日本Rapidus挑战三大芯片巨头

ddx730

以下文章来源于悦智网 ，作者John Boyd

这家初创企业以全新工艺进军2纳米芯片生产。

目前全球仅有英特尔、三星和台积电这3家企业能够实现量产最先进计算机芯片的极致精度。不过2025年4月，日本的一家初创企业迈出了关键一步，有望成为其中的第四家企业。

Rapidus公司使用与IBM联合开发、基于IBM的纳米片晶体管结构的工艺方案，成功启动并测试了其2纳米节点芯片，实现了一个关键的里程碑。该公司向《科技纵览》透露，其位于日本千岁市的新晶圆厂已安装200余台尖端设备（包括核心设备——一套价值逾3亿美元的极紫外光刻系统），目前均已准备好投入运营。Rapidus公司计划于7月试产原型芯片，并且已经在与潜在客户洽谈。

Rapidus公司成立于2022年8月，由电装、铠侠、三菱日联银行、日本电气、日本电信电话、软银、索尼和丰田8家日本本土企业联合支持。但事实证明，更关键的是Rapidus得到了日本中央政府的支持，这是日本重振先进半导体产业战略的重要组成部分。日本政府的支持是出于对国家安全的考量，因为日本在尖端芯片领域依赖于脆弱的海外供应商。

目前，日本政府提供的补贴总额已达1.72万亿日元（约合120亿美元）。8家创始企业的股权投资仅为73亿日元（约合5100万美元），这引发了外界对Rapidus公司未来发展的担忧。本田公司将追加投资，在2025年6月宣布将向这家初创企业注资数十亿日元。然而，这家新晶圆厂预计需要约5万亿日元（约350亿美元）才能实现其大规模量产目标。

Rapidus的处境与当今业界最大的芯片制造商台积电于1987年在中国台湾创立时颇为相似。早稻田大学商业与金融研究生院教授小山内笃志（Atsushi Osanai）指出，当时的形势与日本目前如出一辙：中国台湾地区的“行政机构”支持初创企业，而私营企业“最开始没那么热衷”。“类似的是，日本的私营企业对Rapidus公司同样持观望态度。关键因素在于政府能否为Rapidus提供足够的支持（以激励）私营部门加入。”

尽管Rapidus发展势头迅猛，但其计划是2027年交付2纳米芯片，这一时间节点可能仍落后于英特尔、三星和台积电这三大尖端芯片制造商两年。据报道，这3家公司有望于2025年下半年启动2纳米芯片的量产。

为追赶和竞争，Rapidus采取了与三大晶圆厂巨头迥异的策略，后者的商业模式（尤以台积电为代表）专注于大批量晶圆加工，并依赖渐进式改良的严密工艺流程。相比之下，Rapidus将采用单晶圆制程，生产针对特定应用的专用芯片以及针对利基市场的定制芯片，后期再承接大批量订单。

顾名思义，单晶圆制程将对每片晶圆进行独立加工，而非批量处理。虽然生产线可以同时处理多片晶圆，但每片晶圆在各个环节都是单独加工的。Rapidus还将采用其新研发的“设计与制造协同优化”（DMCO）方案。借助人工智能优化生产参数，DMCO旨在同步提升设计效率和良率。这种方案需要在设备内部密集部署传感器，以监测温度、气体浓度及反应速率等参数，从而积累海量生产数据供人工智能分析。

东京大学工程学教授黑田忠宏（Tadahiro Kuroda）指出：“从制造流程获取海量数据并将其反馈（回系统）以加速提升良率，将缩短Rapidus客户产品的上市周期。”这位专家在转投学术界之前曾在东芝半导体部门工作了16年，他指出：“这是半导体制造的理想模式，具有很重要的意义。”

不过，由于高度依赖多项新技术，Rapidus在起步期很可能遇到多种问题，因此可能会延长向客户大规模交付产品所需的时间。与此同时，其竞争对手也不会停滞不前。台积电已于2025年4月份公布其新一代A14制程（相当于1.4纳米节点芯片），并计划于2028年投产。

“从技术层面看，Rapidus能否成功的关键在于其正在开发并计划于2027年量产的半导体原型能否顺利推进。”小山内表示，“能否在两年的时间窗口内实现量产，是该企业能否成功的决定性条件。”

其他专家的观点则较为乐观。黑田忠宏指出，随着人工智能应用和新兴人工智能数据中心的爆发式增长，以及随之激增的能耗需求，“将出现对2纳米芯片的大量需求”，因为相较于当前的尖端硅芯片，这类半导体可将功耗降低30%以上。“因此，对人工智能相关半导体的需求预计将超过现有晶圆厂的产能。”

若黑田忠宏的预判准确且Rapidus能如期实现其量产目标，那么日本重获先进芯片制造强国地位的战略布局很可能成为一着制胜棋。