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12月13日，日本新成立的高端芯片公司Rapidus宣布與美國(guó)IBM簽署協(xié)議，開(kāi)發(fā)基于IBM的2nm制程技術(shù)。眾所周知，IBM是全球首個(gè)發(fā)布2nm芯片制造技術(shù)的公司。
協(xié)議還包括，Rapidus的科學(xué)家和工程師將與IBM日本公司和IBM總部的研究人員一起在紐約奧爾巴尼納米技術(shù)綜合體工作，該園區(qū)擁有世界領(lǐng)先的半導(dǎo)體研究生態(tài)系統(tǒng)。
值得注意的是，這家宣布向2nm工藝發(fā)起進(jìn)攻的芯片公司僅成立一個(gè)月。11月，豐田、索尼、軟銀、鎧俠、日本電裝、日本電氣、日本電信電話、三菱UFJ銀行8家日本企業(yè)攜手成立Rapidus，日本政府宣布向Rapidus提供700億日元資金，其目標(biāo)是和臺(tái)積電并駕齊驅(qū)，在2027年實(shí)現(xiàn)2nm產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化。
臺(tái)積電和三星的3nm量產(chǎn)已成為事實(shí)，還未量產(chǎn)的2nm成為目前業(yè)界競(jìng)逐的目標(biāo)。
TrendForce集邦咨詢分析師喬安表示，半導(dǎo)體制程已逐漸逼近物理極限，因此晶體管架構(gòu)的改變、新興材料的應(yīng)用、亦或是封裝技術(shù)的演進(jìn)都會(huì)是芯片持續(xù)提高效能、降低功耗的關(guān)鍵。
而業(yè)界認(rèn)為，在新結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和新材料的引入上，2nm有望成為新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
IBM是先進(jìn)工藝研發(fā)的佼佼者，它曾率先推出7nm、5nm，并于2021年5月發(fā)布全球首個(gè)2nm制造工藝，隨后在美國(guó)紐約州奧爾巴尼的工廠展示了2nm工藝生產(chǎn)的完整300mm晶圓。核心指標(biāo)方面，IBM稱(chēng)該2nm芯片的晶體管密度為333.33，幾乎是臺(tái)積電5nm的兩倍，這也比外界預(yù)估臺(tái)積電3nm工藝的292.21 MTr/mm2要高。
公開(kāi)資料顯示，IBM已于2015年撤出半導(dǎo)體的生產(chǎn)，但維持著研究開(kāi)發(fā)，因此其在規(guī)模量產(chǎn)上不具備條件。據(jù)媒體此前消息，IBM已與三星、英特爾簽署了聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議，業(yè)界推測(cè)其看中的是三星、英特爾的代工優(yōu)勢(shì)。本次與Rapidus展開(kāi)合作，意味著IBM的2nm芯片將交由Rapidus代工生產(chǎn)。業(yè)界人士表示，在IBM的幫助下，Rapidus有助于重振日本半導(dǎo)體行業(yè)，并幫助實(shí)現(xiàn)全球先進(jìn)半導(dǎo)體制造的多元化。
日本半導(dǎo)體的野心，不止于此
對(duì)于恢復(fù)其半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)先地位，日本已經(jīng)制定了詳細(xì)的半導(dǎo)體戰(zhàn)略十年規(guī)劃，并且已細(xì)化到在什么時(shí)間點(diǎn)完成什么目標(biāo)。
在2021年3月召開(kāi)的“半導(dǎo)體·數(shù)字化產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研討會(huì)”會(huì)議中，日本官方提到了“三步走戰(zhàn)略”，即“挽回”半導(dǎo)體生產(chǎn)能力、“推進(jìn)”新一代半導(dǎo)體研發(fā)、“部署”未來(lái)新技術(shù)。
第一步是確保日本國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)。邀請(qǐng)全球最大的半導(dǎo)體代工廠臺(tái)積電赴日本熊本縣建廠，即是該戰(zhàn)略的第一步。
第二步是與美國(guó)合作研發(fā)最先進(jìn)的邏輯（Logic，用于演算）半導(dǎo)體。日本的目標(biāo)是確立被稱(chēng)為“Beyond 2nm”的新一代半導(dǎo)體技術(shù)。
第三步是到2030年研發(fā)出低功耗、可快速處理數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體技術(shù)，同時(shí)將量子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于社會(huì)基建。
目前，日本的第一步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并且結(jié)合業(yè)界消息顯示，或有超越之舉。近日，臺(tái)積電資深副總經(jīng)理侯永清在接受日媒采訪時(shí)罕見(jiàn)松口表示，不排除在日本興建另一座新的工廠，吻合日方爭(zhēng)取臺(tái)積電也把更先進(jìn)的7nm帶到日本。雖然侯永清仍語(yǔ)帶保留說(shuō)：“最終決定還是需要先觀察位于熊本的工廠表現(xiàn)。”
公開(kāi)消息顯示，臺(tái)積電熊本廠總投資86億美元，已于今年4月動(dòng)工，預(yù)計(jì)明年9月完工，最快將于2024年12月開(kāi)始量產(chǎn)，目前規(guī)劃將生產(chǎn)22、28nm以及12、16nm制程芯片，月產(chǎn)能設(shè)定為5.5萬(wàn)片。
供應(yīng)鏈消息透露，日本此次爭(zhēng)取臺(tái)積電在日本設(shè)立更先進(jìn)制程大廠的拉力非常強(qiáng)，日本也正在通過(guò)補(bǔ)助和完善熊本廠附近生活圈及人才培訓(xùn)等多管齊下措施，全力說(shuō)服臺(tái)積電在日本設(shè)立比原本更先進(jìn)制程制造廠。
據(jù)悉，前幾日，臺(tái)積電負(fù)責(zé)營(yíng)運(yùn)的高層在參加完臺(tái)積電美國(guó)新廠進(jìn)機(jī)典禮后，立刻趕至日本拜訪日本相關(guān)材料和設(shè)備供應(yīng)鏈；隨后臺(tái)積電最大客戶蘋(píng)果執(zhí)行長(zhǎng)庫(kù)克也飛抵日本，并參觀臺(tái)積電熊本廠，預(yù)料也是臺(tái)積電在日本布局更先進(jìn)制程的一環(huán)。
日本發(fā)展2nm，道阻且長(zhǎng)
雖然愿景遠(yuǎn)大，回歸現(xiàn)實(shí)，日本的晶圓代工卻受到牽制。
優(yōu)勢(shì)方面，日本在半導(dǎo)體材料與設(shè)備占據(jù)優(yōu)勢(shì)，背后有信越化學(xué)工業(yè)、SUMCO、JSR、東京電子等老牌企業(yè)，上游產(chǎn)業(yè)鏈布局豐厚。
但是，日本目前主要的半導(dǎo)體生產(chǎn)線仍在45nm階段，45nm以后為32nm、22nm、16/14nm、10nm、7nm、5nm、3nm、2nm。從45nm到2nm，共跨越了九個(gè)代際的微縮化。每發(fā)展一個(gè)代際，都需要進(jìn)行多次試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)失敗是常有的事情。
比如英特爾在2016年無(wú)法順利從14nm過(guò)度到10nm，隨后的5年一度卡在了10nm研發(fā)。并且日本的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)以IDM模式為主，企業(yè)基本采用IDM模式運(yùn)營(yíng)，缺乏半導(dǎo)體代工方面的經(jīng)驗(yàn)。
此次Rapidus與IBM開(kāi)展合作開(kāi)發(fā)2nm，無(wú)疑是抄近道的一種方式。如今業(yè)界對(duì)于2nm制程競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，未來(lái)又會(huì)發(fā)生何種變革呢，我們拭目以待。