近日，日本斥資約340億美元的2nm芯片項(xiàng)目發(fā)布了重大進(jìn)展，但官方對產(chǎn)品質(zhì)量和吸引客戶方面的細(xì)節(jié)披露仍然有限。該項(xiàng)目由一家名為Rapidus的政府支持的初創(chuàng)公司負(fù)責(zé)。Rapidus表示已經(jīng)成功生產(chǎn)出日本首個(gè)2納米晶體管，并收集了數(shù)據(jù)以進(jìn)一步改進(jìn)芯片制造工藝。Rapidus首席執(zhí)行官小池敦義稱這是一個(gè)具有里程碑意義的時(shí)刻。

簡單來說，納米尺寸越小，芯片就越先進(jìn)。臺積電和三星等公司都在競相縮小納米尺寸。今年6月，有知情人士透露中國臺灣第二大芯片代工制造商聯(lián)華電子也在探索未來的增長動力，包括潛在的6納米芯片生產(chǎn)。生產(chǎn)晶體管是芯片制造早期階段的核心工序，制造一個(gè)功能性芯片還需要額外的布線和封裝工序。

小池敦義介紹，Rapidus員工“夜以繼日”工作，最終實(shí)現(xiàn)了可操作的晶體管結(jié)構(gòu)。該公司使用荷蘭供應(yīng)商ASML獨(dú)家制造的先進(jìn)光刻機(jī)來生產(chǎn)晶體管。小池敦義拒絕透露具體的產(chǎn)品質(zhì)量細(xì)節(jié)，僅表示將繼續(xù)優(yōu)化器件特性、提升性能與良率，并擴(kuò)大規(guī)模以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。該公司目前的目標(biāo)是將缺陷率控制在50%，未來進(jìn)一步改善至10%–20%。他還未透露任何潛在客戶的細(xì)節(jié)，僅表示通過分享成果給合作伙伴和潛在客戶，他們將驗(yàn)證這些進(jìn)展并進(jìn)入下一階段。Rapidus尚未生產(chǎn)由客戶設(shè)計(jì)的芯片。

Rapidus是日本重建國內(nèi)芯片制造能力戰(zhàn)略的核心。該公司于2022年成立，得到了豐田汽車、日本電信電話公司和索尼集團(tuán)等主要公司的支持，這是日本幾十年來首次認(rèn)真嘗試在國內(nèi)量產(chǎn)尖端邏輯芯片。EUV光刻技術(shù)是實(shí)現(xiàn)2nm半導(dǎo)體的關(guān)鍵技術(shù)之一，先進(jìn)的光刻工藝對于形成2nm代GAA結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。Rapidus是首批將完全單晶圓處理商業(yè)化的公司之一，該技術(shù)是其快速統(tǒng)一制造服務(wù)的核心。

據(jù)報(bào)道，2納米半導(dǎo)體的試生產(chǎn)已于2025年4月啟動，量產(chǎn)計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn)。如果成功，這些芯片將成為日本有史以來最先進(jìn)的芯片。Rapidus項(xiàng)目最初由IBM提出，對于日本來說，這是一個(gè)難得的機(jī)會，可以讓日本在落后于臺灣、韓國和美國競爭對手之后重返先進(jìn)芯片領(lǐng)域的競爭。一旦成功，日本將能在潛在重大沖突中擁有本土的先進(jìn)芯片供應(yīng)源。

然而，該項(xiàng)目的成本問題一直是一些批評人士關(guān)注的焦點(diǎn)。日本政府已承諾撥款高達(dá)1.7萬億日元用于支持Rapidus的研發(fā)和生產(chǎn)，這比幫助臺積電在日本熊本建造兩座工廠的1.2萬億日元總額還要高。日本國會四月份通過的一項(xiàng)法案還將允許政府直接投資Rapidus并為其提供銀行貸款擔(dān)保。根據(jù)日媒報(bào)道，該芯片制造項(xiàng)目的總成本估計(jì)為5萬億日元，反對派批評其給納稅人帶來了沉重的財(cái)政負(fù)擔(dān)。為了化解這種批評，日本政府正積極吸引私人貸款機(jī)構(gòu)來彌補(bǔ)資金缺口。

Rapidus的目標(biāo)是今年從政府機(jī)構(gòu)和私營企業(yè)獲得2000億日元的額外投資，盡管該業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)性使一些公司持謹(jǐn)慎態(tài)度。Rapidus面臨的主要問題之一是其潛在的競爭力。它希望在重大技術(shù)變革時(shí)期進(jìn)入市場，從而趕超全球制造商。最新一代芯片中引入的所謂“全柵晶體管”設(shè)計(jì)采用了與前幾代芯片截然不同的結(jié)構(gòu)。在IBM的幫助下，日本芯片業(yè)希望追趕競爭對手不會像從零開始那樣困難。

Rapidus正在調(diào)整其商業(yè)模式，通過提供更快的工廠響應(yīng)時(shí)間以滿足小型客戶的需求。該公司也愿意小批量生產(chǎn)專用芯片，并整合制造、芯片封裝甚至部分設(shè)計(jì)流程。除了與IBM密切合作外，Rapidus還與比利時(shí)研究機(jī)構(gòu)Imec合作，并在硅谷開設(shè)了銷售辦事處，以吸引美國大型科技公司。早期客戶目標(biāo)包括像Tenstorrent這樣的AI芯片初創(chuàng)公司，小池敦義表示，該公司正在與多家其他公司進(jìn)行洽談，其中包括美國大型科技公司。

然而，障礙依然巨大。Rapidus僅獲得了量產(chǎn)所需資金的一小部分，而其競爭對手經(jīng)驗(yàn)更豐富，規(guī)模也更大。納米制程競賽的高昂資本成本使得臺積電、英特爾和三星成為該領(lǐng)域僅有的競爭對手。由于臺積電計(jì)劃在今年年底前開始生產(chǎn)2納米芯片，并且這三家公司都計(jì)劃在未來幾年開發(fā)下一代1.4納米技術(shù)，即使生產(chǎn)進(jìn)展順利，Rapidus也已經(jīng)落后于主要的競爭對手。在全球前五大晶圓代工業(yè)者排名中，臺積電以67.6%的市場份額穩(wěn)居第一；三星以7.7%的市場份額位居第二；中芯國際以6.0%的市場份額排名第三；聯(lián)電以4.7%的市場份額位列第四；格芯以4.2%的市場份額排名第五。這五家公司合計(jì)占據(jù)了全球晶圓代工市場90.2%的份額。

日本還面臨熟練工程師短缺的問題，許多資深工程師已年屆五十，而年輕一代仍在培養(yǎng)中。Rapidus正通過和IBM及Tenstorrent這類初創(chuàng)企業(yè)的合作，試圖彌補(bǔ)這一缺口。