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2023年1月31日,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布了最新一次“半導體及數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研討會”的內(nèi)容,該會議旨在對半導體和數(shù)字產(chǎn)業(yè)的環(huán)境變化進行信息共享,以半導體技術(shù)、半導體制造等為中心,就產(chǎn)業(yè)政策的方向性實施意見交換。本文根據(jù)該會議資料,對近期日本重振半導體產(chǎn)業(yè)的部分動向作了梳理,以供讀者參考。
20世紀80年代,半導體是日本的代表產(chǎn)業(yè)之一,占全球50.3%的份額,但現(xiàn)在份額已經(jīng)下降到10%左右。近年來,日本政府試圖重振半導體產(chǎn)業(yè),轉(zhuǎn)向由政府主導推動本土化的策略。自民黨于2021年5月成立了研討半導體戰(zhàn)略的議員聯(lián)盟,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省也緊隨其后,于2021年6月制定了“半導體戰(zhàn)略”,提出的措施包括①日本國內(nèi)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的強韌化,例如尖端半導體制造技術(shù)的聯(lián)合開發(fā)和晶圓代工的國內(nèi)布局、數(shù)字投資的加速與尖端邏輯半導體的設(shè)計強化、促進半導體技術(shù)的綠色創(chuàng)新、日本國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的投資組合和可靠性的強韌化等;②經(jīng)濟安全保障方面的國際合作,例如尖端技術(shù)的信息強化、與外國聯(lián)合進行研發(fā)等。
半導體戰(zhàn)略。來源:經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省。日本振興半導體產(chǎn)業(yè)的基本戰(zhàn)略分三步走:①強化物聯(lián)網(wǎng)(IoT)相關(guān)半導體的生產(chǎn)基地的建設(shè);②加強與美國合作,研發(fā)下一代半導體技術(shù);③進行全球合作,實現(xiàn)光電融合等未來技術(shù)。日方有分析認為:經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的戰(zhàn)略包括2000億日元的“后5G基金”、2兆日元的“綠色創(chuàng)新基金”等前所未有的大規(guī)模舉措,內(nèi)容主要包括:①重振日本最先進的邏輯半導體制造。目前,汽車和電器等使用的半導體線寬為30至40納米,但考慮到未來的物聯(lián)網(wǎng)社會,需要線寬2納米的半導體。②確保存儲器、傳感器、功率半導體等各種半導體的產(chǎn)能。為了進一步增強在國際上仍有較大影響力的日本半導體相關(guān)企業(yè)的實力,將進一步加強研發(fā)和資金投入。③進一步細化日本的優(yōu)勢領(lǐng)域——制造裝置和材料領(lǐng)域,提升國際競爭力。日本下一代半導體項目的體制構(gòu)成 來源:經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省為了實現(xiàn)這些戰(zhàn)略,經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省將實施以下措施:①邀請臺積電(TSMC)來日本熊本縣,并提供約4800億日元的支持。對此,2023年2月16日,熊本縣公布了《熊本半導體產(chǎn)業(yè)推進愿景》草案,稱將全力推進相關(guān)措施,包括“加強日本的半導體供應鏈”、“確保和培訓穩(wěn)定的人力資源”和“構(gòu)建一個半導體創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)”等。②成立新的半導體公司 Rapidus。日本豐田汽車株式會社、日本電信電話株式會社、索尼集團、軟銀、日本電氣、電裝、鎧俠、三菱UFJ銀行等八家公司,共投資73億日元成立了半導體代工公司Rapidus(總部位于東京),經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省提供700億日元的補助金支持該項目,并與已成功試制2納米線寬的美國IBM公司合作,旨在實現(xiàn)下一代半導體本土化生產(chǎn)。Rapidus將在北海道千歲市建設(shè)第一家工廠,包括研究開發(fā)在內(nèi),投資預計共5兆日元。
Rapidus株式會社出資公司。來源:經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省還將成立“技術(shù)研究組合最尖端半導體技術(shù)中心(Leading-edge Semico
nductor Technology Center,LSTC),由物質(zhì)材料研究機構(gòu)、理化學研究所、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、東北大學、筑波大學、東京大學、東京工業(yè)大學、大阪大學等聯(lián)手建設(shè),作為實現(xiàn)下一代半導體量產(chǎn)技術(shù)的研究開發(fā)基地。該中心將與美國國家半導體技術(shù)中心(Natio
nal Semico
nductor Technology Center,NSTC)等海外相關(guān)機構(gòu)合作,打造開放的研究開發(fā)平臺,負責實施下一代半導體量產(chǎn)技術(shù)開發(fā)項目,以強化日本整體半導體相關(guān)產(chǎn)業(yè)的競爭力。
2022年5月4日,日本前經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大臣萩生田與美國商務(wù)部長雷蒙多,達成了旨在強化半導體供應鏈等的“半導體合作基本原則”,以開展雙邊半導體供應鏈合作,強化與美國及同盟國之間的供應鏈韌性,特別在強化半導體制造能力、提升透明性等方面,將加強緊急情況下的協(xié)調(diào)及研發(fā)合作。在2022年5月23日召開的日美首腦會談中,雙方宣布根據(jù)“半導體合作基本原則”設(shè)置下一代半導體開發(fā)聯(lián)合工作組。在2022年7月29日召開的日美經(jīng)濟政策協(xié)議委員會(經(jīng)濟版2+2)中,雙方同意推進聯(lián)合研究開發(fā),以開發(fā)和保護重要新興技術(shù)。其中,日本政府宣布設(shè)立研發(fā)機構(gòu)“技術(shù)研究組合最尖端半導體技術(shù)中心”(日本版美國國家半導體技術(shù)中心(NSTC))。2022年12月6日,Rapidus公司與形成歐洲頂級半導體研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的比利時研究機構(gòu)微電子研究中心(IMEC),就下一代半導體開發(fā)簽訂合作備忘錄,以加強日本半導體生態(tài)系統(tǒng)。Rapidus將派遣技術(shù)人員到IMEC接受培訓并參與相關(guān)合作項目;IMEC將考慮在日本成立研發(fā)團隊,以聯(lián)合制定加強伙伴關(guān)系的研發(fā)路線圖;IMEC和Rapidus將與“技術(shù)研究組合最尖端半導體技術(shù)中心”(LSTC)建立伙伴關(guān)系,實現(xiàn)進一步合作。2022年12月13日,Rapidus公司公布稱與美國IBM公司建立聯(lián)合開發(fā)合作伙伴關(guān)系,以獲取尖端半導體技術(shù)和建設(shè)生態(tài)系統(tǒng)。Rapidus和IBM將合作推進IBM開發(fā)的2納米制程技術(shù)研發(fā),并引入Rapidus在日本國內(nèi)的生產(chǎn)基地;Rapidus的技術(shù)人員將在位于紐約州的半導體研究設(shè)施“奧爾巴尼納米技術(shù)中心(Albany Nanotech Complex)”與IBM研究人員合作,參與研發(fā)。
2023年1月31日,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省在公布的會議資料《日本半導體及數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的現(xiàn)狀和未來》中稱,須確保2納米制程下一代半導體;而俯瞰全球,全世界下一代半導體的開發(fā)正在加速,除了擁有半導體龍頭廠商的美國、韓國等之外,歐洲也在德國引進了半導體制造商英特爾的工廠。最尖端的半導體從Fin(鰭式)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镚AA(全環(huán)繞柵極)結(jié)構(gòu),因此需要更高端的生產(chǎn)技術(shù)來實現(xiàn)量產(chǎn)。日本10年前沒有投入Fin結(jié)構(gòu)半導體量產(chǎn),這是日本重新參與下一代半導體市場的最后機會。此次Rapidus公司將致力于日美協(xié)作,研發(fā)2納米制程半導體集成化技術(shù)和短周轉(zhuǎn)時間(TAT:Turn Around Time)制造技術(shù);例如與美國IBM公司等合作進行2納米制程邏輯半導體的技術(shù)開發(fā)、在日本建設(shè)短周轉(zhuǎn)時間的試點生產(chǎn)線、驗證測試芯片、以及獲取重要技術(shù)、引入EUV光刻設(shè)備、實現(xiàn)試點生產(chǎn)線的初期設(shè)計等。有資料稱,下一代半導體研發(fā)項目計劃概要包括:①通過日美首腦會談設(shè)立的日美聯(lián)合工作組,持續(xù)推動日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省和美國商務(wù)部之間的合作;②促進美國國家半導體技術(shù)中心(NSTC)和日本“技術(shù)研究組合最尖端半導體技術(shù)中心”(LSTC)的合作;③在產(chǎn)品研發(fā)到量產(chǎn)方面,持續(xù)促進日美在政府及民間層面的角色分工和密切合作。
下一代半導體研發(fā)項目計劃 來源:經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省資料稱,將強化傳統(tǒng)半導體及生產(chǎn)裝置、零部件和原材料的供給能力。日本《經(jīng)濟安全保障推進法》指定半導體為特定重要物資,須基于這一點,強化傳統(tǒng)半導體以及構(gòu)成半導體供應鏈的制造裝置、零部件、原材料的制造能力,保持和強化各種半導體的國內(nèi)生產(chǎn)能力。確保半導體穩(wěn)定供給的措施包括:通過大規(guī)模的設(shè)備投資,建設(shè)穩(wěn)定的供給體制,以強化傳統(tǒng)半導體、制造裝置、零部件的日本國內(nèi)制造能力。半導體原料方面,須通過投資等構(gòu)筑穩(wěn)定的供給機制,促進半導體原材料的再利用、加強國內(nèi)生產(chǎn)、強化儲備和運輸體系。資料稱,未來存儲器的基本戰(zhàn)略是:
在下一代計算基礎(chǔ)上,需要以“低成本”實現(xiàn)“大容量”、“高速”、“省電”性能的存儲器。因此,須通過存儲單元的高密度化、高層疊化,實現(xiàn)大容量、低成本。通過邏輯電路的小型化、存儲單元和邏輯電路的貼合等進行三維安裝,實現(xiàn)進一步高速化和省電化。此外,作為下一代計算架構(gòu)的“存儲器中心架構(gòu)”,需要兼具DRAM和NAND兩種優(yōu)點的新型存儲器。為實現(xiàn)這一目標,須通過新材料技術(shù)等開發(fā)高速、大容量、非易失性存儲器。
未來發(fā)展存儲器的基本戰(zhàn)略。來源:經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省日方有分析稱,日本計劃通過吸引臺積電和成立Rapidus公司來實現(xiàn)半導體產(chǎn)業(yè)的復興,因為這不僅關(guān)系到日本的經(jīng)濟增長,也關(guān)系到全球安全。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大臣西村康稔近期曾表示,將在2023年中期修改半導體戰(zhàn)略,加強人才培養(yǎng)和數(shù)據(jù)中心等公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的措施,明確政府的持續(xù)支援,以帶動半導體產(chǎn)業(yè)投資活躍。
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