日本將與美國合作 2025財年啟動國內2納米半導體制造基地

東京和華盛頓將根據雙邊芯片技術伙伴關系提供支持。兩國私營企業將進行設計和量產研究。

臺積電在開發 2 納米芯片的量產技術方面處于領先地位。日本通過實現下一代芯片的國內生產來尋求穩定的半導體供應。

日本和美國企業可以聯合成立一家新公司，或者日本公司可以建立一個新的制造中心。日本經濟產業省將部分補貼研發成本和資本支出。

聯合研究最早將于今年夏天開始，2025財年至2027財年將形成一個研究和量產中心。

全球最大的代工芯片制造商臺積電正在日本熊本縣建設芯片工廠，但該工廠將只生產從 10nm 到 20nm 范圍的不太先進的半導體。

較小的半導體可以實現設備的小型化和改進的性能。2納米芯片將用于量子計算機、數據中心和尖端智能手機等產品。這些芯片還降低了功耗，減少了碳足跡。

5月初，日美簽署了半導體合作基本原則。雙方將在即將舉行的“二加二”內閣經濟官員會議上討論合作框架的細節。

在 2 納米研發方面實力雄厚的 IBM 去年開發了原型。同為美國公司的英特爾公司也在進行 2 納米工藝的研發。

在日本，由國立先進工業科學技術研究所運營的筑波市研究實驗室正在開展一項合作，以開發先進半導體生產線的制造技術，包括 2 納米工藝的生產技術。東京電子和佳能等芯片制造設備制造商與 IBM、英特爾和臺積電一起參與了這個集體。

日本擁有信越化學和 Sumco 等強大的芯片材料制造商，而美國則擁有芯片制造設備巨頭應用材料公司。芯片制造商和主要供應商之間的這種合作旨在使 2 納米芯片的量產技術觸手可及。

臺積電處于下一代芯片量產的前沿。該公司預計今年將在 2 納米制造設施上破土動工，并有望在今年晚些時候開始大規模制造 3 納米芯片。

日本的2nm雄心

在去年五月，就有報道日本政府正在尋求吸引國外優秀的芯片制造商能赴日本建立圓晶工廠，以促進日本在半導體行業的發展。臺積電后來也做了決定，雖然是28nm工藝，但也是個好的開始。

媒體在今年一月的報道也指出，臺積電將與日本經濟產業省成立合資公司，在東京設立先進封測廠。

而根據報導，臺積電是要在日本茨城縣筑波市新設技術研發中心， 研發中心包括晶圓制程及3D封裝。

從過往的報道看來，日本的這個決定也是有其背后的考量的。因為晶體管微縮受限，過去多年在業界就存在一個觀點，那就是借用先進封裝可以繼續推進芯片性能的提升。

而臺積電在去年九月更是推出了其3D Fabric平臺，將SoIC、CoWoS、InFO等技術家族囊入其中，能串聯高頻寬存儲、異構整合和3D堆疊，以提升系統能耗，并縮小面積。

臺積電研發副總余振華也以TSMC的SoIC技術為例，講述他們這個平臺的優勢

。他指出，這個技術可將低溫多層存儲堆疊在邏輯芯片上，幫助延伸摩爾定律。而公司現在已成功將4層、8層與12層低溫多層記憶體堆疊在邏輯芯片上，其中12層總厚度更是低于600微米，這讓公司在未來可以實現堆疊更多層的可能。

雖然日本已經緊抱臺積電，為未來發展先進芯片制造做好了一部分準備。但從日前的新聞看來，日本的野心并不止于此。

最新報道指出，日本經濟產業省最快在本周內，會召開與日本半導體產業有關的檢討會，除了會探索瑞薩電子工廠火災對汽車生產的影響，以及汽車業供應鏈不穩定的隱憂外，日本政府還計劃府著眼朝著數字化發展的當前經濟，讓半導體供應鏈體質更加強韌，并從經濟安全保障等觀點，重新擬定中長期的政策。

日經進一步指出，日本政府將提供資金支持、協助日本企業研發2nm以后的次世代半導體制造技術。為實現這個目標，他們除了繼續保持和臺積電、Intel等半導體大廠進行大范圍的意見交換來進行研發外，他們還將與佳能、東電、SCREEN等本土設備巨頭攜手，重振日本在先進研發方面的實力。

據報道，這支該獲得經產省資金援助的研發團隊目標在2020年代中期確立2nm以后的次世代半導體的制造技術，并設立測試產線，研發細微電路的加工、洗凈等制造技術。

厚積薄發的底氣

正如文章開頭所說，雖然日本沒有先進的晶圓廠，但他們在先進工藝的上游有很重要的布局。以現在炙手可熱的EUV光刻為例，雖然大家都知道全球目前荷蘭公司ASML能提供領先的EUV光刻機。

但在半導體行業觀察之前的報道中，我們可以看到日本公司在這個領域多個環節的實力。

首先來看缺陷檢測設備，如果作為原始電路板的光掩模中存在缺陷，則半導體的缺陷率將相應增加。最近幾年需求增長尤其旺盛的是EUV光罩(半導體線路的光掩模版、掩膜版)檢驗設備，在這個領域，日本的Lasertec Corp.是全球唯一的測試機制造商，Lasertec公司持有全球市場100%的份額。

日本另一個占據100%市場份額的是東京電子的EUV涂覆顯影設備，該設備用于將特殊的化學液體涂在硅片上作為半導體材料進行顯影。

1993年東電開始銷售FPD生產設備涂布機/顯影機，2000年交付了1000臺涂布機/顯影機“ CLEAN TRACK ACT 8”。在EUV光刻膠方面，日本的市場份額更是遙遙領先。

據南大光電在今年三月發布的相關報告中披露，如下圖所示，全球僅有日本廠商研發出了EUV光刻膠，由此可以看到他們在這方面的實力。而欲了解更多日本在EUV方面的實力，可以參考半導體行業觀察之前的文章《不容忽視的日本EUV實力》。

國際主要廠商在半導體光刻膠產品的產業化進度(source：南大光電)在先進工藝研發方面，還有一個重要環節，那就是本節開頭談到的EUV光刻機，這也是日本在先進工藝研發上將佳能納入其中的原因。雖然這家曾經的光刻機巨頭在這個領域已經被ASML拋離，但他們在光刻方面的積累，能某種程度上給日本的先進制造提供指引。

除了上述談到的一些技術和企業外，如上圖所示，日經在昨天的報道中，也披露了日本在半導體制造的多個環節參與其中。

由此可見，對于日本來說，要想在芯片制造上搞出一些浪花，是有其深厚的底氣。與此同時，日本富岳“超算”上的富士通的48核Arm芯片A64FX的超強性能表現加上索喜5nm芯片的新聞表示，日本在先進芯片上也有其實力所在。

在這些企業的配合下，相信日本復興半導體先進芯片技術乃至建造先進工藝晶圓廠，都有潛在的可能。當然，是否真會這樣做晶圓廠，又是另一個層面的討論。

日重振半導體，政府顧問：須880億美金

臺積電赴日建廠并獲得日本政府的補助，被視為日本提高自身芯片制造能力的關鍵，據外媒報導，日本政府半導體小組的高級顧問認為，日本做得還不夠多，如果想重振半導體產業，明年就應該提供減稅優惠，并訂下未來十年鼓勵企業投資多達10兆日圓(約880億美元)。

東哲郎認為，日本的半導體產業已低迷數十年，如今有增加補助經費的動作，應是扭轉頹勢的開端，“沒有政府的初期投資，私營企業不會愿意投資。”

東哲郎建議，在未來的10年內，日本政府及私營部門應投資半導體產業10兆日圓。目前，增加對半導體產業的補助，在日本政界內已形成共識，據報導，日本首相岸田文雄也曾稱，將為國內半導體生產提供逾1.4兆日圓的投資。

報導提到，因為芯片短缺，各國都在擴大自身的芯片制造能力，并增加補助經費，美國已投入520億美元(約新臺幣1.44兆元)，并成功吸引到臺積電與三星赴美設廠，而中國也有相關的動作。

報導提到，日本過去為人詬病的一點是，對半導體產業的投資不足，并使得市場份額被搶走，如今日本政府也重新重視半導體產業，并承諾將重振半導體產業列為國家項目，目標是到2030年將國內半導體公司的年收入提高約3倍至13兆日圓(約1100字美元)。

東哲郎認為，在下一步，日本政府應在常規預算中，為芯片制造編列額外資金，而非使用一次性的預算進行幫忙。他認為，人們需要看到對這個項目的長期承諾，否則不會把政府當一回事，“若沒有政府的初期投資，私營企業不會愿意投資。”

至于日本政府對半導體產業的減稅優惠，應涵蓋哪些項目，據東哲郎認為，包括：對芯片制造業免征企業所得稅的研發、削減用水及公用事業成本，這都是值得討論的方向。

標簽： 導體制造基地 洗凈等制造技術 制造技術 研發細微電路的加工