八大日本巨頭成立2nm芯片公司，豐田索尼參與

知情人士周四表示，包括豐田汽車公司和索尼集團公司在內的八家領先的日本公司已經成立了一家新公司，以提高下一代半導體的國內產量。

該財團還包括軟銀公司和日本電報電話公司，在全球范圍內開發用于量子計算機和人工智能以及導彈等軍事武器的先進芯片的競爭日趨激烈的當下，該公司有其重要的意義。

消息人士稱，政府計劃向新公司提供 700 億日元（4.78 億美元）的補貼，而這八家公司將向其投資總額約為 70 億日元。

其余的公司是半導體制造商 Kioxia Corp.、汽車零部件供應商 Denso Corp.、電子制造商 NEC Corp. 和 MUFG Bank。

此舉還恰逢全球范圍內的芯片短缺，這種短缺已經打擊了從汽車制造到家電生產等行業，并在日本國內引發了關于經濟安全的辯論，因為這場競賽由臺灣、韓國和美國的公司領導。

消息人士稱，這家名為 Rapidus 的新公司將開發和制造芯片，并促進半導體行業的人力資源培養。產業大臣西村康稔將于周五宣布了公司的成立。

消息人士稱，Rapidus 的目標是在 2020s年后期開發和生產亞 2 納米半導體。目前，日本企業只能生產電路線寬在40納米左右的芯片。

該項目是在工業部于 7 月宣布計劃成立一個新組織來負責日本和美國之間對下一代半導體的聯合研究之后曝光的。消息人士稱，Rapidus 可能會與該組織合作。

他們說，Rapidus 的成立是由芯片設備制造商東京電子有限公司前總裁 Tetsuro Higashi 領導的。

據日經亞洲近日的最新報道，日本計劃預算3500億日元，將在年底前與美國合作開設下一代2納米芯片的研發中心，這是兩國在緊張局勢中建立安全芯片供應鏈努力的一部分。研發中心將包括一條原型生產線，其目標是最早在2025年開始在國內量產芯片。

該中心將由將于今年首次亮相的日本新半導體研究機構建立，將引進美國國家半導體技術中心(National Semiconductor Technology Center)的設備和人才。

據湯上之隆的分析，2022年7月29日，日本經濟新聞報道稱，日本和美國在量產半導體方面展開合作，日本和美國兩國政府于7月29日在美國首都華盛頓召開首次“經濟2plus2”會議，會議中提到日本和美國共同研發2納米半導體，日本在年底之前成立“新一代半導體生產技術研發中心（臨時名稱）”，計劃在2025年于日本國內量產2納米半導體。

至此，日本經濟產業省已經制定了多個令人無法理解的政策（所以日本的半導體產業才一片混亂），“日本和美國合作研發2納米半導體，日本自2025年開始量產2納米半導體”一一這真是令人驚訝、震驚、不可思議！簡直是一條愚蠢至極的策略，日本半導體行業的相關人員不禁要問：“這樣的政策真的可以實施下去嗎”？（那么，日本政府可能會說：“政府不插手了”，但是，媒體在號召大家進行評論，所以筆者發表一下自己的見解。）

由于日本經濟產業省似乎是在很認真地發布了以上政策，真讓人頭疼！8月10日在赤坂Inter City Conference召開了“Flash Forward Japan 存儲半導體·改革·座談會”，日本經濟產業省商務信息政策局總務科西川和見科長做了名為《Current state of the art in semiconductors in Japan》的主題演講。（下圖4）

圖4：日本和美國合作研發2納米，日本自2025年開始量產2納米？？出自：西川和見（日本經濟產業省），《Current state of the art in semiconductors in Japan》、“Flash Forward Japan 存儲半導體·改革·座談會”，2022年8月10日。（圖片出自：jbpress）

那么，為什么日本量產2納米半導體是可笑至極呢？（雖然很難解釋，但筆者還是要說明一下。）

所謂半導體的“微縮化”，指的是每一代際縮小約70%。如下圖4所示，日本自45納米以后就不再有進步。45納米以后為32納米、22納米、16/14納米、10納米、7納米、5納米、3納米、2納米。（西川先生的資料中遺漏了32納米和10納米，筆者進行了補充。）

自45納米（日本可以生產）到2納米，共跨越了九個代際的微縮化，這究竟有多難呢？

首先，微縮化每發展一個代際，肯定會出現諸多問題，為解決這些問題，需要進行多次試錯實驗。在28納米/22納米之前，晶體管的形狀為“平面型（Planner）”，16納米以后為FinFET，2納米以后為GAA（Gate-All-Around，全環繞柵極晶體管），之所以有這么大的變化，是因為不改變晶體管結構，無法實現人們期待的性能。此外，隨著微縮化發展，出現的問題也是各式各樣。

比方說，在2015年之前以為被視為“微縮化頭號玩家（Top Runner）”美國英特爾在2016年無法順利從14納米過度到10納米，在后來的五年里，10納米的啟動一直不順利（如下圖5）。去年（2021年）Patrick Gelsinger就任英特爾第八代CEO，并將10納米命名為“Intel 7（i7）”、7納米（采用了最先進的EUV曝光設備）改為“Intel 4（i4）”。如今英特爾正在為實現i4而努力。

圖5：邏輯半導體和Foundry廠家的技術藍圖。

 （圖片出自：jbpress）

TSMC和三星在同一時間（2019年）啟動7納米，后來，雖然僅僅能看到6納米、5納米、4納米、3納米等一系列數字的進步，但5納米以后的良率很難提升，而且TSMC的3納米采用了GAA構造，因此TSMC在3納米代際陷入絕望，果斷進軍2納米。

即使是獨享最尖端技術的TSMC，雖然曾經每兩年更替一個代際，但3納米并未能按計劃啟動，耗費了兩年半的時間，在2022年下半年，終于迎來了量產關鍵期。2納米代際晶體管采用新型GAA，進入量產可能要花費兩年半甚至三年的時間。因此，2納米的量產時間最快在2025年、甚至2026年。

如果日本“自2025年開始量產2納米”，那么，很有可能早于TSMC！從當下的45納米，跨越九個代際，比TSMC早量產2納米，這是多么異想天開的方案！

在2022年8月3日的日本經濟新聞“Deep Insight”中，針對2納米的難度，Common Data的中山淳史先生做了以下比喻：“Planner型是中學生、FinFET是高中生、GAA是大學生”。

而筆者認為2納米的難度不止如此。但是，偶爾也會有一些天才少年，直接從中學跳級升入大學，但是，對于半導體而言，直接從45納米過渡到2納米，跨越九個代際，是不可能的。

就半導體的微縮化發展而言，每個代際進步70%，其難度呈指數級增長。20多年前，筆者曾參與研發了4M、16M、64M、256M的DRAM研發和量產。每一代際的研發都像“走鋼絲”一樣困難。比方說，研發從64M過渡到256M時，由于過于困難，當時甚至出現了“莫非256M是做不到的？”這樣的想法。半導體微縮化發展真的非常困難。

因此，下面的比喻可以回答“站在45納米的角度來看，2納米究竟是什么”這個問題！日本少年棒球聯盟的青少年球員一般會有以下夢想：“未來，成為美國職業棒球聯盟球員，像大谷翔平一樣投打雙修！”當然，青少年棒球球員懷有夢想是好事。但是，某個青少年球員希望“在三年后，進入美國職業棒球聯盟，且投打雙修！”當然這是不現實的。大家可能會對這個少年說：“先進入甲子園，然后以出色的成績進入日本職業棒球團，最后有望進入美國職業棒球聯盟。”

45納米和2納米的差距，就像青少年棒球隊員與隸屬于美國職業棒球聯盟的、投打雙修的大谷翔平的差距一樣。