高芯圈 芯片半导体资讯网 日本斥资24亿美元,与美国建立联合芯片研究中心

日本斥资24亿美元,与美国建立联合芯片研究中心

作者:匿名    来源:未知   
浏览:661    发布:2022-11-07 11:45:11

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据日经亚洲近日的最新报道,日本计划预算3500亿日元,将在年底前与美国合作开设下一代2纳米芯片的研发中心,这是两国在紧张局势中建立安全芯片供应链努力的一部分。研发中心将包括一条原型生产线,其目标是最早在2025年开始在国内量产芯片。(半导体求职网站


该中心将由将于今年首次亮相的日本新半导体研究机构建立,将引进美国国家半导体技术中心(National Semiconductor Technology Center)的设备和人才。


2nm那么难,日本成吗?


据汤上之隆的分析,2022年7月29日,日本经济新闻报道称,日本和美国在量产半导体方面展开合作,日本和美国两国政府于7月29日在美国首都华盛顿召开首次“经济2plus2”会议,会议中提到日本和美国共同研发2纳米半导体,日本在年底之前成立“新一代半导体生产技术研发中心(临时名称)”,计划在2025年于日本国内量产2纳米半导体。


至此,日本经济产业省已经制定了多个令人无法理解的政策(所以日本的半导体产业才一片混乱),“日本和美国合作研发2纳米半导体,日本自2025年开始量产2纳米半导体”一一这真是令人惊讶、震惊、不可思议!简直是一条愚蠢至极的策略,日本半导体行业的相关人员不禁要问:“这样的政策真的可以实施下去吗”?(那么,日本政府可能会说:“政府不插手了”,但是,媒体在号召大家进行评论,所以笔者发表一下自己的见解。)


由于日本经济产业省似乎是在很认真地发布了以上政策,真让人头疼!8月10日在赤坂Inter City Conference召开了“Flash Forward Japan 存储半导体·改革·座谈会”,日本经济产业省商务信息政策局总务科西川和见科长做了名为《Current state of the art in semiconductors in Japan》的主题演讲。(下图4)


那么,为什么日本量产2纳米半导体是可笑至极呢?(虽然很难解释,但笔者还是要说明一下。)


2纳米半导体难在何处?


所谓半导体的“微缩化”,指的是每一代际缩小约70%。如下图4所示,日本自45纳米以后就不再有进步。45纳米以后为32纳米、22纳米、16/14纳米、10纳米、7纳米、5纳米、3纳米、2纳米。(西川先生的资料中遗漏了32纳米和10纳米,笔者进行了补充。)


自45纳米(日本可以生产)到2纳米,共跨越了九个代际的微缩化,这究竟有多难呢?


首先,微缩化每发展一个代际,肯定会出现诸多问题,为解决这些问题,需要进行多次试错实验。在28纳米/22纳米之前,晶体管的形状为“平面型(Planner)”,16纳米以后为FinFET,2纳米以后为GAA(Gate-All-Around,全环绕栅极晶体管),之所以有这么大的变化,是因为不改变晶体管结构,无法实现人们期待的性能。此外,随着微缩化发展,出现的问题也是各式各样。


比方说,在2015年之前以为被视为“微缩化头号玩家(Top Runner)”美国英特尔在2016年无法顺利从14纳米过度到10纳米,在后来的五年里,10纳米的启动一直不顺利(如下图5)。去年(2021年)Patrick Gelsinger就任英特尔第八代CEO,并将10纳米命名为“Intel 7(i7)”、7纳米(采用了最先进的EUV曝光设备)改为“Intel 4(i4)”。如今英特尔正在为实现i4而努力。


TSMC和三星在同一时间(2019年)启动7纳米,后来,虽然仅仅能看到6纳米、5纳米、4纳米、3纳米等一系列数字的进步,但5纳米以后的良率很难提升,而且TSMC的3纳米采用了GAA构造,因此TSMC在3纳米代际陷入绝望,果断进军2纳米。


即使是独享最尖端技术的TSMC,虽然曾经每两年更替一个代际,但3纳米并未能按计划启动,耗费了两年半的时间,在2022年下半年,终于迎来了量产关键期。2纳米代际晶体管采用新型GAA,进入量产可能要花费两年半甚至三年的时间。因此,2纳米的量产时间最快在2025年、甚至2026年。


如果日本“自2025年开始量产2纳米”,那么,很有可能早于TSMC!从当下的45纳米,跨越九个代际,比TSMC早量产2纳米,这是多么异想天开的方案!


不仅仅是“中学生和大学生的差距”


在2022年8月3日的日本经济新闻“Deep Insight”中,针对2纳米的难度,Common Data的中山淳史先生做了以下比喻:“Planner型是中学生、FinFET是高中生、GAA是大学生”。


而笔者认为2纳米的难度不止如此。但是,偶尔也会有一些天才少年,直接从中学跳级升入大学,但是,对于半导体而言,直接从45纳米过渡到2纳米,跨越九个代际,是不可能的。


就半导体的微缩化发展而言,每个代际进步70%,其难度呈指数级增长。20多年前,笔者曾参与研发了4M、16M、64M、256M的DRAM研发和量产。每一代际的研发都像“走钢丝”一样困难。比方说,研发从64M过渡到256M时,由于过于困难,当时甚至出现了“莫非256M是做不到的?”这样的想法。半导体微缩化发展真的非常困难。(半导体求职招聘


因此,下面的比喻可以回答“站在45纳米的角度来看,2纳米究竟是什么”这个问题!日本少年棒球联盟的青少年球员一般会有以下梦想:“未来,成为美国职业棒球联盟球员,像大谷翔平一样投打双修!”当然,青少年棒球球员怀有梦想是好事。但是,某个青少年球员希望“在三年后,进入美国职业棒球联盟,且投打双修!”当然这是不现实的。大家可能会对这个少年说:“先进入甲子园,然后以出色的成绩进入日本职业棒球团,最后有望进入美国职业棒球联盟。”


45纳米和2纳米的差距,就像青少年棒球队员与隶属于美国职业棒球联盟的、投打双修的大谷翔平的差距一样。

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