日本半導體厚積薄發：欲在十年内量産2nm

摘要：據報道，東京電子前首席執行官 、日本政府晶片行業咨詢小組的成員Tetsuro (Terry) Higashi日前表示，日本必須在十年内實作 2nm 量産。

據報道，東京電子前首席執行官 、日本政府晶片行業咨詢小組的成員Tetsuro (Terry) Higashi日前表示，日本必須在十年内實作 2nm 量産。

他進一步指出，日本應該在下一個财政年度提供稅收減免，以在未來十年内産生 880 億美元的投資，以振興國内晶片制造。

之前，日本政府準許了 68 億美元的補充支出。“我預計這種資金水準至少會在未來幾年繼續下去，”Higashi 告訴彭博社，“如果沒有政府的初始投資，我們将無法達到私營公司投入資金的地步。政府将必須發揮核心作用，直到事情确定下來。”

日本今年将振興晶片産業列為國家項目，目标是到 2030 年将國内半導體公司的年收入提高約三倍，達到 13 萬億日元（1140 億美元）。

日本的2nm雄心

在去年五月，就有外媒報道日本政府正在尋求吸引國外優秀的晶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。台積電後來也做了決定，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，台積電将與日本經濟産業省成立合資公司，在東京設立先進封測廠。而根據《日刊工業新聞》報導，台積電是要在日本茨城縣築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後的考量的。

因為半導體微縮受限，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晶片性能的提升。而台積電在去年九月更是推出了其3D Fabric平台，将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。台積電研發副總餘振華也以TSMC的SoIC技術為例，講述他們這個平台的優勢。

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

雖然日本已經緊抱台積電，為未來發展先進晶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。

日經新聞的最新報道指出，日本經濟産業省最快在本周内，會召開與日本半導體産業有關的檢讨會，除了會探索瑞薩電子工廠火災對汽車生産的影響，以及汽車業供應鍊不穩定的隐憂外，日本政府還計劃府着眼朝着數字化發展的目前經濟，讓半導體供應鍊體質更加強韌，并從經濟安全保障等觀點，重新拟定中長期的政策。

日經進一步指出，日本政府将提供資金支援、協助日本企業研發2nm以後的次世代半導體制造技術。

為實作這個目标，他們除了繼續保持和台積電、Intel等半導體大廠進行大範圍的意見交換來進行研發外，他們還将與佳能、東電、SCREEN等本土裝置巨頭攜手，重振日本在先進研發方面的實力。

據報道，這支該獲得經産省資金援助的研發團隊目标在2020年代中期确立2nm以後的次世代半導體的制造技術，并設立測試産線，研發細微電路的加工、洗淨等制造技術。

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遊有很重要的布局。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。

首先來看缺陷檢測裝置，如果作為原始電路闆的光掩模中存在缺陷，則半導體的缺陷率将相應增加。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）檢驗裝置，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%市場佔有率的是東京電子的EUV塗覆顯影裝置，該裝置用于将特殊的化學液體塗在矽片上作為半導體材料進行顯影。1993年東電開始銷售FPD生産裝置塗布機/顯影機，2000年傳遞了1000台塗布機/顯影機“ CLEAN TRACK ACT 8”。

在EUV光刻膠方面，日本的市場佔有率更是遙遙領先。據南大光電在今年三月釋出的相關報告中披露，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産品的産業化進度（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将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抛離，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，要想在晶片制造上搞出一些浪花，是有其深厚的底氣。

與此同時，日本富嶽“超算”上的富士通的48核Arm晶片A64FX的超強性能表現加上索喜5nm晶片的新聞表示，日本在先進晶片上也有其實力所在。

在這些企業的配合下，相信日本複興半導體先進晶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，又是另一個層面的讨論。

日重振半導體，政府顧問：須880億美金

台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晶片制造能力的關鍵，據外媒報導，日本政府半導體小組的進階顧問認為，日本做得還不夠多，如果想重振半導體産業，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，日本的半導體産業已低迷數十年，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，私營企業不會願意投資。”

東哲郎建議，在未來的10年内，日本政府及私營部門應投資半導體産業10兆日圓。目前，增加對半導體産業的補助，在日本政界内已形成共識，據報導，日本首相岸田文雄也曾稱，将為國内半導體生産提供逾1.4兆日圓的投資。

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

報導提到，日本過去為人诟病的一點是，對半導體産業的投資不足，并使得市場佔有率被搶走，如今日本政府也重新重視半導體産業，并承諾将重振半導體産業列為國家項目，目标是到2030年将國内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，日本政府應在正常預算中，為晶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，私營企業不會願意投資。”

至于日本政府對半導體産業的減稅優惠，應涵蓋哪些項目，據東哲郎認為，包括：對晶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，這都是值得讨論的方向