“三步走” 日本的半導體產業基礎提升計劃_風聞

來源：機工情報

2021年11月15日，日本經濟產業省召開第四次“半導體與數字產業戰略研討會”，並在會上提出了有關強化日本半導體產業基礎的“三步走”實施方案。

這也是自2021年6月日本經濟產業省發佈“半導體與數字產業戰略”之後，為提高半導體國內產能、振興半導體產業的又一重要舉措。

在方案中，除了吸引海外先進半導體企業擴大對日投資建廠以及防止產能“外流”外，“促進日美半導體技術合作”也作為重要一步。而該方案發布的日期，正值美國商務部長雷蒙多和美國貿易代表戴琪訪日期間，在會談後發表的聯合聲明中，日美在半導體領域的合作同樣成為焦點。

“三步走”實施方案****要發展什麼？

日本經濟產業省在其發佈的實施方案中表示：全球各領域的半導體短缺問題日趨嚴峻，半導體對於促進DX（數字化轉型）等數字技術的發展也變得愈發重要，而且從經濟安全的角度來看，亟需採取措施確保半導體的穩定供應。

隨着數字革命的深入演進，全球半導體市場將繼續增長態勢（到2030年約達到100萬億日元）。其中，在用於智能手機、PC、DC和5G基礎設施的邏輯半導體和內存等大眾化產品領域，美國、韓國和中國台灣佔據市場主導。未來，邊緣計算應用設備（自動駕駛、FA等）等新半導體需求有望在5G/後5G基礎設施的基礎上大幅增長，這也是日本爭奪市場份額的最後機會。

從半導體主要的應用市場來看，2000年左右的半導體應用主要是個人電腦和家用電器。而未來，除了數據中心外，車載（自動駕駛/電動汽車）/工業設備（IoT/機器人）和智能家電等邊緣設備有望帶動半導體市場的擴大，因此在這些增長市場中增加市場份額非常重要。

在電動汽車和自動駕駛領域，與自動駕駛的環境感知和信息處理，以及與電動汽車充電費用相關的車載半導體的需求不斷增加。而為了確保行車安全的傳感器x AI系統，實現對於信息的高處理性能和低功耗，以及為降低充電費用而降低功率半導體（SiC）的能量損失非常重要。未來，日本必須在電動汽車和自動駕駛所需的半導體市場搶佔份額。

在物聯網（智慧城市、智慧工廠等）領域，作為面向物聯網的半導體，傳感器以及用於AI處理的半導體需求正在不斷增加。傳感器的高分辨率以及用於AI處理的半導體的高處理性能和低能耗也變得愈發重要。未來，日本必須在物聯網相關半導體市場搶佔份額。

在下一代綠色數據中心領域，作為面向未來數據中心服務器的半導體，CPU、存儲器（DRAM、NAND）、AI加速器（GPU等）的需求將不斷增加。NTT的IOWN概念旨在到2030年將光電融合這一創新技術投入實際應用，從而實現超低能耗和超高速處理。未來，日本必須贏得節電和光電融合相關的半導體市場。

“三步走”實施方案的具體內容

第一步，“加快物聯網相關半導體生產基地的建設”，吸引先進半導體代工廠來日建廠，抑制日本半導體制造基地的外流和空心化，更新和強化日本現有的半導體生產基地

日本經濟產業省提出，保障後5G時代不可或缺的先進半導體（邏輯半導體、存儲器）的穩定供應已成為首要的安全問題。而從強化日本產業基礎、提高戰略自主性和不可或缺性的角度來看，確保高性能半導體的產能具有重要意義。此外，在促進日本國內半導體材料和設備製造企業發展的同時，也要促進那些能夠為本地創造就業機會以及半導體相關領域企業的發展。

隨着半導體功能的增加，為每一台機械設備定製的特殊半導體的市場規模也在不斷擴大，它們在供應鏈中的不可或缺性也在提升。但由於技術水平處於低端，如果將確保穩定供應的成本轉移至最終產品價格中，就會導致市場份額流向低價的海外供應商，由此可能面臨半導體供應鏈依賴於海外的安全風險。鑑於供應鏈的不可或缺**，政府將支持對人們的生活有較大影響以及可能給經濟造成巨大損失的半導體的生產（不可或缺性較高），同時也將為那些考慮通過更換/擴建制造設備以顯著提高生產率以及確保穩定供應的半導體企業提供支持**。

第二步，與美國合作研發下一代半導體技術

日本經濟產業省提出，要以21世紀20年代中後期的實用化為目標，將推動與“志同道合”國家的海外代工廠在前工序（More Moore，微型化超過2nm），後工序（More than Moore、3D封裝），以及下一代功率半導體等下一代半導體技術領域進行研發合作。為此，政府將通過“後5G信息通信系統基礎設施強化研究開發基金”（2000億日元）以及“綠色創新基金”（2萬億日元）予以推動。

在“後5G信息通信系統基礎設施強化研究開發基金”下，有關前工序和後工序的相關研究成果已經開始市場化。在“綠色創新基金”下，根據產業結構審議會的討論和公眾意見，制定了“下一代數字基礎設施建設”項目的研發/社會實施計劃。

關於日美合作推動下一代半導體技術的研發，日本方面，產業技術綜合研究所（AIST）已在筑波成立了2納米的研發聯盟；美國方面，IBM公司正在進行2nm工藝芯片的技術開發，美國政府還建立了國家半導體技術中心（政府出資100億美元）。因此，日美在半導體技術領域的合作頗具前景。

第三步，開發可以改變**“遊戲規則”**的領先於世界其他地區的新技術，並推動開放式創新，以及通過創新創造新優勢

日本經濟產業省指出，在21世紀30年代之後有可能改變半導體領域**“遊戲規則”**並可能主導研發趨勢的光電融合技術領域，日本已處於領先地位。

日本的光電融合技術路線圖具體為：第一步：實現硅光子、光纖、模擬IC等搭載的芯片結構，提高與芯片外部的連接速度。第二步：實現芯片之間通過超短距離光佈線的直接連接；第三步：通過光佈線連接芯片內的內核，實現超低功耗**。**

在推動開放式創新方面，日本經濟產業省提出，以比利時的校際微電子中心（IMEC）和IBM位於紐約奧爾巴尼（Albany）的研究實驗室作為關鍵績效指標（KPI），構建自主研發體系，推動與全球企業的產學合作。此外，實現全球企業需求與國內研究資源的戰略匹配、建立安全層面的審查機制、人力資源開發。同時，建立半導體技術的開放式創新研發框架，大力推動日本經濟產業省、文部科學省、企業、大學、國立研究機構的合作，以及建立從下一代基礎研究（開放）到技術應用的官民共同承擔的研發戰略。

由日本經濟產業省和文部科學省共同促進產業界和學術界的開放式創新：

除了“三步走”實施方案，日本經濟產業省還提出要改善營商環境，實現可持續發展，包括：①降低用電成本，推動可再生能源供應。“碳中和”和“數字化”已成為國際趨勢，因此控制電力成本和促進可再生能源的供應至關重要。②全球合作：建立一個在全球範圍內將國家、企業、產學、人力資源和物流有機聯繫起來的超大體系。

日本政府或將提供50%的政府補貼

關於方案第一步“加快物聯網相關半導體生產基地的建設”。擁有最先進半導體技術的台積電（TSMC）11月9日正式宣佈，決定投資70億美元，與索尼集團合資在日本熊本縣建設新工廠（索尼出資約5億美元）。為此，日本政府正在完善扶持尖端半導體生產企業的法律制度，目前以5G企業為支持對象的相關法律中考慮將半導體納入其中，為在日本國內建立半導體生產工廠的費用提供50%的補貼。作為資金來源，日本政府將通過2021年度補充預算案中劃撥數千億日元，在日本新能源與產業技術綜合開發機構（NEDO）設立基金。

日本政府為在日建廠的半導體企業提供補貼有一個條件，即在半導體供求緊張之際優先向日本供貨。據悉，日本政府將在12月召開的臨時國會上提交有關補貼框架的相關修正案，台積電或將成為第一個補貼對象。屆時，台積電在日新工廠總額1萬億日元的投資額中，日本政府最高將補貼一半，即5000億日元。新工廠將於2022年開工建設，計劃2024年年底之前在熊本縣啓動量產，生產22～28納米的邏輯半導體。該類半導體主要用於無人駕駛、物聯網（IoT）、工廠自動化設備等，也是今後日本汽車、機電、機械等諸多行業不可或缺的零部件。而目前日本的生產線是40納米以上，落後了好幾代。儘管新工廠並沒有配備生產幾納米的最先進生產線，但對於日本而言，通過吸引大型外資企業建廠，已經邁出向半導體產業復興的第一步。

日美已多次強調就半導體供應鏈進行合作的重要性

關於第二步“與美國合作研發下一代半導體技術”，日美有關確保半導體供應鏈的合作早已開啓。

在2021年4月的日美首腦會談中，雙方確認建立半導體分散型供應鏈的重要性，討論構建新的生產加工基地（遠離地緣政治風險地區），並建立由日本的國家安全保障局和經濟產業省、美國的國家安全委員會（NSC）和商務部等政府部門參加的工作組。

而美國商務部長雷蒙多剛剛結束在日本的訪問，在11月15日與日本經濟產業大臣萩生田光一會談後，雙方再次表示，將建立商業和工業領域的合作伙伴關係，尤其將在半導體供應鏈、5G通信與其他關鍵領域開展合作。

全球半導體供應鏈的重構序幕已經拉開，通過“三步走”方案，日本將在其中扮演重要角色。

（機工智庫研究員/王珊珊）