21深度 | 石破茂加码10万亿日元发展高端芯片,日本半导体产业复兴面临几道难关?

日本再加码发展半导体。

当地时间11月11日晚间,日本首相石破茂提出了一项计划,日本政府将在2030财年前提供至少10万亿日元(约合4688亿元人民币)的支持,来推动该国半导体和人工智能产业的发展。

这一半导体政策也被视作对“日本半导体国家队”Rapidus的利好。Rapidus成立于2022年8月,是由软银、索尼、丰田等8家日本大公司筹办的半导体制造公司。此前日本政府也在考虑将政府资助建造的工厂和设备转让给Rapidus来换取它的股权。Rapidus有着明确的发展计划,在2025年前在日本制造最先进的2nm芯片,并在2027年起实现尖端芯片的量产。

日本政府对半导体的支持举措远不止于此。有报道称,此次计划是日本政府综合经济一揽子计划的一部分。除了政府的直接投资外,该计划还要求公共和私营部门在未来10年内共同投入50万亿日元,以推动日本芯片产业的全面复兴。石破茂表示,预计这一项框架将带来160万亿日元的整体经济影响。

从资金量来看,日本政府对半导体产业的支援比欧美更优厚。这将对日本半导体产业发展起到多大作用?就目前而言,有哪些因素会对其发展形成阻碍?

补贴利好直指Rapidus

“半导体即国家”成为了日本产业界的口头禅。半导体的重要性不言而喻,而在业界看来,守住晶圆代工厂,才能守住世界第一。因此,日本政府将希望寄托在以量产新一代半导体为目标的Rapidus身上。

2022年,日本推动成立高端芯片公司Rapidus。Rapidus意为“快速”,蕴含了日本各界期待快速成长之意。Rapidus董事长东哲郎进一步强调了加码上游的重要性。他表示,如今全球半导体行业的趋势是朝着设计、晶圆代工厂、OSAT(OutsourcedSemiconductorAssemblyandTesting,外包半导体产品封装和测试)分工的方向发展,而日本的半导体企业过分执着于传统的“垂直整合”(IDM)模式,这导致了日本半导体在全球市场的占比大幅度下滑。虽然日本国内也存在一些小规模的晶圆代工厂,但Rapidus工厂建成后将成为日本国内首个大型晶圆厂,将重新书写日本半导体历史。

日本政府发展Rapidus的目标也很明确,即制造最先进的2nm芯片,具体进程是在2025年之前建成晶圆厂并试生产,随后在2027年量产2nm芯片,最终目标是成为继美国、中国台湾、韩国、爱尔兰之后,全球第5个拥有导入EUV的芯片量产线的地区。

为了达成这个目标,日本政府不停地为其“输血”。在受访专家看来,这10万亿日元的支援足可见日本政府全力发展半导体产业的决心。

有消息指,Rapidus的北海道工厂计划在2027年投产2纳米芯片,预计从今年12月开始接收极紫外光刻机设备。公司预计要实现目标需要投资5万亿日元,去掉9200亿日元的政府补贴,剩下的钱得靠市场筹集。

其实在此之前,Rapidus已经获得了日本政府39亿美元的补贴。日本政府还联合企业共同参与,按照日本政府的计划,要求公共和私营部门在未来10年内共同投入50万亿日元。在持续大额的资金投入下,短短两年间,Rapidus的发展颇为迅猛。近期,Rapidus社长小池淳义透露,约八成建筑已经建成,而且进一步表示,若实现目前计划的2nm制程半导体量产则建第二工厂,计划制造更高性能的1.4nm半导体。

实际上,日本半导体行业在设备装备和材料方面都占据明显优势。数据显示,过去30年来,半导体设备厂家一直保持30%的市占率,且一直保持极高竞争力。2022年,有4家日本公司跻身销售额排名前十的半导体设备制造商行列,另外,日立高科技、尼康、佳能等公司紧随其后。在半导体材料方面,日本富士经济预计,2023年半导体材料的市场规模为465亿美元,其中,日本企业预计占五成。

发力先进工艺能复兴半导体产业吗?

除了致力于突破先进制程,日本还在逐步改变以前发展半导体产业的固有模式。

日本的主要半导体厂商一直以采取IDM(纵向垂直整合)模式运营为主,即从芯片设计到芯片制造全流程都由一家集团型大公司来完成。然而,自从台积电推出独立的晶圆代工业务之后,产业分工逐渐成为主流。

谭娅表示,日本电子产业过去采用的“垂直整合型”模式,在早期曾带来巨大成功,但随着半导体产业的发展,这一模式的局限性逐渐显现。IDM模式需要企业在设计、制造、封装测试等全产业链上投入大量资源,灵活性较差,难以迅速应对市场变化。

痛定思痛,为了重振半导体产业,日本在2021年制定了新的半导体战略,并引进台积电、美光、三星、微软等企业建厂或投资。其中,台积电是日本半导体产业系统性布局的重要一环。按照日本政府初步的构想,第一步是引入台积电,由日本政府提供总额约4760亿日元的补贴,邀请台积电在熊本县建设半导体工厂。日本经产省表示,引入台积电有助于半导体的稳定采购、促进尖端半导体研发。索尼公司也注资加入,与台积电共同建设熊本新工厂,计划生产的芯片类型在日本国内属于尖端技术。对于台积电来说,部分先进技术早在10年前就已经掌握,而这可能成为日本九州地区构建纯电动汽车(EV)供应链的基础。

再如日本引进美国半导体巨头美光科技,日本政府为其在广岛工厂的存储芯片项目提供巨额补贴。作为条件,美光不仅要帮助日本进行下一代产品的研发,还要它在日本国内存储芯片供需困难时增产。据了解,美光在日本采购了80%生产所需的零部件。

日本在半导体发展上“两手抓”,一边依托国外半导体巨头做研发,一边向Rapidus巨额投资。还有消息称,Rapidus计划从2027年起与IBM和比利时研究机构Imec合作生产尖端芯片。这就意味着,之后Rapidus将与英特尔、三星、台积电等头部企业一同向着2nm的芯片市场冲刺。

不过,现在掌握3nm芯片量产技术的公司都屈指可数,因此外界对于Rapidus的野心是存疑的。谭娅分析称,首先,2纳米制程是当前全球最先进的芯片制造技术,需要突破光刻、材料、工艺等多方面的技术瓶颈。其次,实现量产需要建立完整的供应链和产业生态,包括设备、材料、人才等方面的支持。此外,培养和吸引足够的专业技术人才也是一大挑战。

相比起技术,更受质疑的是Rapidus产出2nm芯片后是否能获得市场应用。

“现在日本2nm的潜在客户是IBM,而美国今后也将生产2nm的芯片,日后是否会用日本芯片还未知,而台积电生产2nm芯片的设备已经完成折旧,成本会相对较低。”陈言表示,可以预见的是,未来日本在高端芯片领域的竞争力将不如中国台湾和韩国,也不具备和美国企业竞争的能力。

与中美以市场先导型的方式发展半导体不同,日本是先制造出产品再去寻找市场。然而,市场需求不足始终是日本半导体行业绕不过的一道难题。

对此,陈言认为,日本芯片业的发展,很大程度还要看日本政府在外交关系上保持怎样的态度。“若日本愿意与中国合作,就有望拥有一个巨大的市场,反之若石破茂政府继续延续岸田政府的经济政策和外交政策,与中国对立,那日本芯片业将丧失一个巨大的市场。”

谈及日本半导体未来的发展,陈言直言并不是太乐观,“接下来Rapidus很可能会缺乏资金进行下一步的研发,导致日本半导体市场份额再陷入萎缩。”

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