作者:二马路的冰
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近日,日本政府专门拨出3500亿日元(约合24亿美元)的预算,与美国和欧洲的芯片公司和研究机构建立联合研发中心。该联合研发中心将于本年度建立,主攻2nm及以下芯片。
另外,日本政府本财年的补充预算还包括4500亿日元(约合30亿美元)用于支持日本本土芯片厂的建设,日本政府已经批准了对中国台积电公司、日本铠侠电子公司和美国美光公司在日本建厂的补贴。
日本政府本财年的补充预算还包括3700亿日元(约合25亿美元)用于确保芯片材料的来源。
这样,本财年,日本政府的先进芯片研发和生产的预算达到了约79亿美元!

该研发中心的关系机构  图源:日本经济产业省官网
根据日经新闻报道,东京大学、国家先进工业科学技术研究所、日本理化学研究所(RIKEN)将参加该联合研发中心。
来自美国和欧洲的公司和研究机构的名单尚未公布。外界普遍猜测美国的IBM公司和欧洲的IMEC机构将参与该联合研发中心,可能还包括荷兰的ASML公司,即EUV光刻机唯一的生产厂商。
IBM已经宣布了业界首款2nm芯片。该2nm芯片将500亿个晶体管单片集成在一个“指甲大小”、面积约为150平方毫米的硅片上,速度更快并且更高效。该2nm芯片采用了纳米环栅(GAA)晶体管和EUV光刻机。
通常认为,GAA晶体管沟道由纳米线(nanowire)构成,其四面都被栅极围绕,从而再度增强栅极对沟道的控制能力,有效减少漏电。
2nm芯片所采用的GAA 晶体管结构  图源:三星电子
韩国三星电子已经在其3nm芯片生产线上采用了GAA晶体管和EUV光刻机。根据三星电子公司发布的消息,采用GAA工艺的3nm芯片,其性能提升超过21%,功耗降低45%,证明了GAA晶体管的可行性。
IBM公司发布的2nm原型芯片中,相比于7nm芯片,其性能提升超过45%,功耗降低75%。
IBM公司业界首款2nm芯片  图源:IBM公司
值得注意的是,美国Intel公司已经宣布重返代工业务,并将与IBM公司合作研究未来芯片的工艺技术和封装技术。外界猜测可能是基于IBM的最新2nm芯片研发结果打动了Intel公司。
IBM公司目前没有自己的芯片生产线,其原有的芯片生产线已经在2015年以15亿美元的价格出售给美国格罗方德半导体股份有限公司(Global Foundries)。目前IBM公司的处理器产品在韩国三星电子代工。
但是,IBM公司仍然保留了芯片研发实验室。该2nm芯片就是在IBM位于纽约州奥尔巴尼(Albany)纳米技术中心的研究实验室完成。
欧洲的IMEC机构是世界领先的芯片研究和创新中心,其拥有5000多名员工和顶尖研究人员,建设了世界领先的12英寸芯片研发线,并拥有EUV光刻机,被誉为“世界芯片的最强大脑”。
IMEC总部位于比利时鲁汶,在比利时、荷兰和美国设有研究机构,在中国大陆、印度、中国台湾和日本设有办事处。每年IMEC收到的来自欧盟和世界各大设备、材料厂商的项目费用约为7亿欧元。
世界芯片的最强大脑IMEC   图源:IMEC
➢ 2022年8月9日,美国总统拜登在白宫签署长达1054页、授权资金总额高达约2800亿美元的《2022年芯片和科学法案》(CHIPS and Science Act 2022)。
其中向半导体行业提供约527亿美元的资金支持,提供240亿美元用于为芯片工厂提供25%的投资税收抵免,其条款中还包括针对中国大陆芯片产业的排他政策。
美国总统拜登签署《2022年芯片和科学法案》  图源:百度
➢ 2022年2月,欧盟公布了《欧洲芯片法案》,该法案将为大型芯片制造厂和芯片制造基础设施提供430亿欧元的国家援助。欧盟希望到2030年,欧洲生产商可以生产全球20%的芯片,这意味着欧盟需要在八年时间里将半导体产量翻2倍。
《欧洲芯片法案》  图源:欧盟官网
➢ 2021年5月,韩国政府发布了《K—半导体战略》,以“打造世界最强的半导体供应链”为愿景,提出到2030年将半导体年出口额增加到2000亿美元,并将相关就业岗位增至27万个。
围绕构建“K—半导体产业带”、加大半导体基础设施建设、夯实半导体技术发展基础、提升半导体产业危机应对能力四大方面,韩国政府制定了16项推进课题。
➢ 1976年3月,日本政府启动了“DRAM制法革新”项目,项目总经费是720亿日元(当时折合2.36亿美元),成立了国家级的“VLSI技术研究所”,800多名员工参与项目研究,研制光刻机等芯片生产设备,和光刻胶等芯片材料,实际上也奠定了上世纪80年代芯片霸主地位,也是当前日本芯片设备和材料霸主的地位的根本原因。
➢ 1985年9月22日,美国、日本、联邦德国、法国以及英国的财政部长和中央银行行长,在纽约广场饭店开会讨论如何让日元升值、美元贬值。这就是著名的《广场协议》。
➢ 1986年9月和1991年6月,美国商务部和日本通产省先后签署了两次《日美半导体协议》,日本芯片厂商开始了悬崖式坠落。
日本半导体产业画像(日本经产省《半导体战略》)  图源:知乎
30多年后的今天,日本政府显然感受到了巨大压力,正试图卷土重来。日本经济产业省在2021年3月召开了“半导体·数字化产业战略研讨会”,会议中提到了“三步走战略”,即“挽回”半导体生产能力、“推进”新一代半导体研发、“部署”未来新技术。
第一步:确保日本国内的半导体生产据点。邀请全球代工厂一哥,中国台积电公司在日本熊本县建厂,即是该战略的第一步。
• 第二步:与美国合作研发最先进的逻辑电路。日本的目标是确立被称为“Beyond 2nm”的新一代半导体技术。
• 第三步:到2030年,研发出低功耗、可快速处理数据的半导体技术,同时将量子计算机应用于社会基建。
第一步正在进行中。近日,日本政府专门拨出24亿美元用于2nm及以下芯片研发,无疑是属于第二步。
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