➤為抓住“掌握先進芯片製造能力的最後機會”，日本政府&&半導體戰略，制定了本土2nm製程先進芯片“兩步走”的研發規劃

➤美政府沒有能力同時資助英特爾和IBM的先進芯片技術，因此選擇由《芯片和科學法案》優先資助把握更大的英特爾芯片技術，把風險更大的IBM芯片技術交給日本接盤

➤這種“狗熊掰棒子”式的規劃不利於技術、知識産權、芯片人才等積累，也不利於製造設備和工藝重復利用，不但推升Rapidus芯片技術升級成本，其前後兩代芯片技術銜接也會面臨額外困難

➤荷蘭某知名芯片雜誌甚至以《日本Rapidus追求芯片復興終將失敗》為題，警示Rapidus違背&積電等企業堅持自主研髮尖端芯片路線，即使有日本政府慷慨解囊，仍將難免失敗的風險

➤這些擔憂並非杞人憂天，日本多次重振芯片産業的努力都因美國的打壓而失敗

➤《日本經濟新聞》等輿論正在反思日本受到“只有跟隨美國的出口管制制度才能實現國家安全”這一錯誤認知的蒙蔽，認為日本一旦脫離中國大市場，尖端芯片技術將無從發展，而戰略技術如果發展失敗，更談不上保障國家安全

　　文 | 周寧南

　　當前，日本正以前所未有的鉅額補貼和推進速度發力半導體産業。一項最新數據顯示，在過去3年，日本用於半導體産業的補貼金額佔GDP比重達0.71%，高於其他主要西方國家。

　　4月初，日本經濟産業省宣布，2024年度將向本土芯片製造公司Rapidus最多提供5900億日元補貼。該公司於2022年11月在日本政府支持下由豐田、索尼、日本電氣、鎧俠、三菱日聯銀行等8家企業聯合設立。

　　Rapidus計劃達成2027年量産2nm芯片的目標。把具備2nm芯片製造技術看作未來“芯片立國”之本的日本，將實現芯片“雄心”的希望寄託在國際合作上。Rapidus與IBM等公司展開闔作，希望從IBM處求得核心技術，但IBM技術並不成熟，而且附帶地緣政治條件。日本的芯片技術引進吸收過程有不小風險，發展前景存在不確定性。

　　日本的芯片“雄心”

　　隨着全球芯片産業格局發生變化和芯片新技術架構涌現共振，為抓住“掌握先進芯片製造能力的最後機會”，日本政府&&半導體戰略，制定了本土2nm製程先進芯片“兩步走”的研發規劃。

　　第一步是通過吸引&積電等全球先進半導體公司在日本建廠，帶動日本本土掌握相對先進的芯片製造能力。

　　在此基礎上，第二步是通過建立芯片製造商Rapidus，借助國際技術合作，掌握2nm製程先進芯片的製造能力。

　　這是一個雄心勃勃的戰略規劃。目前，日本本土的芯片製造水平停留在40nm製程的水平上，如果按部就班發展到2nm製程，需要突破從40nm到28nm、從28nm到7nm、從7nm到3nm、從3nm到2nm等多個技術門檻。這些技術門檻較高，&積電、三星等巨頭用了超過10年時間突破，而環球晶圓等其他主要芯片製造商因為難度太大，索性放棄了28nm以下芯片製造能力的研發。

　　日本把希望寄託在國際合作上。為了實現半導體戰略規劃的第一步，獲得&積電等全球芯片巨頭的技術和經驗，把日本的芯片製造能力從40nm提升到英特爾等先進芯片製造商7nm左右的水平，日本已經斥資近70億美元，補貼&積電在日本熊本縣兩個芯片廠近40%的投資。

　　根據規劃，&積電在日建設的兩個芯片廠用於生産28nm芯片和7nm芯片。日本半導體戰略推進議員聯盟負責人甘利明闡述了日本引進&積電建廠的打算。他&&，&積電在日建設的28nm芯片廠和&積電在世界其他地方建設的28nm芯片廠不同，具備製造接近10nm芯片的技術，這些芯片廠的日企股東，最終將接收、消化相關芯片製造技術。

　　日本半導體戰略規劃的第二步是借助美國技術，趕上&積電、三星等公司的世界前沿水平。&積電、三星、英特爾等芯片製造商在研的、製程在2nm及以下的芯片採用了與以往芯片架構“鰭式場效應晶體管”架構（FinFET）不同的新一代芯片架構“全環繞柵極場效應晶體管”架構（GAAFET）。2021年，IBM率先向全球宣布研製出了基於GAAFET架構的2nm芯片原型，但由於&積電等芯片製造商遵循自有技術路線，IBM的2nm芯片技術一時沒有用武之地。2022年，Rapidus成立，尋求實現2nm芯片技術，因此和IBM一拍即合。經美商務部長雷蒙多、時任日經濟産業省大臣西村康稔等人磋商，IBM當年就獲准將2nm芯片技術輸日。

　　目前，日本2nm芯片的實質研發尚未啟動，&積電在日芯片廠尚未投産，Rapidus派遣赴美學習IBM芯片技術、赴歐學習光刻機使用的員工也未完成培訓，但研發2nm芯片已具備不少有利的內外環境。從日本國內看，日本政府高度重視尖端芯片研發工作，經濟産業省迄今為止唯一一次對單個行業的補貼政策就用在了對Rapidus的補貼上。從國際環境看，尖端芯片製造設備廠商阿斯麥、歐洲頂尖芯片技術研發機構微電子研究中心（IMEC）都積極和Rapidus合作。Rapidus總裁小池敦義對實現2nm芯片量産目標信心滿滿，聲稱“Rapidus將使世界震驚”。

位於日本東京的日本國際機器人展現場（2023 年 11 月 30 日攝） 錢錚攝 / 本刊

　　引進IBM 2nm芯片技術的風險

　　日本雖然已獲准接觸IBM的2nm芯片技術，但該技術還沒有轉化成生産工藝，也缺少配套芯片産供鏈支撐，引進該技術存在較大風險。

　　IBM的2nm芯片技術是實驗室産物，轉化為批量生産的芯片工藝仍有技術障礙難以解決。

　　例如，GAAFET架構和以往架構相比，晶體管結構更加複雜，對晶體管的襯底材料提出了更高要求。IBM的GAAFET架構探索使用硅上金剛石等新型襯底材料。參與IBM芯片研發的研究員薩加裏卡·穆克什稱，這些新材料“不太可能在大批量製造中採用”。日本雖然在芯片相關材料製備上具有一定程度的技術和産業優勢，但IBM自出售芯片製造部門後，所研究出的芯片技術已多年不指導業內主流芯片研發，所需的新型材料和業界主流研發方向有一定距離，日本能否解決相關技術量産瓶頸存在不確定性。

　　目前看，不但業內對IBM技術路線能否轉化成量産工藝心存疑慮，Rapidus對IBM技術的量産效率也不托底。Rapidus董事長東哲郎闡述Rapidus發展方向時，明確指出Rapidus不能像&積電、三星一樣大規模量産芯片，需要探索小批量生産芯片的運營模式。同時，Rapidus也在尋找IBM技術失敗時的替代品，如和東京大學、IMEC等規劃另一條先進芯片工藝研發路徑。

　　IBM的2nm芯片技術依賴上代芯片製造工藝，日本長期技術欠賬可能拖累研發進度。

　　日本經濟産業省官員西川和美認為，Rapidus在GAAFET等新一代芯片架構發展初期參與研發存在跨越式發展機遇和“換道超車”可能，但是，目前三星等企業運用GAAFET架構的經驗表明，GAAFET架構下90%的製造工藝仍沿用前代FinFET架構的製造工藝和相關知識産權，而日本本土並不掌握FinFET架構製造工藝，IBM也沒有在14nm以下芯片製造中使用FinFET工藝的經驗，對日本愛莫能助。東哲郎稱，IBM向日本共享2nm芯片技術是“信任日本製造能力”，希望日本探索出IBM芯片技術的製造工藝。但台灣資訊工業策進會産業情報研究所研究人員邱冠倫認為，美國政府沒有能力同時資助英特爾和IBM的先進芯片技術，因此選擇由《芯片和科學法案》優先資助把握更大的英特爾芯片技術，把風險更大的IBM芯片技術交給日本接盤。

　　IBM的2nm芯片技術並非主流方向，日本引進該技術存在産業配套難度。

　　業界雖明確2nm芯片將採用GAAFET架構生産，但IBM在2nm芯片上對GAAFET架構的設計和&積電、三星、英特爾等主流芯片製造商有較大區別，在零部件及材料使用上相對獨特，需要設計、研發較多額外零部件。

　　三星曾參與IBM的2nm芯片的GAAFET架構研發，但考慮到産業配套，最終未採用IBM的技術路線，而是結合既有工藝、設備重新設計了2nm芯片架構。韓國半導體官員在《韓國先驅報》上&&，日本雖然長於製造芯片零部件，但Rapidus不一定能生産出完整的芯片。

　　Rapidus技術創新模式未打通

　　目前看，Rapidus技術創新基礎和生態並不穩固，技術創新模式未打通。Rapidus一旦進入尖端芯片領域，艱難獲得的先進芯片技術和工藝或很快落伍、被淘汰。

　　第一，市場競爭力有限，難以維繫尖端技術創新發展。

　　Rapidus從IBM求得先進芯片研發能力，但過往IBM拋售芯片製造業務，以及三星和IBM在芯片技術上合作仍難以在FinFET架構芯片製造良率等關鍵指標上超過&積電等，表明IBM的芯片技術國際競爭力有限。從&積電、三星、英特爾已公布的2nm和3nm芯片指標看，IBM的2nm芯片性能大致和其他芯片製造商的3nm芯片相當。也就是説，Rapidus引進IBM技術，在市場競爭力上沒有優勢。

　　Rapidus無力和&積電、三星、英特爾競爭，已聲明無意角逐芯片代工市場。日本缺乏芯片設計能力，又沒有代工優勢，Rapidus的未來市場前景堪憂。從日本電氣股份有限公司（NEC）、日立、三菱等合力打造存儲芯片企業爾必達等多輪日本振興芯片産業的嘗試看，一旦相關企業市場競爭失利，即使發展初期能夠觸碰到當時全球尖端芯片製造水平，最終也不得不放棄先進芯片研發，這也是日本芯片製造至今停滯在40nm水平的主要原因。

　　Rapidus難以得到國際市場滋養，要填補日本2nm技術空白，屬於無本之木、無源之水，難免重蹈補貼包袱越背越重的覆轍，難以維持芯片技術發展創新。

　　第二，創新路線不穩定，迭代創新路徑未形成。

　　Rapidus在2nm芯片上照搬IBM技術，在1nm甚至亞納米芯片上卻不打算在IBM技術基礎上發展，而是尋求同IMEC合作。這種“狗熊掰棒子”式的規劃不利於技術、知識産權、芯片人才等積累，也不利於製造設備和工藝重復利用，不但推升Rapidus芯片技術升級成本，其前後兩代芯片技術銜接也會面臨額外困難。

　　此外，IBM和IMEC都沒有運營芯片廠或支撐芯片廠供應鏈的經驗，Rapidus把尖端芯片的寶押在IBM和IMEC身上，雖然是無處覓得尖端芯片技術的無奈之舉，但也加劇了日本全力發展尖端芯片的風險。荷蘭某知名芯片雜誌甚至以《日本Rapidus追求芯片復興終將失敗》為題，警示Rapidus違背&積電等企業堅持自主研髮尖端芯片路線，即使有日本政府慷慨解囊，仍將難免失敗的風險。

　　第三，創新生態有短板，難以享受芯片發展潮流紅利。

　　時任經濟産業大臣西村康稔曾稱，Rapidus的未來在於承接人工智能、自動駕駛等領域的芯片製造業務。Rapidus也為此制定了名為“快速統一製造服務”的經營模式，將在芯片代工的基礎上，為芯片設計提供技術支持，加快芯片設計過程。雖然未來數年內，人工智能、自動駕駛等需求將給芯片製造帶來可觀的市場，但Rapidus的經營模式卻難以保證享受這一輪半導體發展周期紅利。

　　日本綜合研究開發機構會長金丸恭文稱，Rapidus在全球芯片産供鏈中缺乏“不可替代性”，最終難以避免和&積電、三星等競爭代工業務的命運。日本新思科技株式會社社長藤井公雄稱，日本缺乏芯片設計能力是Rapidus的短板，日本不能打造芯片設計上有影響力的企業，在未來芯片發展浪潮中就沒有競爭力。

　　讓出自主權技術發展空間受限

　　日本視尖端芯片技術為保障國家安全的戰略技術，但Rapidus在2nm芯片技術上依賴美國的發展規劃，無異於拱手讓出日本重要戰略技術自主權，把未來芯片技術發展空間交給他國掌握。

　　2021年6月，日本經濟産業省發布了《半導體和數字産業戰略》。經産省制定半導體戰略之初並沒有成立Rapidus的打算，日本政壇對Rapidus為美國二流芯片技術提供研發資金、充當量産試驗“小白鼠”的做法至今仍有反對聲音。如，有日本眾議院議員認為，日本應鞏固在半導體製造設備、材料領域的戰略優勢，通過“戰略不可替代”增強半導體産業話語權和影響力。日本經産省內部也有官員認為大量資金投向芯片製造的“無底洞”，擠佔了日本芯片設計企業的發展空間，對日本芯片長遠發展不利。金丸恭文甚至認為，借助美國技術是日本政府受日本大企業裹挾做出的短視決策，將帶偏日本半導體戰略，導致日本重蹈發展第五代計算機等戰略失敗的覆轍。

　　這些擔憂並非杞人憂天，日本多次重振芯片産業的努力都因美國的打壓而失敗。這次美企環球晶圓起訴Rapidus引進IBM技術中存在的知識産權糾紛，已為Rapidus日後發展蒙上一層陰影。一旦Rapidus取得技術突破，威脅美國芯片企業市場競爭優勢，美國在芯片知識産權問題上慣用的長臂管轄手段或隨時對日本發動，葬送日本振興芯片産業的“最後機會”。

　　美國的2nm芯片技術並非日本心心念念的“免費午餐”，而是包藏了限制日本尖端芯片發展的陷阱。日本獲准接觸IBM的2nm芯片技術之際，正是美國施壓日本強化對華芯片出口管制之時。強化對華芯片出口管制導致日本芯片對華出口、在華市場份額萎縮。美、歐、韓等國家和地區已興建不少先進芯片集群，日本如果失去中國市場，將導致Rapidus的技術未來最多只能在美歐以外的國家和地區尋求發展，一旦面臨芯片産業周期，存在産業消亡風險。

　　縱觀美日芯片戰後的日本芯片技術發展歷程，日本芯片技術發展最順利的一段時期，正是NEC等日本企業和中國華虹等企業加強合作，借助中國大芯片市場熨平芯片市場周期波動、實現跨芯片周期發展的階段。《日本經濟新聞》等輿論正在反思日本受到“只有跟隨美國的出口管制制度才能實現國家安全”這一錯誤認知的蒙蔽，認為日本一旦脫離中國大市場，日本的尖端芯片技術將無從發展，而戰略技術如果發展失敗，日本更談不上保障國家安全。

　　（作者單位：中國現代國際關係研究院科技與網絡安全所）□