電子發燒友網報道(文/周凱揚)作為曾經盛極一時的半導體產業大國,日本在經歷了90年代的貿易沖突后,以及不愿意從IDM轉型純晶圓代工后,就經歷了一波急劇的下滑。即便目前日本半導體產業依然在全球半導體市場扮演重要的一環,但其制造水平已經不復當初。
面對如今越來越復雜的設計需求,即便是日本半導體產業也需要完成更先進的制造工藝轉型,尤其是在汽車、工業和HPC相關應用上。然而憑借日本這些年來的積累,想要憑空打造一個先進晶圓廠顯然是不現實的。正巧臺積電在開拓海外業務,臺積電、日本政府以及本土半導體企業代表索尼半導體一拍即合,也就有了JASM(日本先進半導體制造公司)以及熊本晶圓廠。
臺積電首個日本晶圓廠落成
JASM由臺積電和索尼半導體合資成立,計劃在熊本縣打造成熟工藝40nm及以下的晶圓廠,隨后電裝也宣布投資3.5億美元購入10%的股權。2月24日,JASM在熊本縣的首座晶圓廠正式落成,并舉辦了開幕典禮,預計2024年底開始量產。這也象征著多年來臺積電首個海外晶圓廠開始運營,也是臺積電首個與汽車廠商合作打造的晶圓廠。
有趣的是,JASM雖然成立于2021年,可熊本晶圓廠于2022年4月才開始動工,這比臺積電在美國亞利桑那州鳳凰城所建晶圓廠還要晚上一年。但熊本晶圓廠卻只花了20個月左右就竣工,并順利開幕。反倒是鳳凰城晶圓廠進度不斷推遲,需要明年上半年才會開始運營。而鳳凰城二廠更是從2026年,推遲至2027或2028年才正式投入運營。
這與日本政府的大力支持不無關系,比如在熊本晶圓廠的建設過程中,承建方也是日本最大的建筑公司鹿島建設株式會社就表示,其建設速度可謂是日本首例,幾乎全日本的吊車都被運過來輔助建設。日本政府更是簡化了行政程序,允許建廠全年無休施工。
這樣的區別雖然也有兩國之間建設能力、政策差異的原因,但我們也不能忽略兩地晶圓廠的定位。熊本晶圓廠是為成熟工藝晶圓代工打造的,在臺積電豐富的經驗和抽調過去工程師的幫助下,設備到位也更加迅速。而鳳凰城則是用于4nm先進工藝晶圓的制造,在人力成本較高、補貼搖擺不定等額外因素的影響下,被反復推遲也是情有可原。
豐田加入投資,二廠今年動工
在JASM熊本晶圓廠的開幕典禮上,日本首相岸田文雄通過短片宣布,日本政府將全力支持熊本二廠的開工,并將再度補貼7320億日元。全新的熊本二廠將于2024年底開始建設第二座晶圓廠,預計2027年底開始運營,首次為日本帶來7nm及以下先進工藝的本土制造。
值得一提的是JASM在投資方面出現了新的變化,多出了豐田這個新的投資者,經歷這輪投資后,臺積電占股86.5%,索尼半導體、電裝和豐田分別持股6%、5.5%和2%。據了解第二座晶圓廠將會在今年年底正式破土動工,預計2027年底投入商用生產。
如果算上JASM第一座晶圓廠的話,JASM的總投入將超過200億美元。可以看出無論是日本政府,還是臺積電等廠商,都在熊本晶圓廠上投入了不少資金,不過對于日本政府而言,即便在臺積電從臺灣外派數百名工程師協助的前提下,兩座晶圓廠也為其直接創造了數千個高科技工作崗位。在兩座晶圓廠盡數建成后,JASM的最大月產能將超過10萬片12英寸晶圓,工藝混合了40nm、28nm、22nm、16nm和12nm的成熟工藝,以及7nm和6nm的先進工藝。
先進晶圓廠會開啟日本半導體產業的下一個關鍵十年嗎?
其實早在2019年,臺積電就收到過日本經濟產業省的邀請,以求在日本本地建廠。如今隨著熊本晶圓廠的落成,這一愿景已經實現。臺積電創始人張忠謀也表示,JASM將幫助芯片市場回彈,并在日本開啟全新的半導體復興。
對于日本半導體設計公司而言,比如索尼、瑞薩電子和Socionext等,無論是先進的消費電子芯片還是高級汽車SoC,抑或是高性能AI計算芯片,都需要JASM的支持,進一步提高產品競爭力。
而且日本政府的補貼也給出了部分條件,用于切實保證日本本土的半導體供應鏈強勁發展,比如新的晶圓廠至少要生產10年,且必須加強從本土供應鏈的采購等,因此這對于日本的半導體設備和材料廠商來說,也是一大市場機遇。
即便有了熊本晶圓廠的支持,日本的半導體制造依然面臨著不少挑戰,首先就是產能爬坡的問題。不久前英特爾CEO與OpenAI CEO的交談過程中,就提到了晶圓產能相關的問題,如果原定產能可以保障,那么即便是OpenAI,也并不需要傳聞中的7萬億美元就能解決當前AI芯片短缺的問題。
更何況日本屬于地震高發國家,過去20多年的地震對日本各大半導體工廠造成了不小的破壞,無論是模擬芯片、CIS傳感器、汽車芯片還是存儲芯片,都曾受到停工半月或更長時間的影響。而這還僅僅是對成熟工藝產線造成的影響,先進工藝的半導體設備維護難度更大。
盡管熊本晶圓廠的建成,為日本半導體制造產業帶來了新的曙光,但對于日本整個半導體產業的提振效果依舊是未知的。早在JASM之前,日本一大部分企業都放棄了半導體業務,致使其依然缺乏獨當一面的高性能芯片設計公司。在AI成為新一輪計算負載的當下,日本在AI硬件和軟件上的投入,相較中美而言還是存在差距。
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