例如,GAAFET架构和以往架构相比,晶体管结构更加复杂,对晶体管的衬底材料提出了更高要求。IBM的GAAFET架构探索使用硅上金刚石等新型衬底材料。参与IBM芯片研发的研究员萨加里卡·穆克什称,这些新材料“不太可能在大批量制造中采用”。日本虽然在芯片相关材料制备上具有一定程度的技术和产业优势,但IBM自出售芯片制造部门后,所研究出的芯片技术已多年不指导业内主流芯片研发,所需的新型材料和业界主流研发方向有一定距离,日本能否解决相关技术量产瓶颈存在不确定性。
目前看,不但业内对IBM技术路线能否转化成量产工艺心存疑虑,Rapidus对IBM技术的量产效率也不托底。Rapidus董事长东哲郎阐述Rapidus发展方向时,明确指出Rapidus不能像台积电、三星一样大规模量产芯片,需要探索小批量生产芯片的运营模式。同时,Rapidus也在寻找IBM技术失败时的替代品,如和东京大学、IMEC等规划另一条先进芯片工艺研发路径。
IBM的2nm芯片技术依赖上代芯片制造工艺,日本长期技术欠账可能拖累研发进度。
日本经济产业省官员西川和美认为,Rapidus在GAAFET等新一代芯片架构发展初期参与研发存在跨越式发展机遇和“换道超车”可能,但是,目前三星等企业运用GAAFET架构的经验表明,GAAFET架构下90%的制造工艺仍沿用前代FinFET架构的制造工艺和相关知识产权,而日本本土并不掌握FinFET架构制造工艺,IBM也没有在14nm以下芯片制造中使用FinFET工艺的经验,对日本爱莫能助。东哲郎称,IBM向日本共享2nm芯片技术是“信任日本制造能力”,希望日本探索出IBM芯片技术的制造工艺。但台湾资讯工业策进会产业情报研究所研究人员邱冠伦认为,美国政府没有能力同时资助英特尔和IBM的先进芯片技术,因此选择由《芯片和科学法案》优先资助把握更大的英特尔芯片技术,把风险更大的IBM芯片技术交给日本接盘。
IBM的2nm芯片技术并非主流方向,日本引进该技术存在产业配套难度。
业界虽明确2nm芯片将采用GAAFET架构生产,但IBM在2nm芯片上对GAAFET架构的设计和台积电、三星、英特尔等主流芯片制造商有较大区别,在零部件及材料使用上相对独特,需要设计、研发较多额外零部件。
三星曾参与IBM的2nm芯片的GAAFET架构研发,但考虑到产业配套,最终未采用IBM的技术路线,而是结合既有工艺、设备重新设计了2nm芯片架构。韩国半导体官员在《韩国先驱报》上表示,日本虽然长于制造芯片零部件,但Rapidus不一定能生产出完整的芯片。
Rapidus技术创新模式未打通
目前看,Rapidus技术创新基础和生态并不稳固,技术创新模式未打通。Rapidus一旦进入尖端芯片领域,艰难获得的先进芯片技术和工艺或很快落伍、被淘汰。
第一,市场竞争力有限,难以维系尖端技术创新发展。
Rapidus从IBM求得先进芯片研发能力,但过往IBM抛售芯片制造业务,以及三星和IBM在芯片技术上合作仍难以在FinFET架构芯片制造良率等关键指标上超过台积电等,表明IBM的芯片技术国际竞争力有限。从台积电、三星、英特尔已公布的2nm和3nm芯片指标看,IBM的2nm芯片性能大致和其他芯片制造商的3nm芯片相当。也就是说,Rapidus引进IBM技术,在市场竞争力上没有优势。
Rapidus无力和台积电、三星、英特尔竞争,已声明无意角逐芯片代工市场。日本缺乏芯片设计能力,又没有代工优势,Rapidus的未来市场前景堪忧。从日本电气股份有限公司(NEC)、日立、三菱等合力打造存储芯片企业尔必达等多轮日本振兴芯片产业的尝试看,一旦相关企业市场竞争失利,即使发展初期能够触碰到当时全球尖端芯片制造水平,最终也不得不放弃先进芯片研发,这也是日本芯片制造至今停滞在40nm水平的主要原因。
Rapidus难以得到国际市场滋养,要填补日本2nm技术空白,属于无本之木、无源之水,难免重蹈补贴包袱越背越重的覆辙,难以维持芯片技术发展创新。
第二,创新路线不稳定,迭代创新路径未形成。
Rapidus在2nm芯片上照搬IBM技术,在1nm甚至亚纳米芯片上却不打算在IBM技术基础上发展,而是寻求同IMEC合作。这种“狗熊掰棒子”式的规划不利于技术、知识产权、芯片人才等积累,也不利于制造设备和工艺重复利用,不但推升Rapidus芯片技术升级成本,其前后两代芯片技术衔接也会面临额外困难。