日本2nm晶圆厂，要过三关

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来源：内容来自综合自互联网 。

日本正押下重注，重振其长期衰退的先进芯片制造业。一家名为 Rapidus 的新政府-民间合资企业正致力于实现一个雄心勃勃的目标：到 2027 年实现 2 纳米逻辑半导体的量产。

20世纪80年代，日本芯片制造商在全球市场占据了主导地位。然而，随着市场的发展以及东亚地区新竞争对手的出现，日本在先进逻辑芯片制造领域的竞争中逐渐落败。如今，日本已落后世界领先水平多达二十年。

出于战略原因，重建国内芯片制造业的需求已在日本决策者中变得愈发紧迫。新冠疫情期间的供应链中断暴露了全球半导体供应的脆弱性。同样，不断上升的地缘政治风险——例如两岸紧张局势和中美竞争——也表明某些供应链瓶颈存在脆弱性。随着人工智能 (AI) 技术的全球爆炸式增长，先进的半导体也被视为更广泛经济增长的关键驱动力。

作为日本经济战略的核心，Rapidus成立于2022年，由日本经济产业省（METI）和八家龙头企业共同出资成立，其中包括丰田汽车、NTT、索尼和软银集团等家喻户晓的知名企业。Rapidus通过积极投资并汲取全球顶尖技术，力争在短短五年内实现当今最先进的2纳米工艺节点逻辑芯片的量产。今年4月，该公司在其位于日本北海道的新建生产基地启动了试点生产线。公司计划最早于今年7月交付首批原型芯片。

尽管人们对 Rapidus 的项目寄予厚望，但质疑声与希望声并存。鉴于先进半导体生产是现代最复杂、资本最密集的行业之一，许多人指出，像 Rapidus 这样的新企业很难在短时间内实现技术成熟。此外，许多人怀疑 Rapidus 能否在激烈的全球芯片市场中与现有企业展开竞争。为了成功开发 2 纳米芯片产能，并体现韩国的半导体复兴，Rapidus 必须克服至少三个关键障碍。

第一关：巨大的资本需求，有限的投资

尽管获得了政府的大力支持，但Rapidus的量产目标仍面临巨大的资金缺口。该公司需要找到额外的资金来源才能启动计划中的生产。

根据目前的估计，Rapidus 需要总共投入 5 万亿日元（345 亿美元）才能启动其尖端 2 纳米半导体的量产线。迄今为止，该公司已获得政府1.72 万亿日元的补贴，以及来自最初私人创始人的730 亿日元的补贴。此外，该公司正在吸引新的私人资金，本田汽车最近宣布了其投资。据报道，富士通和几家主要银行也计划效仿。

然而，即使所有这些投资加起来，仍然远远达不到2027年量产目标所需的5万亿门槛。一些股东承认，Rapidus缺乏芯片制造业绩是他们不愿进一步投资的原因。

今年春天，日本国会通过了新 法律，允许进一步向Rapidus提供公共财政援助，并允许政府作为债权人，为该合资公司未来从私营金融机构获得的贷款提供资金。然而，大量公共投资的前景引发了批评，人们批评其动用纳税人的钱来支持一个未经验证的项目。这也违背了Rapidus首席执行官小池敦义通过最大限度地减少政府干预来确保企业自主权的初衷。

今年3月，小池百合子曾表示计划从私人投资者那里额外筹集100亿日元资金，并强调将继续致力于争取私人融资。然而，就目前而言，资金短缺仍将是Rapidus项目继续推进的瓶颈。

第二关：跨越技术死亡谷

Rapidus 要实现量产目标，还必须克服一些技术障碍。尽管 Rapidus 的生产线借鉴了全球领先的生产方法，但该项目的技术转移和商业化仍不明朗。

为了在短时间内达到2纳米芯片技术的顶峰，Rapidus从IBM获得了Gate All Around (GAA)芯片架构的制造技术授权。与传统的FinFET设计不同，GAA技术能够进一步缩小工艺节点，同时提升芯片性能并降低功耗。然而，其制造工艺更加复杂，对技术成熟度的要求也更高。Rapidus派遣了150名工程师前往IBM位于纽约州奥尔巴尼的创新中心，进行此次技术转移所需的培训。

除了IBM之外，Rapidus还与欧洲领先的微电子研发中心IMEC合作，并派遣工程师前往IMEC位于比利时的研发中心，学习极紫外光刻技术。

然而，Rapidus 能否在其位于北海道的自有生产基地重建 GAA 芯片架构仍有待观察。目前，日本公司拥有的最佳逻辑芯片制造能力为 40 纳米，比韩国或台湾的尖端工艺早了大约二十年。在采用 GAA 技术时，Rapidus 工程师需要学习和实践先进芯片制造的全新阶段。

此外，即使 Rapidus 成功生产出 2 纳米芯片原型，也仅凭这一点并不能保证量产的成功。他们很快就会进入一个通常被称为“死亡之谷”的阶段，即研发与商业化之间的关键差距。许多制造企业在这一阶段难以从原型运行过渡到稳定、高产量的量产。

Rapidus 首席执行官小池相信，通过与领先的外国合作伙伴合作，公司能够克服技术障碍。此外，日本国内独特的半导体生态系统——尤其是其设备技术和材料——可以为 Rapidus 的努力提供支持。然而，在 Rapidus 克服这些技术障碍并实现量产之前，该项目的命运仍不确定。

第三关：关键的客户搜寻

即使Rapidus克服了这两个挑战，如果没有强大的客户基础，实现量产仍然困难重重。可靠的客户不仅能带来稳定的收入来源，还能成为Rapidus技术成熟的驱动力。

对于专注于制造客户设计芯片的纯半导体代工厂来说，拥有强大的客户基础对于完善和展示其技术能力至关重要。主要客户——例如台积电的苹果和三星的移动部门——通常充当导师，提供未来市场趋势和性能要求的洞见，从而有效地指导代工厂的工艺开发。然而，自两年前宣布启动该项目以来，Rapidus 一直未能找到足够的客户。

去年，Rapidus在硅谷开设了一家新子公司，以在大型科技公司以及 IT 和 AI 初创公司中拓展客户群。今年早些时候，Rapidus 宣布与博通合作，交付其原型芯片，并有可能最终向博通的客户（包括谷歌和 Meta）供应芯片。

然而，鉴于全球市场竞争激烈，Rapidus 能否在量产前获得足够的客户仍不明朗。台积电和三星等市场老牌厂商不仅拥有良好的业绩记录和客户信任，而且在 2 纳米芯片生产方面也占据领先地位。两家公司都计划在 2025 年下半年实现量产，这比 Rapidus 领先两年。

当被问及如何赢得客户时，小池强调了Rapidus项目专注于利基市场，从而有望获得成功。据小池介绍，Rapidus将采用独特的晶圆加工方法，以及结合前端和后端芯片制造工艺的集成方法，与竞争对手相比，最终产品的交付周期可缩短两到三倍。虽然这种方法会导致整体产量下降，但它将使Rapidus能够满足利基客户的特殊需求，并避免与行业现有企业正面竞争。

虽然小池承诺将在今年年底前准备好一份初步客户名单，但 Rapidus 能否建立稳固的客户群也将成为该项目最终可行性的决定性因素。

总结

总体而言，Rapidus 在实现量产目标之前仍面临重重挑战。如果不克服上述三个挑战，很难想象 2 纳米芯片的生产能够取得成功。随着公司逐步攻克这些障碍，定于 7 月交付的原型将发挥至关重要的作用。

对于 Rapidus 的合作伙伴来说，试点生产线和原型可以作为评估项目进展的标准。根据原型生产的结果，经济产业省、企业投资者和潜在客户可以调整其进一步投资、合作或未来购买的决策。

另一方面，Rapidus 的高管们可以利用这个机会反思他们最初的项目计划。这将有助于决定是否要调整他们最初的 2 纳米芯片制造目标，或者调整他们向市场交付产品的时间表。

Rapidus肩负着振兴日本半导体产业的宏伟目标，但未来仍面临严峻挑战。所有利益相关者都必须认识到这些障碍，并在就项目未来做出关键决策时充分考虑这些障碍。

*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。

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