日本670亿美元的赌注,以夺回全球芯片强国的称号-彭博社
Yoshiaki Nohara
建设工作继续进行中,Rapidus Corp.的半导体晶圆厂正在改变北海道的景观,可能也会改变日本芯片产业的面貌。
摄影师:Soichiro Koriyama/Bloomberg在日本北部多雪的北海道,日本正在投入数十亿美元的资金,以重振其芯片制造实力,并使其经济免受日益加剧的中美紧张关系的影响。
挖掘机和卡车在冰冻的地面上穿行,一座未来工厂的建设工作正在继续,它俯瞰着一个有着漫步马群的草原。这一发展正在改变一个以农业、军事基地和千岁机场闻名的地区的景观。这个项目还旨在改变日本芯片产业的面貌。
一家新成立的国产企业Rapidus Corp.计划从零起点,在2027年大规模生产最先进的2纳米逻辑芯片。按行业标准来看,对于一个成立仅18个月的企业来说,这是一个不太可能的挑战,因为日本在半导体生产方面已经远远落后于海外竞争对手。但随着美国和中国在获取最新芯片制造技术和设备方面的争斗,日本政府察觉到了一个机会,即利用华盛顿对供应链安全的担忧,重新进入曾经主导的领域。
Rapidus的铸造厂建设工地位于2023年12月的北海道千岁市。摄影师:Soichiro Koriyama/彭博社赌注很大。先进芯片将成为十几项关键技术的基础,包括人工智能、武器系统和电动汽车。全球生产的大部分集中在台湾和韩国,未来供应容易受到地区紧张局势的影响。
“这涉及地缘政治、经济安全因素,”负责启动新铸造厂的Rapidus高管清水厚男表示。“为了作为一个国家生存,日本需要成为一个拥有技术实力的全球参与者。我们可以通过半导体清楚地证明这一点。”东京已经表明了它的决心。在不到三年的时间里,日本已经拨款约4万亿日元(267亿美元)来振兴其半导体实力,首相岸田文雄的目标是通过财政支持和私营部门支持最终达到10万亿日元。其中的目标之一是到2030年将国内生产的芯片销售额增加到15万亿日元以上。
日本的半导体投入
岸田首相希望重新确立日本作为关键芯片参与者的地位
来源:彭博社,经济产业省
日本的新芯片战略有两个主要方面。首先,该国试图通过慷慨的补贴吸引外国业内最大的公司来重新确立自己作为传统芯片制造的主要地点,补贴金额高达设立成本的一半。战略的第二个更雄心勃勃的部分是位于北海道的Rapidus项目,旨在恢复日本在硅芯片技术领域的地位。“为什么我们为芯片做这么多?老实说,那是因为美中对抗,”日本经济产业省经济安全政策主任、该战略的设计者之一的西川和美表示。“如果台湾的芯片供应中断,将会在各个地方造成数万亿美元的负面影响,经济将会崩溃。”
亚洲可靠
亚太地区是全球经济最大的芯片供应商
来源:世界半导体贸易统计和日本电子和信息技术产业协会
注:EMEA数据显示欧洲、中东和非洲。估计用*表示。
东京已经在其战略的第一部分和更大的部分取得了一些成功。全球最大的芯片制造商 台积电 在日本南部熊本已经接近投产一座价值70亿美元的工厂,另外还有一座工厂正在谈论中,甚至还有第三座的传闻。这家台湾巨头很快意识到,部分由东京资助的芯片项目可以比在美国或其他国家更快地启动。
通过借鉴世界领先制造商的专业知识,日本希望重建与芯片相关的生态系统,为其地区经济提供就业机会和新的增长。与此同时,这些举措将有助于加强日本作为美国主导的全球供应链中的关键盟友的地位,致力于保持从智能手机和汽车到最新导弹系统的关键半导体的生产线运转。东京战略的第二部分的命运看起来远不如第一部分那么确定。Rapidus项目引发了人们的兴奋和怀疑。它的成功取决于实现巨大的技术飞跃,但对最终产出的成本或可靠性几乎一无所知,也不清楚是否会有任何买家。即使是行业领袖也在努力实现这一目标。
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另一方面,这一次日本可以依靠美国作为其盟友,而不是其技术对手——就像1986年华盛顿曾向东京施压限制其芯片出口那样。作为Rapidus项目的一部分,IBM公司正在纽约州奥尔巴尼培训约100名资深日本工程师,使他们掌握最前沿的美国芯片专业知识。“我们是伙伴、盟友,共同合作确保我们的国家安全、经济安全是一致的,因为威胁来自其他地方。而那个地方就是中国,”美国驻日本大使拉姆·伊曼纽尔说。“我们同在一条船上,我们在朝着同一个方向划桨。”
日本的策略标志着对支持其芯片产业的以往尝试的转变,以前的尝试很大程度上认为它不需要外部帮助——结果以失败告终。
除了台积电,美光科技公司、ASML控股公司和三星也在日本投资生产或研发设施,因为公司们在不确定的世界中寻找最佳交易以巩固其未来产出。日本的援助速度与美国的政策僵局形成鲜明对比。2022年芯片和科学法案拨出$390亿美元用于直接补贴美国的制造业,但首笔奖励金额为15亿美元直到本周才宣布。劳动力和成本挑战也延迟了台积电在亚利桑那州新工厂的生产启动。在德国,预算动荡引发了对台积电和英特尔公司补贴的担忧。“这次日本采取了大胆的做法,并实施了非常迅速的决策,”总部位于比利时的微电子研究中心Imec首席执行官卢克·范·德恩·霍夫说。“如果我回顾20年前或15年前,我认为政府尤其是采取了更加封闭的政策。”
台积电2023年5月在熊本的晶圆厂。摄影师:汉井徹/Bloomberg 台积电的工厂有充分的理由取得成功。第一家工厂产品的技术,12纳米到28纳米的逻辑芯片,已经得到确认。熊本位于日本九州岛的南部,那里有大约1000家相关的科技公司生态系统。而且有客户,包括日本的汽车制造商。
台积电的第二家晶圆厂,本月早些时候正式宣布,将在附近生产6纳米到7纳米的芯片。根据日本执政党内致力于芯片事务的联盟的干事长、国会议员关義博的说法,到2037年,晶圆厂的税收可能已经偿还了最初的政府支出。
日本出于其他原因也是一个有吸引力的地点。它拥有高度纪律严明的劳动力和可靠的服务。日元大幅贬值至数十年来的最低水平也帮助使这个国家作为生产基地变得更加负担得起。日本还是一些用于芯片制造的化学品和设备的关键全球供应商。一些日本供应商,包括东京电子公司,已经利用了经济安全担忧的另一面,抓住了 中国需求的激增,因为北京方面希望在出现更多限制之前加快现有技术的发展。
最小的半导体
可靠地微型化芯片变得越来越困难
来源:彭博报道。显示纳米尺度。
虽然日本作为芯片制造基地的吸引力部分原因在北部地区同样适用,但情况却大不相同。Rapidus 正在一个被遗忘已久的制造业地区起步,该地区只有大约 20 家与芯片制造相关的本地企业。日本国家技术研究所的专业知识长期停留在 45 纳米,因此,Rapidus 要在大约五年时间内利用未经验证的 IBM 技术达到 2 纳米芯片的大规模产量看起来是一个非常艰巨的任务。即使 Rapidus 能够在 2027 年达到目标,TSMC 和三星可能已经以能够给他们成本优势的规模进入市场。
日本富士通的芯片制造负责人藤井茂曾在过去几十年输给了更便宜的台湾和韩国竞争对手。他尚未看到 Rapidus 能否打入激烈的全球市场的证据。“问题是:会有客户吗?”藤井说。
Rapidus 的清水在富士通曾在藤井手下工作。正如其名称所示,Rapidus 将通过缩短定制芯片的交付时间来增加产品的价值,这不仅通过制造过程,还通过帮助客户缩短耗时的设计过程,他说。该公司将无法与 TSMC 和三星竞争大规模设备,因此该公司将瞄准更高端的市场细分,清水表示。
技术的转变也可能帮助Rapidus,清水补充说。它设想的2纳米芯片将使用环绕栅极晶体管结构,而不是当前的FinFET结构,这样新手更容易打入市场,清水说。“我们可以做到,”他说。“我不明白为什么我们不能。”
清水敦夫负责推出Rapidus的晶圆厂。摄影师:Soichiro Koriyama/Bloomberg到目前为止,政府已承诺提供3300亿日元,并在一个基金中拨出额外的6460亿日元来支持Rapidus项目。这应该可以覆盖最初2万亿日元投资的一半,但私营公司尚未表示将如何筹集剩余资金,或者在晶圆厂推出后需要额外的3万亿日元来扩大业务。与政府支持Rapidus的情况形成对比,日本企业的反应却冷淡。丰田汽车公司等大公司迄今为止只承诺为该项目提供73亿日元。
Bloomberg Intelligence的看法…“日本政府最新的芯片战略看起来比以往更为周密。重点有点偏向Rapidus和熊本。也许可以做更多来支持国内芯片设计公司。Rapidus面临的挑战是巨大的,成功可能不应该取决于利润。如果它能在2027年之前制造出可靠的2纳米芯片,那将对日本的经济安全来说是一个成功。”**-- 涌杉正宏*,BI行业分析师*
即使IBM为公司培训工程师,Rapidus也将很难招聘到启动晶圆厂所需的约1,000名工程师和工人,专家表示。据日本经济产业省称,由于人口减少,未来十年至少会出现4万名工人短缺。
被抛在后面
日本在全球芯片市场的份额已经跌至10%以下
来源:Omdia
湧上隆志是日立制作所的前工程师,他在芯片战略发布前在议会激烈批评过去政府的倡议而成为新闻人物。他将Rapidus的2纳米目标比作棒球中的小联盟球员试图在一夜之间变成超级巨星大谷翔平。
“孩子们应该有梦想,但如果一个棒球男孩说他从明天开始要成为一名两向球员,我会说,‘等等。我们一步一步来吧,’” Yunogami说。
此外,除了得到IBM的支持外,总部位于加利福尼亚的兰姆研究公司和Imec计划在北海道设立分店。Rapidus还与加拿大的Tenstorrent公司达成协议,共同开发人工智能设备中的半导体知识产权。“Rapidus存在许多风险和挑战。在成为业务之前,它仍处于研发阶段,”经济产业省的Nishikawa说。
Rapidus表示公司将瞄准高端市场,通过缩短定制芯片的交货时间为其产品增加价值。摄影师:Soichiro Koriyama/Bloomberg然而,日本大额补贴显示了贸易和工业部门重新决心利用一个机遇窗口,以夺回一部分国家的芯片实力。它们也反映了这样一种观点:在一个日益敌对的世界里,向芯片技术投入资金总比没有任何应急计划要好。俄罗斯入侵乌克兰、朝鲜发射导弹以及中国对台湾的姿态提醒了世界保障芯片供应和加强防御系统的重要性。自民党的Seki表示:“芯片被用于无人机、战斗机、潜艇和导弹。如果我们能让其他国家感到日本可以在他们惹毛我们时停止芯片出口,那将意味着我们的投资也起到了战争威慑的作用。”