美政府没有能力同时帮助英特尔和IBM的前辈芯片技能，因此选择由《芯片和科学法案》优先帮助把握更大的英特尔芯片技能，把风险更大的IBM芯片技能交给日本接盘
这种“狗熊掰棒子”式的方案不利于技能、知识产权、芯片人才等积累，也不利于制造设备和工艺重复利用，不但推升Rapidus芯片技能升级本钱，其前后两代芯片技能衔接也会面临额外困难
荷兰某有名芯片杂志乃至以《日本Rapidus追求芯片复兴终将失落败》为题，警示Rapidus违背台积电等企业坚持自主研发尖端芯片路线，纵然有日本政府年夜方解囊，仍将难免失落败的风险
这些担忧并非杞人忧天，日本多次重振芯片家当的努力都因美国的打压而失落败
《日本经济新闻》等舆论正在反思日本受到“只有跟随美国的出口牵制制度才能实现国家安全”这一缺点认知的蒙蔽，认为日本一旦分开中国大市场，尖端芯片技能将无从发展，而计策技能如果发展失落败，更谈不上保障国家安全
文 | 周宁南
当前，日本正以前所未有的巨额补贴和推进速率发力半导体家当。一项最新数据显示，在过去3年，日本用于半导体家当的补贴金额占GDP比重达0.71%，高于其他紧张西方国家。
4月初，日本经济家当省宣告，2024年度将向本土芯片制造公司Rapidus最多供应5900亿日元补贴。该公司于2022年11月在日本政府支持下由丰田、索尼、日本电气、铠侠、三菱日联银行等8家企业联合设立。
Rapidus操持达成2027年量产2nm芯片的目标。把具备2nm芯片制造技能看作未来“芯片立国”之本的日本，将实现芯片“年夜志”的希望寄托在国际互助上。Rapidus与IBM等公司展开互助，希望从IBM处求得核心技能，但IBM技能并不成熟，而且附带地缘政治条件。日本的芯片技能引进接管过程有不小风险，发展前景存在不愿定性。
日本的芯片“年夜志”
随着环球芯片家当格局发生变革和芯片新技能架构呈现共振，为捉住“节制前辈芯片制造能力的末了机会”，日本政府出台半导体计策，制订了本土2nm制程前辈芯片“两步走”的研发方案。
第一步是通过吸引台积电等环球前辈半导体公司在日本建厂，带动日本本土节制相对前辈的芯片制造能力。
在此根本上，第二步是通过建立芯片制造商Rapidus，借助国际技能互助，节制2nm制程前辈芯片的制造能力。
这是一个年夜志勃勃的计策方案。目前，日本本土的芯片制造水平勾留在40nm制程的水平上，如果按部就班发展到2nm制程，须冲要破从40nm到28nm、从28nm到7nm、从7nm到3nm、从3nm到2nm等多个技能门槛。这些技能门槛较高，台积电、三星等巨子用了超过10年韶光打破，而环球晶圆等其他紧张芯片制造商因难堪度太大，索性放弃了28nm以下芯片制造能力的研发。
日本把希望寄托在国际互助上。为了实现半导体计策方案的第一步，得到台积电等环球芯片巨子的技能和履历，把日本的芯片制造能力从40nm提升到英特尔等前辈芯片制造商7nm旁边的水平，日本已经斥资近70亿美元，补贴台积电在日本熊本县两个芯片厂近40%的投资。
根据方案，台积电在日培植的两个芯片厂用于生产28nm芯片和7nm芯片。日本半导体计策推进议员同盟卖力人甘利明阐述了日本引进台积电建厂的打算。他表示，台积电在日培植的28nm芯片厂和台积电在世界其他地方培植的28nm芯片厂不同，具备制造靠近10nm芯片的技能，这些芯片厂的日企股东，终极将吸收、消化干系芯片制造技能。
日本半导体计策方案的第二步是借助美国技能，遇上台积电、三星等公司的天下前沿水平。台积电、三星、英特尔等芯片制造商在研的、制程在2nm及以下的芯片采取了与以往芯片架构“鳍式场效应晶体管”架构（FinFET）不同的新一代芯片架构“全环抱栅极场效应晶体管”架构（GAAFET）。2021年，IBM率先向环球宣告研制出了基于GAAFET架构的2nm芯片原型，但由于台积电等芯片制造商遵照自有技能路线，IBM的2nm芯片技能一时没有用武之地。2022年，Rapidus成立，寻求实现2nm芯片技能，因此和IBM一拍即合。经美商务部长雷蒙多、时任日经济家当省大臣西村落康稔等人磋商，IBM当年就获准将2nm芯片技能输日。
目前，日本2nm芯片的本色研发尚未启动，台积电在日芯片厂尚未投产，Rapidus叮嘱消磨赴美学习IBM芯片技能、赴欧学习光刻机利用的员工也未完成培训，但研发2nm芯片已具备不少有利的内外环境。从日本海内看，日本政府高度重视尖端芯片研发事情，经济家当省迄今为止唯一一次对单个行业的补贴政策就用在了对Rapidus的补贴上。从国际环境看，尖端芯片制造设备厂商阿斯麦、欧洲顶尖芯片技能研发机构微电子研究中央（IMEC）都积极和Rapidus互助。Rapidus总裁小池敦义对实现2nm芯片量产目标信心满满，声称“Rapidus将使天下震荡”。
引进IBM 2nm芯片技能的风险
日本虽然已获准打仗IBM的2nm芯片技能，但该技能还没有转化成生产工艺，也短缺配套芯片产供链支撑，引进该技能存在较大风险。
IBM的2nm芯片技能是实验室产物，转化为批量生产的芯片工艺仍有技能障碍难以办理。
例如，GAAFET架构和以往架构比较，晶体管构造更加繁芜，对晶体管的衬底材料提出了更高哀求。IBM的GAAFET架构探索利用硅上金刚石等新型衬底材料。参与IBM芯片研发的研究员萨加里卡·穆克什称，这些新材料“不太可能在大批量制造中采取”。日本虽然在芯片干系材料制备上具有一定程度的技能和家当上风，但IBM自出售芯片制造部门后，所研究出的芯片技能已多年不辅导业内主流芯片研发，所需的新型材料和业界主流研发方向有一定间隔，日本能否办理干系技能量产瓶颈存在不愿定性。
目前看，不但业内对IBM技能路线能否转化成量产工艺心存疑虑，Rapidus对IBM技能的量产效率也不托底。Rapidus董事长东哲郎阐述Rapidus发展方向时，明确指出Rapidus不能像台积电、三星一样大规模量产芯片，须要探索小批量生产芯片的运营模式。同时，Rapidus也在探求IBM技能失落败时的替代品，如和东京大学、IMEC等方案另一条前辈芯片工艺研发路径。
IBM的2nm芯片技能依赖上代芯片制造工艺，日本长期技能欠账可能拖累研发进度。
日本经济家当省官员西川和美认为，Rapidus在GAAFET等新一代芯片架组成长初期参与研发存在超过式发展机遇和“换道超车”可能，但是，目前三星等企业利用GAAFET架构的履历表明，GAAFET架构下90%的制造工艺仍沿用前代FinFET架构的制造工艺和干系知识产权，而日本本土并不节制FinFET架构制造工艺，IBM也没有在14nm以下芯片制造中利用FinFET工艺的履历，对日本爱莫能助。东哲郎称，IBM向日本共享2nm芯片技能是“信赖日本制造能力”，希望日本探索出IBM芯片技能的制造工艺。但台湾资讯工业策进会家当情报研究所研究职员邱冠伦认为，美国政府没有能力同时帮助英特尔和IBM的前辈芯片技能，因此选择由《芯片和科学法案》优先帮助把握更大的英特尔芯片技能，把风险更大的IBM芯片技能交给日本接盘。
IBM的2nm芯片技能并非主流方向，日本引进该技能存在家当配套难度。
业界虽明确2nm芯片将采取GAAFET架构生产，但IBM在2nm芯片上对GAAFET架构的设计和台积电、三星、英特尔等主流芯片制造商有较大差异，在零部件及材料利用上相对独特，须要设计、研发较多额外零部件。
三星曾参与IBM的2nm芯片的GAAFET架构研发，但考虑抵家当配套，终极未采取IBM的技能路线，而是结合既有工艺、设备重新设计了2nm芯片架构。韩国半导体官员在《韩国先驱报》上表示，日本虽然长于制造芯片零部件，但Rapidus不一定能生产出完全的芯片。
位于日本东京的日本国际机器人展现场（2023年11月30日摄） 钱铮摄/本刊
Rapidus技能创新模式未打通
目前看，Rapidus技能创新根本和生态并不稳固，技能创新模式未打通。Rapidus一旦进入尖端芯片领域，困难得到的前辈芯片技能和工艺或很快后进、被淘汰。
第一，市场竞争力有限，难以维系尖端技能创新发展。
Rapidus从IBM求得前辈芯片研发能力，但过往IBM抛售芯片制造业务，以及三星和IBM在芯片技能上互助仍难以在FinFET架构芯片制造良率等关键指标上超过台积电等，表明IBM的芯片技能国际竞争力有限。从台积电、三星、英特尔已公布的2nm和3nm芯片指标看，IBM的2nm芯片性能大致和其他芯片制造商的3nm芯片相称。也便是说，Rapidus引进IBM技能，在市场竞争力上没有上风。
Rapidus无力和台积电、三星、英特尔竞争，已声明无意竞赛芯片代工市场。日本缺少芯片设计能力，又没有代工上风，Rapidus的未来市场前景堪忧。从日本电气株式会社（NEC）、日立、三菱等协力打造存储芯片企业尔必达等多轮日本振兴芯片家当的考试测验看，一旦干系企业市场竞争失落利，纵然发展初期能够触碰到当时环球尖端芯片制造水平，终极也不得不放弃前辈芯片研发，这也这天本芯片制造至今结束在40nm水平的紧张缘故原由。
Rapidus难以得到国际市场滋养，要补充日本2nm技能空缺，属于无本之木、无源之水，难免重蹈补贴包袱越背越重的覆辙，难以坚持芯片技能发展创新。
第二，创新路线不稳定，迭代创新路径未形成。
Rapidus在2nm芯片上照搬IBM技能，在1nm乃至亚纳米芯片上却不打算在IBM技能根本上发展，而是寻求同IMEC互助。这种“狗熊掰棒子”式的方案不利于技能、知识产权、芯片人才等积累，也不利于制造设备和工艺重复利用，不但推升Rapidus芯片技能升级本钱，其前后两代芯片技能衔接也会面临额外困难。
此外，IBM和IMEC都没有运营芯片厂或支撑芯片厂供应链的履历，Rapidus把尖端芯片的宝押在IBM和IMEC身上，虽然是无处觅得尖端芯片技能的无奈之举，但也加剧了日本全力发展尖端芯片的风险。荷兰某有名芯片杂志乃至以《日本Rapidus追求芯片复兴终将失落败》为题，警示Rapidus违背台积电等企业坚持自主研发尖端芯片路线，纵然有日本政府年夜方解囊，仍将难免失落败的风险。
第三，创新生态有短板，难以享受芯片发展潮流红利。
时任经济家昔时夜臣西村落康稔曾称，Rapidus的未来在于承接人工智能、自动驾驶等领域的芯片制造业务。Rapidus也为此制订了名为“快速统一制造做事”的经营模式，将在芯片代工的根本上，为芯片设计供应技能支持，加快芯片设计过程。虽然未来数年内，人工智能、自动驾驶等需求将给芯片制造带来可不雅观的市场，但Rapidus的经营模式却难以担保享受这一轮半导体发展周期红利。
日本综合研究开拓机构会长金丸恭文称，Rapidus在环球芯片产供链中缺少“不可替代性”，终极难以避免和台积电、三星等竞争代工业务的命运。日本新思科技株式会社社长藤井公雄称，日本缺少芯片设计能力是Rapidus的短板，日本不能打造芯片设计上有影响力的企业，在未来芯片发展浪潮中就没有竞争力。
让出自主权技能发展空间受限
日本视尖端芯片技能为保障国家安全的计策技能，但Rapidus在2nm芯片技能上依赖美国的发展方案，无异于拱手让出日本主要计策技能自主权，把未来芯片技能发展空间交给他国节制。
2021年6月，日本经济家当省发布了《半导体和数字家当计策》。经产省制订半导体计策之初并没有成立Rapidus的打算，日本政坛对Rapidus为美国二流芯片技能供应研发资金、充当量产试验“小白鼠”的做法至今仍有反对声音。如，有日本众议院议员认为，日本应巩固在半导系统编制造设备、材料领域的计策上风，通过“计策不可替代”增强半导体家当话语权和影响力。日本经产省内部也有官员认为大量资金投向芯片制造的“无底洞”，挤占了日本芯片设计企业的发展空间，对日本芯片长远发展不利。金丸恭文乃至认为，借助美国技能这天本政府受日今年夜企业裹挟做出的短视决策，将带偏日本半导体计策，导致日本重蹈发展第五代打算机等计策失落败的覆辙。
这些担忧并非杞人忧天，日本多次重振芯片家当的努力都因美国的打压而失落败。这次美企环球晶圆起诉Rapidus引进IBM技能中存在的知识产权轇轕，已为Rapidus日后发展蒙上一层阴影。一旦Rapidus取得技能打破，威胁美国芯片企业市场竞争上风，美国在芯片知识产权问题上惯用的长臂统领手段或随时对日本发动，葬送日本振兴芯片家当的“末了机会”。
美国的2nm芯片技能并非日本心心念念的“免费午餐”，而是包藏了限定日本尖端芯片发展的陷阱。日本获准打仗IBM的2nm芯片技能之际，正是美国施压日本强化对华芯片出口牵制之时。强化对华芯片出口牵制导致日本芯片对华出口、在华市场份额萎缩。美、欧、韩等国家和地区已兴建不少前辈芯片集群，日本如果失落去中国市场，将导致Rapidus的技能未来最多只能在美欧以外的国家和地区寻求发展，一旦面临芯片家当周期，存在家当消亡风险。
纵不雅观美日芯片战后的日本芯片技能发展进程，日本芯片技能发展最顺利的一段期间，正是NEC等日本企业和中国华虹等企业加强互助，借助中国大芯片市场熨平芯片市场周期颠簸、实现跨芯片周期发展的阶段。《日本经济新闻》等舆论正在反思日本受到“只有跟随美国的出口牵制制度才能实现国家安全”这一缺点认知的蒙蔽，认为日本一旦分开中国大市场，日本的尖端芯片技能将无从发展，而计策技能如果发展失落败，日本更谈不上保障国家安全。
（作者单位：中国当代国际关系研究院科技与网络安全所）
