◇為抓住“掌握先進芯片制造能力的最后機會”，日本政府出臺半導(dǎo)體戰(zhàn)略，制定了本土2nm制程先進芯片“兩步走”的研發(fā)規(guī)劃

◇美政府沒有能力同時資助英特爾和IBM的先進芯片技術(shù)，因此選擇由《芯片和科學(xué)法案》優(yōu)先資助把握更大的英特爾芯片技術(shù)，把風(fēng)險更大的IBM芯片技術(shù)交給日本接盤

◇這種“狗熊掰棒子”式的規(guī)劃不利于技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)、芯片人才等積累，也不利于制造設(shè)備和工藝重復(fù)利用，不但推升Rapidus芯片技術(shù)升級成本，其前后兩代芯片技術(shù)銜接也會面臨額外困難

◇荷蘭某知名芯片雜志甚至以《日本Rapidus追求芯片復(fù)興終將失敗》為題，警示Rapidus違背臺積電等企業(yè)堅持自主研發(fā)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(fēng)險

◇這些擔(dān)憂并非杞人憂天，日本多次重振芯片產(chǎn)業(yè)的努力都因美國的打壓而失敗

◇《日本經(jīng)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(xiàn)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(shù)將無從發(fā)展，而戰(zhàn)略技術(shù)如果發(fā)展失敗，更談不上保障國家安全

位于日本東京的日本國際機器人展現(xiàn)場（2023 年 11 月 30 日攝） 錢錚攝 / 本刊

當(dāng)前，日本正以前所未有的巨額補貼和推進速度發(fā)力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。一項最新數(shù)據(jù)顯示，在過去3年，日本用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的補貼金額占GDP比重達0.71%，高于其他主要西方國家。

4月初，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省宣布，2024年度將向本土芯片制造公司Rapidus最多提供5900億日元補貼。該公司于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(lián)銀行等8家企業(yè)聯(lián)合設(shè)立。

Rapidus計劃達成2027年量產(chǎn)2nm芯片的目標。把具備2nm芯片制造技術(shù)看作未來“芯片立國”之本的日本，將實現(xiàn)芯片“雄心”的希望寄托在國際合作上。Rapidus與IBM等公司展開合作，希望從IBM處求得核心技術(shù)，但IBM技術(shù)并不成熟，而且附帶地緣政治條件。日本的芯片技術(shù)引進吸收過程有不小風(fēng)險，發(fā)展前景存在不確定性。

日本的芯片“雄心”

隨著全球芯片產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生變化和芯片新技術(shù)架構(gòu)涌現(xiàn)共振，為抓住“掌握先進芯片制造能力的最后機會”，日本政府出臺半導(dǎo)體戰(zhàn)略，制定了本土2nm制程先進芯片“兩步走”的研發(fā)規(guī)劃。

第一步是通過吸引臺積電等全球先進半導(dǎo)體公司在日本建廠，帶動日本本土掌握相對先進的芯片制造能力。

在此基礎(chǔ)上，第二步是通過建立芯片制造商Rapidus，借助國際技術(shù)合作，掌握2nm制程先進芯片的制造能力。

這是一個雄心勃勃的戰(zhàn)略規(guī)劃。目前，日本本土的芯片制造水平停留在40nm制程的水平上，如果按部就班發(fā)展到2nm制程，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(shù)門檻。這些技術(shù)門檻較高，臺積電、三星等巨頭用了超過10年時間突破，而環(huán)球晶圓等其他主要芯片制造商因為難度太大，索性放棄了28nm以下芯片制造能力的研發(fā)。

日本把希望寄托在國際合作上。為了實現(xiàn)半導(dǎo)體戰(zhàn)略規(guī)劃的第一步，獲得臺積電等全球芯片巨頭的技術(shù)和經(jīng)驗，把日本的芯片制造能力從40nm提升到英特爾等先進芯片制造商7nm左右的水平，日本已經(jīng)斥資近70億美元，補貼臺積電在日本熊本縣兩個芯片廠近40%的投資。

根據(jù)規(guī)劃，臺積電在日建設(shè)的兩個芯片廠用于生產(chǎn)28nm芯片和7nm芯片。日本半導(dǎo)體戰(zhàn)略推進議員聯(lián)盟負責(zé)人甘利明闡述了日本引進臺積電建廠的打算。他表示，臺積電在日建設(shè)的28nm芯片廠和臺積電在世界其他地方建設(shè)的28nm芯片廠不同，具備制造接近10nm芯片的技術(shù)，這些芯片廠的日企股東，最終將接收、消化相關(guān)芯片制造技術(shù)。

日本半導(dǎo)體戰(zhàn)略規(guī)劃的第二步是借助美國技術(shù)，趕上臺積電、三星等公司的世界前沿水平。臺積電、三星、英特爾等芯片制造商在研的、制程在2nm及以下的芯片采用了與以往芯片架構(gòu)“鰭式場效應(yīng)晶體管”架構(gòu)（FinFET）不同的新一代芯片架構(gòu)“全環(huán)繞柵極場效應(yīng)晶體管”架構(gòu)（GAAFET）。2021年，IBM率先向全球宣布研制出了基于GAAFET架構(gòu)的2nm芯片原型，但由于臺積電等芯片制造商遵循自有技術(shù)路線，IBM的2nm芯片技術(shù)一時沒有用武之地。2022年，Rapidus成立，尋求實現(xiàn)2nm芯片技術(shù)，因此和IBM一拍即合。經(jīng)美商務(wù)部長雷蒙多、時任日經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省大臣西村康稔等人磋商，IBM當(dāng)年就獲準將2nm芯片技術(shù)輸日。

目前，日本2nm芯片的實質(zhì)研發(fā)尚未啟動，臺積電在日芯片廠尚未投產(chǎn)，Rapidus派遣赴美學(xué)習(xí)IBM芯片技術(shù)、赴歐學(xué)習(xí)光刻機使用的員工也未完成培訓(xùn)，但研發(fā)2nm芯片已具備不少有利的內(nèi)外環(huán)境。從日本國內(nèi)看，日本政府高度重視尖端芯片研發(fā)工作，經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省迄今為止唯一一次對單個行業(yè)的補貼政策就用在了對Rapidus的補貼上。從國際環(huán)境看，尖端芯片制造設(shè)備廠商阿斯麥、歐洲頂尖芯片技術(shù)研發(fā)機構(gòu)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(xiàn)2nm芯片量產(chǎn)目標信心滿滿，聲稱“Rapidus將使世界震驚”。

引進IBM 2nm芯片技術(shù)的風(fēng)險

日本雖然已獲準接觸IBM的2nm芯片技術(shù)，但該技術(shù)還沒有轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)工藝，也缺少配套芯片產(chǎn)供鏈支撐，引進該技術(shù)存在較大風(fēng)險。

IBM的2nm芯片技術(shù)是實驗室產(chǎn)物，轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)的芯片工藝仍有技術(shù)障礙難以解決。

例如，GAAFET架構(gòu)和以往架構(gòu)相比，晶體管結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對晶體管的襯底材料提出了更高要求。IBM的GAAFET架構(gòu)探索使用硅上金剛石等新型襯底材料。參與IBM芯片研發(fā)的研究員薩加里卡·穆克什稱，這些新材料“不太可能在大批量制造中采用”。日本雖然在芯片相關(guān)材料制備上具有一定程度的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，但IBM自出售芯片制造部門后，所研究出的芯片技術(shù)已多年不指導(dǎo)業(yè)內(nèi)主流芯片研發(fā)，所需的新型材料和業(yè)界主流研發(fā)方向有一定距離，日本能否解決相關(guān)技術(shù)量產(chǎn)瓶頸存在不確定性。

目前看，不但業(yè)內(nèi)對IBM技術(shù)路線能否轉(zhuǎn)化成量產(chǎn)工藝心存疑慮，Rapidus對IBM技術(shù)的量產(chǎn)效率也不托底。Rapidus董事長東哲郎闡述Rapidus發(fā)展方向時，明確指出Rapidus不能像臺積電、三星一樣大規(guī)模量產(chǎn)芯片，需要探索小批量生產(chǎn)芯片的運營模式。同時，Rapidus也在尋找IBM技術(shù)失敗時的替代品，如和東京大學(xué)、IMEC等規(guī)劃另一條先進芯片工藝研發(fā)路徑。

IBM的2nm芯片技術(shù)依賴上代芯片制造工藝，日本長期技術(shù)欠賬可能拖累研發(fā)進度。

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省官員西川和美認為，Rapidus在GAAFET等新一代芯片架構(gòu)發(fā)展初期參與研發(fā)存在跨越式發(fā)展機遇和“換道超車”可能，但是，目前三星等企業(yè)運用GAAFET架構(gòu)的經(jīng)驗表明，GAAFET架構(gòu)下90%的制造工藝仍沿用前代FinFET架構(gòu)的制造工藝和相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)，而日本本土并不掌握FinFET架構(gòu)制造工藝，IBM也沒有在14nm以下芯片制造中使用FinFET工藝的經(jīng)驗，對日本愛莫能助。東哲郎稱，IBM向日本共享2nm芯片技術(shù)是“信任日本制造能力”，希望日本探索出IBM芯片技術(shù)的制造工藝。但臺灣資訊工業(yè)策進會產(chǎn)業(yè)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(shù)，因此選擇由《芯片和科學(xué)法案》優(yōu)先資助把握更大的英特爾芯片技術(shù)，把風(fēng)險更大的IBM芯片技術(shù)交給日本接盤。

IBM的2nm芯片技術(shù)并非主流方向，日本引進該技術(shù)存在產(chǎn)業(yè)配套難度。

業(yè)界雖明確2nm芯片將采用GAAFET架構(gòu)生產(chǎn)，但IBM在2nm芯片上對GAAFET架構(gòu)的設(shè)計和臺積電、三星、英特爾等主流芯片制造商有較大區(qū)別，在零部件及材料使用上相對獨特，需要設(shè)計、研發(fā)較多額外零部件。

三星曾參與IBM的2nm芯片的GAAFET架構(gòu)研發(fā)，但考慮到產(chǎn)業(yè)配套，最終未采用IBM的技術(shù)路線，而是結(jié)合既有工藝、設(shè)備重新設(shè)計了2nm芯片架構(gòu)。韓國半導(dǎo)體官員在《韓國先驅(qū)報》上表示，日本雖然長于制造芯片零部件，但Rapidus不一定能生產(chǎn)出完整的芯片。

Rapidus技術(shù)創(chuàng)新模式未打通

目前看，Rapidus技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)和生態(tài)并不穩(wěn)固，技術(shù)創(chuàng)新模式未打通。Rapidus一旦進入尖端芯片領(lǐng)域，艱難獲得的先進芯片技術(shù)和工藝或很快落伍、被淘汰。

第一，市場競爭力有限，難以維系尖端技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

Rapidus從IBM求得先進芯片研發(fā)能力，但過往IBM拋售芯片制造業(yè)務(wù)，以及三星和IBM在芯片技術(shù)上合作仍難以在FinFET架構(gòu)芯片制造良率等關(guān)鍵指標上超過臺積電等，表明IBM的芯片技術(shù)國際競爭力有限。從臺積電、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制造商的3nm芯片相當(dāng)。也就是說，Rapidus引進IBM技術(shù)，在市場競爭力上沒有優(yōu)勢。

Rapidus無力和臺積電、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(shè)計能力，又沒有代工優(yōu)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(yè)爾必達等多輪日本振興芯片產(chǎn)業(yè)的嘗試看，一旦相關(guān)企業(yè)市場競爭失利，即使發(fā)展初期能夠觸碰到當(dāng)時全球尖端芯片制造水平，最終也不得不放棄先進芯片研發(fā)，這也是日本芯片制造至今停滯在40nm水平的主要原因。

Rapidus難以得到國際市場滋養(yǎng)，要填補日本2nm技術(shù)空白，屬于無本之木、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(shù)發(fā)展創(chuàng)新。

第二，創(chuàng)新路線不穩(wěn)定，迭代創(chuàng)新路徑未形成。

Rapidus在2nm芯片上照搬IBM技術(shù)，在1nm甚至亞納米芯片上卻不打算在IBM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展，而是尋求同IMEC合作。這種“狗熊掰棒子”式的規(guī)劃不利于技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)、芯片人才等積累，也不利于制造設(shè)備和工藝重復(fù)利用，不但推升Rapidus芯片技術(shù)升級成本，其前后兩代芯片技術(shù)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(yīng)鏈的經(jīng)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(shù)的無奈之舉，但也加劇了日本全力發(fā)展尖端芯片的風(fēng)險。荷蘭某知名芯片雜志甚至以《日本Rapidus追求芯片復(fù)興終將失敗》為題，警示Rapidus違背臺積電等企業(yè)堅持自主研發(fā)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(fēng)險。

第三，創(chuàng)新生態(tài)有短板，難以享受芯片發(fā)展潮流紅利。

時任經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大臣西村康稔曾稱，Rapidus的未來在于承接人工智能、自動駕駛等領(lǐng)域的芯片制造業(yè)務(wù)。Rapidus也為此制定了名為“快速統(tǒng)一制造服務(wù)”的經(jīng)營模式，將在芯片代工的基礎(chǔ)上，為芯片設(shè)計提供技術(shù)支持，加快芯片設(shè)計過程。雖然未來數(shù)年內(nèi)，人工智能、自動駕駛等需求將給芯片制造帶來可觀的市場，但Rapidus的經(jīng)營模式卻難以保證享受這一輪半導(dǎo)體發(fā)展周期紅利。

日本綜合研究開發(fā)機構(gòu)會長金丸恭文稱，Rapidus在全球芯片產(chǎn)供鏈中缺乏“不可替代性”，最終難以避免和臺積電、三星等競爭代工業(yè)務(wù)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(shè)計能力是Rapidus的短板，日本不能打造芯片設(shè)計上有影響力的企業(yè)，在未來芯片發(fā)展浪潮中就沒有競爭力。

讓出自主權(quán)技術(shù)發(fā)展空間受限

日本視尖端芯片技術(shù)為保障國家安全的戰(zhàn)略技術(shù)，但Rapidus在2nm芯片技術(shù)上依賴美國的發(fā)展規(guī)劃，無異于拱手讓出日本重要戰(zhàn)略技術(shù)自主權(quán)，把未來芯片技術(shù)發(fā)展空間交給他國掌握。

2021年6月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《半導(dǎo)體和數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》。經(jīng)產(chǎn)省制定半導(dǎo)體戰(zhàn)略之初并沒有成立Rapidus的打算，日本政壇對Rapidus為美國二流芯片技術(shù)提供研發(fā)資金、充當(dāng)量產(chǎn)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(yīng)鞏固在半導(dǎo)體制造設(shè)備、材料領(lǐng)域的戰(zhàn)略優(yōu)勢，通過“戰(zhàn)略不可替代”增強半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)話語權(quán)和影響力。日本經(jīng)產(chǎn)省內(nèi)部也有官員認為大量資金投向芯片制造的“無底洞”，擠占了日本芯片設(shè)計企業(yè)的發(fā)展空間，對日本芯片長遠發(fā)展不利。金丸恭文甚至認為，借助美國技術(shù)是日本政府受日本大企業(yè)裹挾做出的短視決策，將帶偏日本半導(dǎo)體戰(zhàn)略，導(dǎo)致日本重蹈發(fā)展第五代計算機等戰(zhàn)略失敗的覆轍。

這些擔(dān)憂并非杞人憂天，日本多次重振芯片產(chǎn)業(yè)的努力都因美國的打壓而失敗。這次美企環(huán)球晶圓起訴Rapidus引進IBM技術(shù)中存在的知識產(chǎn)權(quán)糾紛，已為Rapidus日后發(fā)展蒙上一層陰影。一旦Rapidus取得技術(shù)突破，威脅美國芯片企業(yè)市場競爭優(yōu)勢，美國在芯片知識產(chǎn)權(quán)問題上慣用的長臂管轄手段或隨時對日本發(fā)動，葬送日本振興芯片產(chǎn)業(yè)的“最后機會”。

美國的2nm芯片技術(shù)并非日本心心念念的“免費午餐”，而是包藏了限制日本尖端芯片發(fā)展的陷阱。日本獲準接觸IBM的2nm芯片技術(shù)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(dǎo)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(qū)已興建不少先進芯片集群，日本如果失去中國市場，將導(dǎo)致Rapidus的技術(shù)未來最多只能在美歐以外的國家和地區(qū)尋求發(fā)展，一旦面臨芯片產(chǎn)業(yè)周期，存在產(chǎn)業(yè)消亡風(fēng)險。

縱觀美日芯片戰(zhàn)后的日本芯片技術(shù)發(fā)展歷程，日本芯片技術(shù)發(fā)展最順利的一段時期，正是NEC等日本企業(yè)和中國華虹等企業(yè)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(xiàn)跨芯片周期發(fā)展的階段?！度毡窘?jīng)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(xiàn)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(shù)將無從發(fā)展，而戰(zhàn)略技術(shù)如果發(fā)展失敗，日本更談不上保障國家安全。

（作者單位：中國現(xiàn)代國際關(guān)系研究院科技與網(wǎng)絡(luò)安全所）