)，這些芯片廠的日企股東，最終將接收、消化相關(guān)芯片制造技術(shù)。

日本半導(dǎo)體戰(zhàn)略規(guī)劃的第二步是借助美國(guó)技術(shù)，趕上臺(tái)積電、三星等公司的世界前沿水平。臺(tái)積電、三星、英特爾等芯片制造商在研的、制程在2nm及以下的芯片采用了與以往芯片架構(gòu)“鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管”架構(gòu)（FinFET）不同的新一代芯片架構(gòu)“全環(huán)繞柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管”架構(gòu)（GAAFET）。2021年，IBM率先向全球宣布研制出了基于GAAFET架構(gòu)的2nm芯片原型，但由于臺(tái)積電等芯片制造商遵循自有技術(shù)路線，IBM的2nm芯片技術(shù)一時(shí)沒(méi)有用武之地。2022年，Rapidus成立，尋求實(shí)現(xiàn)2nm芯片技術(shù)，因此和IBM一拍即合。經(jīng)美商務(wù)部長(zhǎng)雷蒙多、時(shí)任日經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省大臣西村康稔等人磋商，IBM當(dāng)年就獲準(zhǔn)將2nm芯片技術(shù)輸日。

目前，日本2nm芯片的實(shí)質(zhì)研發(fā)尚未啟動(dòng)，臺(tái)積電在日芯片廠尚未投產(chǎn)，Rapidus派遣赴美學(xué)習(xí)IBM芯片技術(shù)、赴歐學(xué)習(xí)光刻機(jī)使用的員工也未完成培訓(xùn)，但研發(fā)2nm芯片已具備不少有利的內(nèi)外環(huán)境。從日本國(guó)內(nèi)看，日本政府高度重視尖端芯片研發(fā)工作，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省迄今為止唯一一次對(duì)單個(gè)行業(yè)的補(bǔ)貼政策就用在了對(duì)Rapidus的補(bǔ)貼上。從國(guó)際環(huán)境看，尖端芯片制造設(shè)備廠商阿斯麥、歐洲頂尖芯片技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)微電子研究中心（IMEC）都積極和Rapidus合作。Rapidus總裁小池敦義對(duì)實(shí)現(xiàn)2nm芯片量產(chǎn)目標(biāo)信心滿滿，聲稱“Rapidus將使世界震驚”。

引進(jìn)IBM 2nm芯片技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)

日本雖然已獲準(zhǔn)接觸IBM的2nm芯片技術(shù)，但該技術(shù)還沒(méi)有轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)工藝，也缺少配套芯片產(chǎn)供鏈支撐，引進(jìn)該技術(shù)存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

IBM的2nm芯片技術(shù)是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)物，轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)的芯片工藝仍有技術(shù)障礙難以解決。