众所周知,在芯片制造领域,台积电、三星是世界公认的行业标杆,就算是美国巨头想要代工先进芯片,也只能递上“投名状”,然后等待交付。毕竟不管是良品率、先进制程还是产能上,台积电、三星都是业界数一数二的存在,就算是英特尔这样的强劲对手,也没有任何办法。
最近,全球半导体行业爆出了一则重磅消息,有惊有喜也有疑问,日本芯片“国家队”Rapidus高调官宣,目前已经完成了2nm GAA晶圆试制,而且预计2027年,也就是明年就能实现量产!值得一提的是,日本还强调,目标就是要超越中国、韩国,对标的就是台积电、三星!
实话实说,第一眼看到这个消息的时候,很多人都会觉得有点好笑,毕竟在这个消息公布之前,普遍认知中的日本,其芯片量产能力还停留在40nm。怎么一夜之间,就从40nm快速进化到2nm了呢?按照行业的更迭标准来看,这相当于中间连跨了5个技术世代,想象一下,这相当于初中数学没及格的学生,突然成为“奥数竞赛”的种子选手,确实难以置信。
那么问题来了,日本这一次到底是真突破还是假大空呢?
首先,我们要搞清楚Rapidus究竟是什么来头?早在2022年,为打破技术空白,日本经济产业省牵头丰田、索尼、软银等八大本土巨头,组建国家队Rapidus,累计投入超5万亿日元扶持项目,试图跳过中间所有制程,直接冲击最前沿2nm工艺。
可以说,这家公司集结了几乎所有日本叫得出名字的科技巨头,并且砸入了不少资金,称得上是“国家级”的重点项目,这也是为何把它叫做日本芯片“国家队”的主要原因。
而Rapidus公布曝光的2nm试制晶圆,仅完成实验室小批量样品验证,简单理解就是,完成了一个实验室的小测试。虽然技术有所突破,但距离量产落地,中间依然隔了一条鸿沟,预计明年量产,日本还是太乐观了点。
而且还有一点,Rapidus能做出2nm样品,核心依靠两大外部“外挂”,自身没有底层核心技术储备。技术、设备全靠外部“外援”,自身无完整自研能力。
其一,核心工艺技术来自IBM。
IBM早在2021年完成2nm GAA晶体管实验室验证,但自身无大型晶圆厂,仅持有底层架构专利。双方达成合作,数百名日本工程师长期驻留美国实验室学习工艺方案,相当于直接购买成熟技术图纸,没有自主研发迭代的完整过程。台积电、三星不会出售先进制程核心工艺,这也是日本只能选择IBM的根本原因。
其二,EUV光刻机无供应限制
和中国不同,荷兰ASML对日本全面开放顶级NXE:3800E EUV光刻机,还在北海道设立专属技术服务中心,设备调试、维护全程配套。所以说,理论上来看,Rapidus想要购买多少EUV光刻机都可以,不受限制。
同时日本手握上游材料优势,光刻胶、涂布设备、硅片全球市占率超90%,这刚好和ASML光刻机形成配套,硬件原材料层面不用受制于人。
但这套模式存在致命短板,所有核心制造设备、底层工艺均依赖外部供给,一旦外部出现变动,外部技术、设备供应收紧,整条产线会直接停滞,没有自主替代方案。
当然,就算日本的这套方案可行,依然有绕不开的三大硬伤,任何一个不解决,短期都难以撼动台积电、三星。
第一大硬伤就是产能,Rapidus2027年规划月产能仅2.5万片晶圆。而台积电呢?当前先进制程月产能超100万片!2.5万片VS100万片?差距很清晰了吧,更何况,2.5万片够谁用的?
第二大硬伤就是良品率,就算Rapidus在2027年能够顺利实现量产,但如何稳定良品率才是关键所在!试制样品只需要保证单颗晶体管达标,量产要求几十万片晶圆稳定良品输出。台积电历经多代制程打磨,先进工艺良率稳定85%以上。Rapidus从40nm直接跳到2nm,跳过所有中间制程,没有成熟的工艺优化经验,良率爬坡周期会远超预期,生产成本会居高不下。
第三大硬伤就是时间节奏天然落后,台积电、三星2nm工艺2025-2026年已进入商用量产,2027年两家企业会迭代至1.6nm新一代工艺。就算Rapidus如期实现2nm量产,落地即落后1-2个技术节点,追赶节奏持续被动。所以说,日本誓要超越中、韩的目标,并不是那么好实现的!
当然了,看清日本芯片发展的壁垒和困难,我们也要更清楚中国芯的路该怎么走:在EUV、高端设备封锁的环境下,我们没有捷径可走,只能从成熟制程、设备、材料、EDA软件逐层突破。
日本Rapidus的尝试,给我们提供了清晰参照,捷径走得快,但根基不牢。一步一个脚印补齐全产业链,才能长期站稳脚跟。
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