电子发烧友网报道(文/周凯扬)作为曾经盛极一时的半导体产业大国,日本在经历了90年代的贸易冲突后,以及不愿意从IDM转型纯晶圆代工后,就经历了一波急剧的下滑。即便目前日本半导体产业依然在全球半导体市场扮演重要的一环,但其制造水平已经不复当初。
面对如今越来越复杂的设计需求,即便是日本半导体产业也需要完成更先进的制造工艺转型,尤其是在汽车、工业和HPC相关应用上。然而凭借日本这些年来的积累,想要凭空打造一个先进晶圆厂显然是不现实的。正巧台积电在开拓海外业务,台积电、日本政府以及本土半导体企业代表索尼半导体一拍即合,也就有了JASM(日本先进半导体制造公司)以及熊本晶圆厂。
台积电首个日本晶圆厂落成
JASM由台积电和索尼半导体合资成立,计划在熊本县打造成熟工艺40nm及以下的晶圆厂,随后电装也宣布投资3.5亿美元购入10%的股权。2月24日,JASM在熊本县的首座晶圆厂正式落成,并举办了开幕典礼,预计2024年底开始量产。这也象征着多年来台积电首个海外晶圆厂开始运营,也是台积电首个与汽车厂商合作打造的晶圆厂。
有趣的是,JASM虽然成立于2021年,可熊本晶圆厂于2022年4月才开始动工,这比台积电在美国亚利桑那州凤凰城所建晶圆厂还要晚上一年。但熊本晶圆厂却只花了20个月左右就竣工,并顺利开幕。反倒是凤凰城晶圆厂进度不断推迟,需要明年上半年才会开始运营。而凤凰城二厂更是从2026年,推迟至2027或2028年才正式投入运营。
这与日本政府的大力支持不无关系,比如在熊本晶圆厂的建设过程中,承建方也是日本最大的建筑公司鹿岛建设株式会社就表示,其建设速度可谓是日本首例,几乎全日本的吊车都被运过来辅助建设。日本政府更是简化了行政程序,允许建厂全年无休施工。
这样的区别虽然也有两国之间建设能力、政策差异的原因,但我们也不能忽略两地晶圆厂的定位。熊本晶圆厂是为成熟工艺晶圆代工打造的,在台积电丰富的经验和抽调过去工程师的帮助下,设备到位也更加迅速。而凤凰城则是用于4nm先进工艺晶圆的制造,在人力成本较高、补贴摇摆不定等额外因素的影响下,被反复推迟也是情有可原。
丰田加入投资,二厂今年动工
在JASM熊本晶圆厂的开幕典礼上,日本首相岸田文雄通过短片宣布,日本政府将全力支持熊本二厂的开工,并将再度补贴7320亿日元。全新的熊本二厂将于2024年底开始建设第二座晶圆厂,预计2027年底开始运营,首次为日本带来7nm及以下先进工艺的本土制造。
值得一提的是JASM在投资方面出现了新的变化,多出了丰田这个新的投资者,经历这轮投资后,台积电占股86.5%,索尼半导体、电装和丰田分别持股6%、5.5%和2%。据了解第二座晶圆厂将会在今年年底正式破土动工,预计2027年底投入商用生产。
如果算上JASM第一座晶圆厂的话,JASM的总投入将超过200亿美元。可以看出无论是日本政府,还是台积电等厂商,都在熊本晶圆厂上投入了不少资金,不过对于日本政府而言,即便在台积电从台湾外派数百名工程师协助的前提下,两座晶圆厂也为其直接创造了数千个高科技工作岗位。在两座晶圆厂尽数建成后,JASM的最大月产能将超过10万片12英寸晶圆,工艺混合了40nm、28nm、22nm、16nm和12nm的成熟工艺,以及7nm和6nm的先进工艺。
先进晶圆厂会开启日本半导体产业的下一个关键十年吗?
其实早在2019年,台积电就收到过日本经济产业省的邀请,以求在日本本地建厂。如今随着熊本晶圆厂的落成,这一愿景已经实现。台积电创始人张忠谋也表示,JASM将帮助芯片市场回弹,并在日本开启全新的半导体复兴。
对于日本半导体设计公司而言,比如索尼、瑞萨电子和Socionext等,无论是先进的消费电子芯片还是高级汽车SoC,抑或是高性能AI计算芯片,都需要JASM的支持,进一步提高产品竞争力。
而且日本政府的补贴也给出了部分条件,用于切实保证日本本土的半导体供应链强劲发展,比如新的晶圆厂至少要生产10年,且必须加强从本土供应链的采购等,因此这对于日本的半导体设备和材料厂商来说,也是一大市场机遇。
即便有了熊本晶圆厂的支持,日本的半导体制造依然面临着不少挑战,首先就是产能爬坡的问题。不久前英特尔CEO与OpenAI CEO的交谈过程中,就提到了晶圆产能相关的问题,如果原定产能可以保障,那么即便是OpenAI,也并不需要传闻中的7万亿美元就能解决当前AI芯片短缺的问题。
更何况日本属于地震高发国家,过去20多年的地震对日本各大半导体工厂造成了不小的破坏,无论是模拟芯片、CIS传感器、汽车芯片还是存储芯片,都曾受到停工半月或更长时间的影响。而这还仅仅是对成熟工艺产线造成的影响,先进工艺的半导体设备维护难度更大。
尽管熊本晶圆厂的建成,为日本半导体制造产业带来了新的曙光,但对于日本整个半导体产业的提振效果依旧是未知的。早在JASM之前,日本一大部分企业都放弃了半导体业务,致使其依然缺乏独当一面的高性能芯片设计公司。在AI成为新一轮计算负载的当下,日本在AI硬件和软件上的投入,相较中美而言还是存在差距。
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