(东京21日讯)今年8月,台湾晶片大厂台积电(TSMC)惊传泄密案,多名员工涉嫌在职期间窃取2奈米(nanometre,nm)晶片先进制程的机密资讯,流向日本半导体供应商东京威力科创(Tokyo Electron)的一名设备工程师,而后者正是日本晶片国家队Rapidus的重要伙伴。因此,此泄密案消息曝光后,引发全球科技界高度关注。
科技媒体《Wccftech》报导,台积电和韩国科技巨头三星(Samsung)目前正在争夺谁将率先推出2奈米晶片,紧接在这两大晶片生产巨头之后的,就是“日本国家队”-Rapidus。Rapidus为了推进2奈米制程,在去年12月安装了极紫外光刻(EUV)机器,这是大规模生产先进晶片的关键设备。今年7月18日,该公司首度公开2奈米制程晶片样品,正朝著加入晶片生产巨头的道路上迈进。
为了帮助Rapidus实现其雄心勃勃的目标,日本政府提供了巨大辅助。除了批准各种政策以帮助Rapidus更轻松地实现目标外,政府还承诺投资1.7兆日圆(约486亿令吉)。在今年剩馀时间内,该公司预计将获得1000亿日圆的资金,这对于实现2奈米晶圆的量产而言,是一笔钜款。
成败关键在于两年
然而,即使拥有充足的资源,Rapidus也依然面临技术突破与量产良率的两大难关。日本熊本大学教授、日本半导体及数码业策略委员会委员若林秀树表示,如果Rapidus计划失败,那么日本的半导体和材料企业将转移到海外,这可能会削弱日本的优势。
专家进一步指出,Rapidus必须在“两年内”时间内实现2奈米量产,如果遭遇挫折,技术优势就会被台积电和三星拉开。
在全球半导体产业的版图上,日本曾经是无可争议的霸主。回到1980年代,当时日本电气(NEC)、日立(Hitachi)、东芝(Toshiba)、富士通(Fujitsu)和三菱电机(Mitsubishi Electric)等日本电子巨头携手出击,在记忆体晶片领域形成垄断地位。
据业界统计,当时日本企业的全球市占率一度超过五成。然而今日,台积电与三星掌握了全球最先进的制程技术,日本在高端晶片领域几乎全面缺席。
一项关乎国安的任务
进入2000年代,半导体霸权的舞台上,日本几乎成了旁观者。台积电专注代工,拿下苹果(Apple)、英伟达(Nvidia)等美国科技巨头作为大客户;三星凭借记忆体与代工双线齐进,成为能与台积电匹敌的对手;美国老牌半导体巨头英特尔(Intel)虽因制程延宕陷入困境,但仍举足轻重。
相比之下,日本企业逐渐被边缘化。虽然在材料与设备方面仍不可或缺,但在先进逻辑晶片市场,日本已失去主导权。
正是在这样的背景下,Rapidus应运而生。2022年,日本政府宣布成立这家新公司,股东阵容几乎涵盖国内最具代表性的产业巨头,包括丰田(Toyota)、索尼(Sony)、日本电讯(NTT)、铠侠(Kioxia)、日本电气、三菱UFJ(Mitsubishi UFJ)、电装(Denso)和软银(SoftBank)等企业共同出资,组成所谓的“晶片国家队”。
日本政府对Rapidus的支持异常慷慨。日本经产省承诺提供高额补助,这对以财政保守著称的日本而言,几乎是前所未有的投资。
官方的表态十分明确,这不仅是一场复兴计划,更是一项关乎国家安全的任务。随著中国与美国科技战白热化,东京深知若完全依赖台湾与韩国,一旦地缘政治风险恶化,日本可能陷入无晶片可用的危机
Rapidus刚出生就要跑
Rapidus的目标也格外引人注目。公司一成立便宣布“要在2027年实现2奈米晶片的量产”。这不仅意味著要赶上台积电与三星的脚步,甚至还要挑战英特尔的复兴计划。这种“刚出生就要跑”的姿态,立刻引来业界的质疑与嘲讽。
为了落实这一愿景,Rapidus选择在日本北海道千岁市建厂。这里不仅土地辽阔、水源充足,凉爽的气候也适合高耗能的晶片制程。
千岁市的工厂计划生产电路线宽为2奈米的尖端半导体,预计将用于人工智能(AI)技术和自动驾驶系统。
跳级进入顶尖制程
除了日本政府,Rapidus并非毫无其它后台,其背后最大的技术来源,是来自美国老牌科技巨头--国际商业机器(IBM)的“输血”。
Rapidus的2奈米技术主要来自IBM的授权。早在2021年,IBM就展示过一颗实验室阶段的2奈米原型晶片,虽然还未进入量产,但已代表技术上的可能性。
Rapidus与IBM签署合作协议,获得技术转移与专利授权,直接切入最先进的制程节点。某种程度上,Rapidus并非白手起家,而是企图“跳级”进入顶尖领域。
人才短缺难题未解
然而,即使有理想的地点与政府的全力支持,挑战依然巨大。从极紫外光刻机器到设计软件,Rapidus几乎完全仰赖外部供应。更何况,日本在过去20年里流失了大批半导体人才,如何在短期内建立一支具备经验的工程团队,仍是一个未解难题。
纵观海外竞争对手,台积电早已规划在2025年量产2奈米晶片,并在2027年前推进至1.4奈米,在苹果、英伟达和高通(Qualcomm)等大客户的支持下,台积电形成了规模与技术的双重优势,几乎无可匹敌。三星正逐步改进其2奈米制程,并利用其庞大的记忆体业务作为后盾。英特尔则在新任首席执行员的带领下,力拼以18A制程重返领先地位。
在这3座高墙面前,Rapidus的2027年量产承诺显得异常大胆。毕竟,即便是拥有数十年量产经验的巨头,在推进至2奈米时也要面对良率、成本与供应链的多重挑战。
美国投行巨头--摩根史丹利(Morgan Stanley)的报告直言,Rapidus更可能只是在2027年展示少量原型样本,而非进入真正的商业量产。
日本技术严重落后
事实上,日本目前大多晶片制造技术仍停留在十多年前的40奈米制程水平。即便Rapidus设下2027年量产2奈米的雄心壮志,但届时台积电、三星和英特尔都已经朝1.4奈米世代迈进,日本与全球顶尖水平的差距依旧不容忽视。
来自业界的质疑更是毫不留情,日媒曾报导,英特尔前首席执行员季辛格(Pat Gelsinger)指出,Rapidus需要一些基本的差异化技术,如果他们试图赶上执行良好的台积电,而没有一些飞跃的技术能力,是一条非常艰难的道路。
在全球地缘政治风险日益升高的今天,半导体已不仅仅是商业产品,而是国家安全的基石。
对日本而言,Rapidus的存在象征著一种战略自主的追求。即便无法与台积电、三星媲美,至少能保留在先进制程上的技术积累,确保在相关领域不至于完全受制于人。
最理想的情况是,Rapidus在2027年顺利量产2奈米晶片,让日本重返半导体业的国际舞台。但更现实的可能,是仅部份达标,推出少量原型或特定应用晶片,无法在商业市场形成规模。最悲观的情境,则是计划胎死腹中。