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先进制程竞赛,日本野心勃勃

先进制程竞赛,日本野心勃勃

日本正试图通过近几年的努力恢复其过去在半导体行业的领先地位。

12月13日,日本新成立的高端芯片公司Rapidus宣布与美国IBM签署协议,开发基于IBM的2nm制程技术。众所周知,IBM是全球首个发布2nm芯片制造技术的公司。rrfesmc

协议还包括,Rapidus的科学家和工程师将与IBM日本公司和IBM总部的研究人员一起在纽约奥尔巴尼纳米技术综合体工作,该园区拥有世界领先的半导体研究生态系统。rrfesmc

值得注意的是,这家宣布向2nm工艺发起进攻的芯片公司仅成立一个月。11月,丰田、索尼、软银、铠侠、日本电装、日本电气、日本电信电话、三菱UFJ银行8家日本企业携手成立Rapidus,日本政府宣布向Rapidus提供700亿日元资金,其目标是和台积电并驾齐驱,在2027年实现2nm产品的国产化。rrfesmc

台积电和三星的3nm量产已成为事实,还未量产的2nm成为目前业界竞逐的目标。rrfesmc

TrendForce集邦咨询分析师乔安表示,半导体制程已逐渐逼近物理极限,因此晶体管架构的改变、新兴材料的应用、亦或是封装技术的演进都会是芯片持续提高效能、降低功耗的关键。rrfesmc

而业界认为,在新结构的创新和新材料的引入上,2nm有望成为新的转折点。rrfesmc

IBM是先进工艺研发的佼佼者,它曾率先推出7nm、5nm,并于2021年5月发布全球首个2nm制造工艺,随后在美国纽约州奥尔巴尼的工厂展示了2nm工艺生产的完整300mm晶圆。核心指标方面,IBM称该2nm芯片的晶体管密度为333.33,几乎是台积电5nm的两倍,这也比外界预估台积电3nm工艺的292.21 MTr/mm2要高。rrfesmc

公开资料显示,IBM已于2015年撤出半导体的生产,但维持着研究开发,因此其在规模量产上不具备条件。据媒体此前消息,IBM已与三星、英特尔签署了联合开发协议,业界推测其看中的是三星、英特尔的代工优势。本次与Rapidus展开合作,意味着IBM的2nm芯片将交由Rapidus代工生产。业界人士表示,在IBM的帮助下,Rapidus有助于重振日本半导体行业,并帮助实现全球先进半导体制造的多元化。rrfesmc

日本半导体的野心,不止于此rrfesmc

对于恢复其半导体行业的领先地位,日本已经制定了详细的半导体战略十年规划,并且已细化到在什么时间点完成什么目标。rrfesmc

在2021年3月召开的“半导体·数字化产业战略研讨会”会议中,日本官方提到了“三步走战略”,即“挽回”半导体生产能力、“推进”新一代半导体研发、“部署”未来新技术。rrfesmc

第一步是确保日本国内的半导体生产据点。邀请全球最大的半导体代工厂台积电赴日本熊本县建厂,即是该战略的第一步。rrfesmc

第二步是与美国合作研发最先进的逻辑(Logic,用于演算)半导体。日本的目标是确立被称为“Beyond 2nm”的新一代半导体技术。rrfesmc

第三步是到2030年研发出低功耗、可快速处理数据的半导体技术,同时将量子计算机应用于社会基建。rrfesmc

目前,日本的第一步已经实现,并且结合业界消息显示,或有超越之举。近日,台积电资深副总经理侯永清在接受日媒采访时罕见松口表示,不排除在日本兴建另一座新的工厂,吻合日方争取台积电也把更先进的7nm带到日本。虽然侯永清仍语带保留说:“最终决定还是需要先观察位于熊本的工厂表现。”rrfesmc

公开消息显示,台积电熊本厂总投资86亿美元,已于今年4月动工,预计明年9月完工,最快将于2024年12月开始量产,目前规划将生产22、28nm以及12、16nm制程芯片,月产能设定为5.5万片。rrfesmc

供应链消息透露,日本此次争取台积电在日本设立更先进制程大厂的拉力非常强,日本也正在通过补助和完善熊本厂附近生活圈及人才培训等多管齐下措施,全力说服台积电在日本设立比原本更先进制程制造厂。rrfesmc

据悉,前几日,台积电负责营运的高层在参加完台积电美国新厂进机典礼后,立刻赶至日本拜访日本相关材料和设备供应链;随后台积电最大客户苹果执行长库克也飞抵日本,并参观台积电熊本厂,预料也是台积电在日本布局更先进制程的一环。rrfesmc

日本发展2nm,道阻且长rrfesmc

虽然愿景远大,回归现实,日本的晶圆代工却受到牵制。rrfesmc

优势方面,日本在半导体材料与设备占据优势,背后有信越化学工业、SUMCO、JSR、东京电子等老牌企业,上游产业链布局丰厚。rrfesmc

但是,日本目前主要的半导体生产线仍在45nm阶段,45nm以后为32nm、22nm、16/14nm、10nm、7nm、5nm、3nm、2nm。从45nm到2nm,共跨越了九个代际的微缩化。每发展一个代际,都需要进行多次试错实验,其实失败是常有的事情。rrfesmc

比如英特尔在2016年无法顺利从14nm过度到10nm,随后的5年一度卡在了10nm研发。并且日本的半导体业务以IDM模式为主,企业基本采用IDM模式运营,缺乏半导体代工方面的经验。rrfesmc

此次Rapidus与IBM开展合作开发2nm,无疑是抄近道的一种方式。如今业界对于2nm制程竞争愈发激烈,未来又会发生何种变革呢,我们拭目以待。rrfesmc

责编:Elaine
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