现金+IBM合作，能否让Rapidus跻身芯片制造第一梯队？

（本文编译自SemiWiki）

2022年，日本宣布成立Rapidus时，外界对此消息既满怀热情，又不乏质疑。当时，全球对半导体制造产能的需求不断攀升，以支撑世界各地人工智能/机器学习数据中心的建设需求。此外，地缘政治压力也要求各地区能够本地生产能力，该公司正是在这样的背景下进入市场。

Rapidus是一个由政府支持的企业联盟，肩负着一项使命：让日本重回先进逻辑芯片制造的前沿。在IBM的支持下，到2027年实现2纳米芯片量产，并为2纳米以上节点的研发奠定基础，这是Rapidus公司首席执行官小池明良在2025年8月26日的热芯片大会上宣称的。在这个由台积电、三星和英特尔主导的行业里，这更看起里像是一种地缘政治上的制衡手段。

1987年2月21日，台积电在中国台湾新竹成立，它也是政企联合投资模式推动台湾地区半导体产业崛起的一个典范。2005年，台积电创始人张忠谋博士在麻省理工学院斯隆管理学院的演讲中提到了公司成立时的资本结构：“飞利浦出资约27%，台湾地区当局出资48%，我花了三到四个月的时间筹集了其余25%的资金。”这种公共资本与私人资本的战略协同，为后来全球最先进的半导体代工厂奠定了基础。

台积电的崛起恰逢IBM个人电脑时代的转折点，全球个人电脑出货量从1988年的约2000万台飙升至1998年的1亿多台，增长了5倍。台积电的纯代工厂模式在在当时独具优势，让无晶圆厂的创新企业得以快速扩张，无需承担制造基础设施的负担。台积电不只是顺势而为，更成为了个人电脑繁荣发展的基石。

时间快进到2025年，Rapidus已经取得了几项重要成就：在北海道开展2纳米芯片工厂的试产活动、与IBM成功联合演示纳米片晶体管，以及与西门子、imec和Tenstorrent建立生态系统合作伙伴关系。但在幕后，其战略中一个不同寻常的举措引起了业内关注：据报道，Rapidus正向IP供应商提供巨额预付款，以确保获得早期支持。这种做法与台积电采用的传统专利费驱动模式大相径庭，引发了关于可持续性、竞争力以及金钱是否能替代生态系统发展势头等的根本性问题。

台积电的巨头地位

在传统的代工厂模式中，IP供应商，即提供内存控制器、I/O子系统或物理库等核心组件的公司，会根据预期的客户需求，将其IP移植到新的工艺节点。他们预先承担部分工程成本，以换取客户批量生产芯片后的未来专利费。

这种模式在台积电取得了巨大成功，其规模效应不言而喻。例如，对许多供应商而言，从N3节点过渡到N2节点轻而易举，因为相关生态系统已经就位。这里的网络效应十分强大：客户更青睐IP种类最丰富的节点，而IP供应商则会支持客户基础最庞大的节点。这形成了一个自我强化的循环，我们可以将之称为“台积电雪球”。

张忠谋强调，台湾地区在半导体制造领域的长期优势不仅来自资金，还源于结构性优势。他在最近的麻省理工学院演讲中指出，要取得成功，需要稳定的、训练有素的技术人员供应、较低的员工流动率，以及产业集聚带来的好处。他表示：“知识学习具有地域性。只有在同一个地方，经验曲线才能发挥作用。”台积电之所以能蓬勃发展，是因为它能在一个地方构建生态系统，随着时间的推移积累知识并降低成本。这凸显了Rapidus在日本面临的挑战：它不仅要建造晶圆厂，还要构建一个有凝聚力的生态系统，以复制这种边做边学的效应。

靠补贴发展的芯片产业

相比之下，Rapidus目前还没有这样的规模。分析师估计，到2026年，该公司每月的晶圆产量可能仅为2.5万片，这只是台积电和三星先进节点产量的一小部分。从IP供应商的角度来看，在纯专利费模式下，支持Rapidus的2纳米节点是一项高风险、低回报的投资。为了弥补这一差距，据报道，Rapidus正向前端IP供应商提供预付款激励，以确保早期客户能够获得关键库。这种“付费参与”策略能立即促成合作，但却是一种代价高昂的获取可信度的方式。

问题在于这种模式能否扩大规模。如果Rapidus在预付款激励上投入巨资，而晶圆产量仍然不高，其经济状况可能会难以为继，尤其是据估计，该公司需要5万亿日元（约合340-350亿美元）才能实现全面量产。就IBM而言，它正提供研发专业知识、IP和工程支持。大约150名Rapidus工程师在IBM的奥尔巴尼纳米技术中心接受培训，IBM还提供了纳米片晶体管的设计和专业知识。但IBM并未直接为Rapidus提供资金。

这就将负担完全压在了日本政府补贴（目前已承诺超过1.7万亿日元）以及丰田、日本电信电话公司、索尼、软银、铠侠和日本电气等企业投资者身上。随着各项新开支的出现，包括建设、设备、封装，以及现在的前期IP协议，资金缺口会越来越大。2025年7月，Rapidus实现了一个关键里程碑：其IIM-1工厂的2纳米全环绕栅极晶体管（GAAFET）获得了电气特性。这表明，尽管财务可持续性仍是一个悬而未决的问题，但IBM的知识转移已经产生了切实的技术成果。

设备≠生态系统

Rapidus似乎也已经认识到，光刻扫描仪、沉积工具和蚀刻机虽然昂贵，但并不是推出先进节点最困难的部分。真正的瓶颈在于设计生态系统。如果客户无法获得成熟的IP库、可靠的设计流程和稳定的EDA工具支持，他们就不会冒险在Rapidus进行芯片流片。预付款协议是解决这种“先有鸡还是先有蛋”问题的一种方式。

但这也证明了Rapidus缺乏使台积电生态系统自我维持的内在吸引力。台积电不必提供激励，供应商就会争相与台积电合作，因为他们的客户有这样的需求。小池宣称，Rapidus希望在速度上形成差异化优势。其“全单晶圆处理”概念有望将周转时间缩短至15-50天，而传统批量处理大约需要120天。该公司声称，这种“世界上最短的周转时间”将为无晶圆厂客户提供更快的迭代速度，这可能会成为吸引他们选择Rapidus的一个因素，尽管其生态系统仍存在挑战。

犹豫不决的代工厂

这种情况有先例可循。格芯在早期研发20纳米和14纳米技术时，就曾提供经济激励来吸引IP供应商。这种模式在短期内是可行的，但未能形成良性循环。由于没有足够的客户需求，格芯放弃了先进逻辑芯片业务，转而专注于特种芯片和成熟节点。Rapidus会遭遇同样的命运吗？它获得的政府支持更强，与IBM的合作也为其提供了世界级的技术基础。但结构性挑战依然存在，即要说服IP供应商和无晶圆厂客户押注于一个低产量的节点。

重要的是，要区分Rapidus的生态系统合作伙伴和IP供应商。像Tenstorrent这样的无晶圆厂设计公司，也是潜在客户，它们正在开发RISC-V处理器IP和人工智能加速器。它们可能会与Rapidus合作制造芯片，但从提供标准单元库、内存编译器或接口IP的意义上来说，它们并非IP供应商。预付款激励针对的是传统IP提供商，如ARM、新思科技或楷登电子。它们的库对于支持客户在新节点上进行设计才至关重要。

Rapidus依赖前期协议的战略带来了一系列结构性风险，可能会削弱其长期生存能力。虽然政府补贴可能会在初期起到缓冲作用，但问题是：一旦Rapidus必须在没有外部资金的情况下运营，这种模式还能维持下去吗？对预付费承诺的依赖还可能加剧对供应商的依赖，可能会将Rapidus锁定在一个狭窄的IP供应商生态系统中，限制未来客户的灵活性。

认知是另一个挑战。如果客户开始认为IP支持是基于激励措施，而非生态系统的内在实力，那么他们对该节点可靠性的信心，尤其是对于关键任务的流片，可能会减弱。而且，在这个本就利润微薄的市场中，每一分用于确保生态系统支持的日元支出，都会加剧利润率压力。

相比之下，台积电的模式更具韧性。它通过高产量生产为供应商保证专利费收入，间接收取IP支持费用，同时通过先进节点的高价晶圆直接获利。这种方式在增强生态系统实力的同时，不会损害长期利润率或客户信任。工程师、EDA开发人员和代工厂内部人士都明白，半导体竞争不仅仅是关于每平方毫米的晶体管数量，还关乎设计支持、生态系统健康和商业模式的可行性。

对台积电来说，情况很简单：生态系统随产量而来。对Rapidus来说，情况则更不稳定：必须先花钱打造生态系统，然后才能实现产量。小池在热芯片大会的演讲中称，除了补贴和IBM的专业知识外，Rapidus还寄望于设计与制造协同优化（DMCO），整合人工智能、先进传感器以及与是德科技等公司的合作，以提高良率和工艺设计套件的精度。结合其“快速统一制造服务”（RUMS），Rapidus正推出一种基于速度和协同创新的代工厂模式，而不仅仅是晶圆生产。

付费的错觉

Rapidus值得称赞，因为它正尝试几十年来鲜有国家敢做的事情：重新跻身半导体制造的前沿。它与IBM的合作已经取得了技术里程碑，其政府和企业支持也使其具备了格芯从未有过的韧性。但仅靠资金并不能保证成功。预付款激励可能会确保早期IP的可用性，但无法保证客户的采用率或可持续的经济效益。最终，Rapidus必须找到一种方法，将这些早期协议转化为长期的生态系统发展动力。

张忠谋在麻省理工学院的思考凸显了这种差距。台湾地区的崛起得益于人才储备、产业集聚和经验曲线。这些因素经过几十年的积累，通过边做边学降低了成本。相比之下，Rapidus正试图用补贴和前期交易来争取时间。如果它成功了，将证明日本的这场豪赌是正确的。如果失败了，将进一步说明为什么台积电这一巨头能持续发展，以及为什么在前沿领域竞争不仅需要技术和补贴，还需要一个从客户需求中自然成长起来的生态系统。