日本新一代半導體國産計劃勝算幾何?
2022/12/06
新一代半導體的日本國産計劃即將啟動。在獲得日本政府補貼以及豐田和NTT等8家日本國內企業的出資的基礎上,新公司「Rapidus」正式揚帆起航。主導此次計劃的是在半導體行業摸爬滾打40多年的2位日本知名經營者。在大學和海外企業的協同下,日本企業將再次挑戰在10多年裏停滯不前的領域。
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設立Rapidus的目的是,掌握用於運算的邏輯半導體的新一代製造技術、建立量産線以及在日本推進代工業務的商業化。除了日本政府的700億日元支援之外,還獲得日本國內8家企業的總計73億日元投資。新公司計劃於2027年啟動生産,已開始為確保設備和人才而展開行動。
邏輯半導體通過使電路變得微細,大量裝入承擔計算的電晶體(元件),不斷提高性能。電路尺寸已縮小至以數奈米(奈米為10億分之1米)為單位。台積電(TSMC)和南韓三星電子已掌握「3奈米」産品的量産技術,還提出了新一代的2奈米産品到2025年啟動量産的計劃。
日本落後10~20年
Rapidus提出的目標是利用約5年時間趕上新一代産品的尖端製造技術,進而實現量産。要實現這一目標存在很高的門檻。在11月11日舉行的Rapidus的成立記者會上,站在臺上的新公司社長小池淳義表情嚴肅地説,「日本(在尖端邏輯晶片領域)落後10~20年。挽回劣勢並非易事」。
尖端邏輯半導體的研發和工廠需要的投資規模已增至以萬億日元為單位。不僅是昂貴的設備和研發,製造工序的確立也需要先進的技術和經驗。日本企業未能跟上2010年代的投資競爭,日本國內的邏輯半導體的工廠停留在40奈米左右的水準。
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Rapidus今後需要跨越的障礙很多(社長小池淳義㊧和會長東哲郎,11月11日,東京都港區) |
如何填補10年以上的空白?小池表示「借助日美合作研發尖端的2奈米産品之際,合作夥伴將成為關鍵」。
5月,日美兩國簽署了「半導體合作基本原則」,提倡推進有關尖端技術的聯合研究。作為研發基地,日本經濟産業省計劃年內啟動「技術研究組合最尖端半導體技術中心(LSTC)」。除了以Rapidus為代表的日本國內外的企業和研究機構之外,海外的機構也將參加。預計美國IBM等參加,承擔尖端産品製造的關鍵技術的開發。
2奈米屬於技術的過渡期。這是因為隨著電路變得微細,將産生某種「漏電」,高效的電流控制變得困難。各企業將採用名為「環繞式柵極技術 (簡稱GAA)」的新元件結構,正在解決這一問題。美國IBM曾在2021年成功試製GAA結構的2奈米半導體産品。如果充分利用基礎技術,存在加快趕超的可能性。
Rapidus的任務是與日本國內外的業內企業保持一致步調,掌握製造技術,建立有利可圖的商業模式。經營首腦需要在多家企業出資、政府提供支援、與海外合作等利害關係錯綜複雜的背景下,以前所未有的速度推進技術開發和投資。
「最後的機會」
小池截至最近在記憶體大企業美國西部數據(Western Digital)擔任日本法人首腦。而出任會長的東哲郎也作為Tokyo Electron的首腦,曾負責與美國設備企業的合併談判,還出任了日本國家半導體戰略相關會議的主席。在日美兩國的半導體行業具有人脈的2人將擔負起領導這項艱巨任務的工作。
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小池留有苦澀的回憶。2000年日立製作所和台灣半導體企業UMC(聯華電子)合資成立了半導體企業Trecenti技術。作為日立的技術人員出身的小池也參與了該公司的籌建,還擔任了社長。
Trecenti在世界上率先掌握了採用大口徑矽晶圓的量産技術。小池描繪了代工業務的構想,但日立與UMC的步調沒能保持一致,結果遭遇挫折。
「堅信日本具備能順利造出半導體的技術。此次是(我們)獲得的最後機會」,被問及尖端半導體日本國産化計劃有無勝算,小池這樣回答。對於作為技術人員經歷行業的盛衰、意外錯失東山再起機會的自身來説,這也是一雪前恥之戰。
另一方面,東哲郎對於相同的問題回答稱,「在半導體産業,危機既是風險也是機會」。東哲郎一直從設備企業的角度觀察猛追英特爾、不斷崛起的台積電和三星。這次將作為半導體企業發起挑戰。
相關人士針對Rapidus和LSTC的框架表示「雖然總論贊成,但如果涉及各論,立場將各不相同」,在此背景下,日本政府在啟動半導體戰略討論1年多之後敲定了出資,成功揚帆起航。但是,在需要以萬億日元為單位投資的尖端邏輯半導體的世界裏捲土重來、打造具有競爭力的業務的道路充滿險阻。兩位首腦的手腕將進一步受到考驗的局面遲早將到來。
人員、産品和資金等3大難題
Rapidus正在推進尖端半導體的開發和製造,技術以外的障礙也很多。要達成在5年時間裏填補10多年留下的空白這一充滿野心的目標,當然需要人、財、物等經營資源。
計劃的核心聚集了來自産業和學術界的人才。Rapidus除了小池之外,還邀請原材料大企業JSR的前會長小柴滿信等人擔任獨立董事。在承擔基礎研究的LSTC,曾在擔任東京大學校長時代與台積電建立合作的五神真也作為學術界的協調人參加。
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不過,工程師的招聘不像上述人才那樣順利。小池表示「召集到了多名關鍵成員。將以這些成員為核心,包括能邁向世界的人士在內,再一次爭取人才」。但是,精通尖端技術的半導體工程師呈現出跨境爭奪戰的局面,確保人才並不容易。
參與日美半導體協定最後談判的日立前專務牧本次生指出「‘2奈米’開發的壁壘是聚集人才」,同時稱「除了長期的人才培養之外,還需要從東南亞吸引年輕研究人員等,從全球招攬人才」。
在召集人才,著手具體的技術開發的同時,如何面對台積電等代工巨頭這一問題也將浮出水面。
小池表示Rapidus「不會在規模上追趕台積電和三星」。台積電和三星面向像智慧手機那樣供貨量大的最終産品大量生産半導體,而Rapidus將探索與2家領先企業不同的模式。體現與其他企業差異的關鍵是縮短此前需要數個月的半導體的工序。小池表示從開發階段起「開發實現快速生産的設備,然後加以應用和推廣」。
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關於尖端邏輯晶片的開發,台積電和三星領跑,英特爾尋求挽回劣勢(三星的半導體工廠) |
利用已提升生産速度的生産線,擴大小批量、高單價産品的業務。這是小池在任職於日立和Trecenti時代也曾追求的模式。目前,隨著人工智慧(AI)等的進步,製造管理的方法也進一步升級,要脫穎而出,需要推進相應的投資和研發。
不論是人才還是産品,解決難題所需要的是資本。小池推算稱,今後10年需要的資金達到5萬億日元。預計在最初5年的研究階段需要2萬億日元,而隨後的量産階段需要3萬億日元。
觀察台積電,2021年的設備投資為300億美元,研發費用達到44億美元。即使不在規模上展開競爭,尖端産品的投資規模也將迅速增加。
在半導體的世界裏,「赤手空拳難以贏得國際競爭」(出資企業高管)是一個共識。但是,如果對業務的勝算缺乏信心,必將對自己掏腰包保持慎重。出資企業中也有消極的聲音稱「這只是給(日本)經濟産業省面子」。
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日本半導體行業的看法也各不相同。有聲音積極評價稱「作為成立時的出資超出預期」(設備行業的首腦),另一方面,一家材料企業的領導則表示「連英特爾都遭遇挫折,不可能取得成功」。
Rapidus肩負的日本半導體的「十年大計」目前將以研發作為業務的核心。在難以通過業務獲得資金的同時,本金、民營企業的出資和日本政府補貼等將成為核心。投資期間漫長,其規模也將膨脹,如果出資企業與日本政府無法分別向股東和國民解釋風險及回報,將難以持續。
對於經營資源的確保,能在多大程度上描繪推進官民積極合作的未來戰略將成為關鍵。「Rapidus」在拉丁語裏意為迅速。為了實現這一企業名中包含的願望而應解決的課題仍然很多。
日本經濟新聞(中文版:日經中文網)江口良輔
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