全球“芯荒”加剧！日本欲斥25亿推动芯片研发，美国正遭到反噬

3月19日，日本半导体巨头瑞萨电子位于茨城县的那珂工厂发生火灾，部分设备严重受损。受此影响，该工厂300毫米晶圆生产线已进入停产阶段，控制 汽车 行驶的微控制器供应也受到了极大的影响。

据悉，当前日本丰田、日产、本田等 汽车 厂商正忙于评估瑞萨电子火灾对芯片供应造成的影响。数据显示，瑞萨电子在全球 汽车 微控制器芯片市场占据大约30%份额，火灾影响还很有可能波及到欧美 汽车 厂商。

可以说，在全球芯片荒的背景下， 汽车 产业很有可能因日企的火灾事件进一步减产。“缺芯门”愈演愈烈，手机、电脑和 汽车 等企业都想要抢占到更多的芯片资源，可芯片产能的“蛋糕”就那么大，并非每个需求者都能分得一杯羹。

在此背景下，日本欲出手投资芯片业的研发。 据日经新闻3月23日最新消息， 日本经济产业省 （ METI ） 将斥资 420亿日元（约合 人民币 25亿 元 ） ， 为该国的芯片研发提供资金支持。

需要提及的是，自去年9月美国实施芯片新规后，日韩等国企业由于全球芯片供应链受到干扰已经蒙受了较大的损失，而美国本土企业也没有“幸免于难”——2月11日，英特尔、高通和美光等在内的美国芯片制造企业就致信该国总统，要求其提供资金以帮助半导体产业渡过“缺芯”的难关。

据国际 半导体协会（SEMI） 发布的数据显示，2020年美国半导体企业的芯片制造只占市场份额的12%，大部分的芯片生产都依赖于亚洲芯片代工厂。 可以说，在全球芯片供应收紧的情况下，美国提高芯片制造能力已经“迫在眉睫”。

文|林妙琼 题|徐晓冰 图|饶建宁 审|陆烁宜

美、日将联手研发2nm芯片

美、日将联手研发2nm芯片，日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发，力拼在2025年量产，此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。美、日将联手研发2nm芯片。

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目前全球能做到2nm工艺的公司没有几家，主要是台积电、Intel及三星，日本公司在设备及材料上竞争力有优势，但先进工艺是其弱点，现在日本要联合美国研发2nm工艺，不依赖台积电，最快2025年量产。

日本与美国合作2nm工艺的消息有段时间了，不过7月29日日本与美国经济领域有高官会面，2nm工艺的合作应该会是其中的重点。

据悉，在2nm工艺研发合作上，日本将在今年内设立次世代半导体制造技术研发中心（暂定名），与美国的国立半导体技术中心NSTC合作，利用后者的设备和人才研发2nm工艺，涉及芯片涉及、制造设备/材料及生产线等3个领域。

这次的研发也不只是学术合作，会招募企业参加，一旦技术可以量产，就会转移给日本国内外的企业，最快会在2025年量产。

对于日美合作2nm并企图绕过台积电一事，此前台积电方面已有回应，台积电称，半导体产业的特性是不管花多少钱、用多少人，都无法模仿的，要经年累月去累积，台积电20年前技术距最先进的技术约2世代，花了20年才超越，这是坚持自主研发的结果。

台积电不会掉以轻心，研发支出会持续增加，台积电3nm制程将会是相当领先，2nm正在发展中，寻找解决方案。

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现在全球最先进的芯片约有9成是由台积电生产，各国想分散风险以确保更稳定的供应，像是日本与美国将在半导体产业进行合作，日经新闻29日报道，日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发，力拼在2025年量产，而此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。

报道指出，日美强化供应链合作，日本将在今年新设一个研发据点，其为和美国之间的窗口，并将设置测试产线，值得注意的是，日美也将在本月29日，于华盛顿首度召开外交经济阁僚协议“经济版2+2”，上述2纳米合作将纳入该协议的联合声明。

报道提到，日本将在今年新设次世代半导体制造技术研发中心，并将活用美国国立半导体技术中心的设备和人才，着手进行研发。因美国拥有Nvidia、高通等企业，而在芯片量产不可或缺的.设备、材料上，日本企业包括东京威力科创、Screen Holdgins、信越化学、JSR等拥有很强的竞争力，为日美合作奠下基础。

报道称，全球10纳米以下芯片产能，台湾市占率高达9成，台湾企业也计划在2025年开始生产2纳米芯片，不过日美忧心台海冲突恐升高，两国的目标是即便“台湾有事”，也能确保先进芯片的供应数量。

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据媒体报道，日美两国将通过经济协商，就确保新一代半导体安全来源的共同研究达成协议。7月29日，日本外务大臣林吉正(Yoshimasa Hayashi)和贸易大臣萩生田光一(Koichi Hagiuda)将在华盛顿与美国国务卿布林肯(Antony Blinken)和商务部长雷蒙多(Gina Raimondo)举行第一轮经济“二加二”会谈，预计供应链安全将是一个主要议题。

据悉，日本将于今年年底建立一个联合研发中心“新一代半导体制造技术开发中心(暂定名)”，用于研究2纳米半导体芯片。该中心将包括一条原型生产线，并将于2025年开始量产半导体。建立该中心的协议将列入会议结束后发表的声明中。报道还表示，产业技术综合研究所、理化学研究所、东京大学将是新中心的参与者之一，其他企业也可能被邀请参与。

从产业链来看，美国和日本在半导体领域中有很强的互补性。上世纪80-90年代，日本半导体在美国的打压之下，其半导体制造环节基本从全球半导体制造格局中退出，转而布局上游半导体材料和设备。目前日本在半导体材料和半导体设备领域两大环节拥有优势，特别是半导体材料领域的“垄断”地位。

代表性企业为大硅片（日本信越、Sumco）、掩膜版（日本DNP、Toppan）、光刻胶（日本JSR、东京应化、富士电子材料）、溅射材料（日矿金属、日本东曹、住友化学等）。

美国则在半导体设备业在全球同样处于垄断地位，拥有除光刻机以外几乎所有的设备生产能力，如应用材料。在EDA工具、IP及计算光刻软件等领域，美国处于绝对垄断地位，主要为Cadence、Synopsys、Siemens EDA三大巨头垄断。

整体来看，美国和日本在半导体材料、设备、设计领域占据优势，加之两国“紧密”的政治关系，在先进芯片工艺研发上有先天的优势与基础。在很大程度上，对美国提出“四方芯片联盟”，美日两国有最“坚定”的政治可能和经济基础。

至于为什么急于发展2纳米先进工艺，主要有以下两点：一是芯片是所有高科技产业的“底座”，是综合国力竞争的制高点，加之疫情以来的芯片短缺，让美日进一步认识到半导体制造的重要性；二是东亚晶圆代工实力强劲，规模庞大，除了台积电、三星之外，中国大陆芯片代工发展迅速，比如中芯国际、华虹半导体；三是推动高端产业链本土化回迁，掌控科技竞争主动权。

长久以来，台积电在芯片代工领域一直都是扮演着霸主角色。 无论代工技术，还是代工规模，均是领先对手 。不过最近一段时间，网上关于“芯片代工市场变天”、“三星取代台积电”的消息层出不穷。

原因在于 三星在不久前举办的IEEE ISSCC国际固态电路大会上，展示了全球首款3nm芯片。

而且，三星展示的这款芯片不仅使用最先进制程工艺， 还快台积电一步升级了GAAFET(环绕栅极场效应晶体管)技术。

简单来说，目前台积电和三星生产5nm芯片时，都是使用FinFET(鳍式场效应晶体管)技术。 三星3nm芯片所采用的GAAFET技术，被视为是FinFET的次世代技术。

这项技术优点是构造优秀，采用FinFET技术的芯片，能够包容更多的晶体管。

而 GAAFET技术不仅保持FinFET技术优点，还能对芯片上的晶体管进行排序调整， 最大限度提升能源利用率。以此达到节能、减热的效果。

根据三星官方给出的数据，使用GAAFET技术的3nm芯片，比使用FinFET技术的3nm芯片， 功耗降低了50%，性能提升了30%。

如果三星给出的数据真实， 那么拥有GAAFET技术加持的三星3nm芯片，表现必然胜过同时期的台积电芯片 。三星反超台积电，成为世界第一芯片代工厂商的目标或将在近两年就可以实现。

不过，台积电并非是没有后手。要知道，台积电在市场上一直都是以精湛的技术傲视群雄。此次面对来势汹汹的三星，台积电也开始提速，并且在芯片工艺上进行了技术升级。

根据台媒报道， 台积电将联手日本芯片产业共同冲刺2nm芯片 。日本虽然没有先进的晶圆代工厂，但是日本在先进工艺的上游却占有很重要的位置。

以国内用户最为熟悉的EUV光刻机为例，众所周知，全球只有ASML一家公司拥有生产EUV光刻机的能力。但很多人都不知道， ASML公司缺少日本企业帮助，也根本不可能造出EUV光刻机。

日本企业在EUV光刻机制造的多个环节都发挥着重要作用。 日本东京电子占据光刻机涂布显影设备市场100%份额，日本Lasertec Corp公司还是全球唯一能生产EUV光罩检测设备的企业 ，而在光刻胶销售方面，日本厂商的份额同样遥遥领先。

对于台积电而言，借助日本半导体产业深厚的技术基础，新技术研发将会事半功倍。而日本同样十分期待与台积电合作。事实上早在2020年 ，日本就向台积电伸出了橄榄枝，邀请台积电赴日建立先进的芯片制造工厂。

此外， 日本还将东京电子、佳能、SCREEN等本土芯片设备巨头拉拢到一起，组出了一支研发团队 ，计划在今年年中确立2nm之后的次世代半导体制造技术，并要求这些公司设立测试产线，研发相关的细微电加工、洗净技术。可以说，日本为此次合作已经做好了充足的准备。

结合之前台积电公布的消息来看， 台积电将在2nm工艺上使用MBCFET(多桥通道场效应晶体管)技术，这也是GAAFET技术的一种，这项工艺会在2023年小规模试产，2024年开始普及 。比三星的3nmGAAFET技术更先进。

而除了三星和台积电，另外一家芯片巨头英特尔也对芯片代工市场虎视眈眈。不过，短期来看，英特尔的实力与三星、台积电还有不小的差距。

三星和台积电的强强对话将是未来五到十年芯片代工市场最常见的景象。

你认为三星和台积电哪家厂商会笑到最后？

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