Смелая заявка Японии стать полупроводниковой сверхдержавой
Правительство поддерживает стартап, который нацелен на то, чтобы укрепить экономику и географию отрасли микропроцессоров. Но есть ли у него шанс на успех?
К концу своей 138 встречи в Zoom, группа ведущих экспертов Японии в самой важной в мире технологии, наконец, согласовала свой план: масштабный план возвращения страны на вершину отрасли полупроводников за более чем полвека.
Секретный проект, представленный премьер-министру страны в 2020 году, был разработан, чтобы создать с нуля ведущего в мире производителя полупроводников.
Когда-то Япония была лидером в этой отрасли стоимостью $600 млрд., но уступила свои позиции соперникам из США, Южной Кореи и Тайваня. Теперь она хочет вернуть свою корону.
«Я объяснил тогдашнему премьер-министру Абэ-сану, что это был самый важный проект для Японии со времен периода Мэйдзи», - говорит Ацуеши Коике, ветеран полупроводниковой отрасли, имея в виду эпоху больших преобразований в стране в 19-м столетии, которые привели страну к современности.
Этим проектом стала компания Rapidus, которая привлекла миллиарды долларов у правительства и ведущих компаний и банков Японии.
С Коике в должности исполнительного директора, это будет один из самых капиталоемких стартапов в мире и одна из самых рискованных технологических ставок, когда-либо сделанных правительством Японии.
Фабрика Rapidus расположена в городе Титосе, на острове Хоккайдо в Японии.
В основе проекта Rapidus лежит попытка доказать, что процессоры можно эффективно и выгодно выпускать на заказ в небольших количествах, а не крупными партиями. Эта идея может перевернуть сложившийся подход к производству передовых полупроводников.
Около 90% передовых чипов в мире производятся компанией Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), чья модель предполагает производство в больших масштабах - с огромными капитальными затратами, связанными с этими масштабами.
Если проект Rapidus преуспеет, это бросит вызов, как экономике, так и географии отрасли.
«С тех пор, как TSMC была основана Моррисом Чангом в 1987 году, ее работа была основана на масштабах, и Rapidus на самом деле делает то, что никто никогда раньше не пытался сделать. Если они добьются успеха, я думаю, это приведет к изменению правил игры», - говорит Дэвид Дай, аналитик отрасли из Гонконга.
За три года, прошедшие с той встречи экспертов в Zoom, компания Rapidus перешла от концепции к воплощению. Ведется строительство очень дорогой фабрики на Хоккайдо, в 900 км к северу от штаб-квартиры Rapidus в Токио.
В декабре 2024 года была осуществлена закупка оборудования для субмикронной ультрафиолетовой литографии (EUV, extreme ultraviolet lithography) у голландского производителя полупроводникового оборудования ASML.
EUV-оборудование жизненно важно для производства 2-нм процессоров, на пробное производство которых компания нацелилась начиная с апреля следующего года.
Если все пойдет по плану, массовое производство этих процессоров должно стартовать в 2027 году.
Но существует глубокий скептицизм среди аналитиков, конкурентов и руководителей отрасли о шансах на то, что Rapidus сможет на практике сделать свою непроверенную технологию успешной.
Конрад Янг, профессор, который ушел из TSMC в 2018 году после более 20 лет работы, называет попытку Rapidus сразу перейти к выпуску самых передовых 2-нм процессоров «нелепой идеей».
Учитывая вероятную стоимость передовых чипов, выпущенных в таких небольших объемах, ему неясно, кем могут быть клиенты.
«Я не думаю, что Nvidia нужно беспокоиться. Стоимость будет намного выше. Будут ли это японские компании? Никто в Японии не может использовать эти 2-нм процессоры, это слишком дорого», - говорит он, - «Так кто еще? Это все ради красоты научных исследований? Иногда Япония так думает».
Правительство Японии также сильно рискует, если проект не удастся, учитывая государственную поддержку проекта.
Правительство уже пообещало выделить ¥920 млрд. для Rapidus, а в ноябре обнародовало выделение пакета в ¥10 трлн. ($65 млрд.) для промышленности искусственного интеллекта и полупроводников в течение следующих семи лет, что может вдвое превышать обещанную государственную поддержку этой компании.
Правительство также изучает потенциальные долговые гарантии, чтобы привлечь больше частных инвестиций.
Йошихиро Секи, старший политик в правящей либеральной демократической партии, говорит, что он не может вспомнить время, когда правительство уделяло столько внимания одной технологии.
«Когда дело доходит до передовых промышленных технологий и предоставления нескольких десятков миллиардов иен одной компании, необходимо сделать все возможное», - говорит он, - «Нет иного выбора, кроме как создать систему, которая каким-то образом сделает проект Rapidus успешным».
Япония принимает такую игру из-за потенциальной отдачи и выгоды.
Наряду с огромной доходностью и инвестициями для Японии, проект Rapidus может открыть совершенно новые перспективы для производства передовых процессоров, позволяя новым компаниям и странам войти в отрасль.
Он также может смягчить одну из ключевых геополитических проблем дня: концентрация производственного опыта на Тайване.
По многим стандартам Япония идеально подходит для такой попытки. В конце 1980-х годов «Япония доминировала в мировом производстве полупроводников с долей рынка более 50%», - говорит Дай, - «Сегодня у нее всего 15%».
В отрасли в настоящее время доминируют Южная Корея, США и Тайвань. Коике, который ранее был президентом Western Digital Japan, и другие эксперты считают, что в этой ситуации виновно высокомерие политиков Японии и неспособность компаний адаптироваться и сотрудничать.
Но Японию также ошеломила Америка, которая стремилась построить свою собственную отрасль, и Южная Корея, которая охотилась за ведущими инженерами.
Но в Японии все еще находится глубокий резервуар знаний, доминирующие нишевые полупроводниковые инструменты и предприятия по выпуску оборудования.
Геополитические силы также теперь выравниваются.
Ирония изменений в том, что США и их союзники стремятся построить в Японии противовес TSMC, доминирующее положение которой в цепочке поставок процессоров, сделало Тайвань центром геополитической напряженности между США и Китаем.
Мощное Министерство экономики, торговли и промышленности Японии (METI, Ministry of Economy, Trade and Industry) также смягчилось после десятилетий поиска японского решения для промышленных проблем, связанных с созданием в стране полноценной полупроводниковой экосистемы.
«Мы не просто хотим создавать сильные японские компании, мы хотим, чтобы производственные мощности располагались в Японии, независимо от того, кто владеет ими», - говорит один из высокопоставленных чиновников METI, - «Возможно, нам было бы труднее объявить об этом 20 лет назад».
Это не первая попытка Коике возродить выпуск процессоров в Японии. В 2000 году он открыл совместное предприятие между японской Hitachi и тайваньской United Microelectronics, которое стала пионером новой модели производства процессоров.
Несмотря на первоначальный успех, компания потерпела неудачу из-за той же дилеммы, с которой столкнулись корейский Samsung и американский Intel: их основные предприятия по проектированию и разработке полупроводников делают их конкурентами с собственными клиентами.
Тем не менее, его амбиции возродились летом 2020 года после того, как ему позвонил из IMB Тецуро Хигаши, давний друг и бывший исполнительный директор Tokyo Electron.
Хигаши сказали, что американский компьютерный гигант пытается уменьшить зависимость от своих партнеров, включая Samsung, и ищет способ выпускать свои недавно разработанные 2-нм процессоры в Японии.
Хигаши, который теперь стал председателем совета директоров Rapidus, принял предложение, и до конца 2020 года начались первые совещания в Zoom.
Сегодня Rapidus и надежда Японии на успех опираются на два довольно зыбких предложения.
Первое заключается в том, что растущий рынок ИИ означает, что у небольших клиентов будет достаточный спрос на небольшие партии процессоров специального назначения, спроектированные на заказ. Это процессоры, которые разработаны с упором на эффективность и превосходство над обычными серийными процессорами, такими как те, что производят для Nvidia.
Rapidus считает, что такие клиенты будут платить премию за скорость производства, а также за то, что они не могут получить нужную производственную мощность у TSMC, которая выполняет только крупные заказы. Rapidus рассчитывает, что сможет получить 10% рынка, оцениваемого в $90 млрд.
Второе, более спорное предположение, заключается в том, что Rapidus может отвергнуть ключевую отраслевую особенность, заключающуюся в выпуске крупных партий - одновременной печати на сотнях полупроводниковых пластин - в пользу гораздо более быстрых процессов с одной пластиной.
Коике утверждает, что производство отдельных кремниевых пластин, одной за другой на высокой скорости, генерирует данные, которые могут повысить эффективность производства в режиме реального времени. Это позволяет повысить качество и «уровень производительности» - долю произведенных без брака чипов, которые можно поставлять клиентам.
«В будущем концепция одной пластины будет ключевой. Вот почему мы можем все изменить», - утверждает он. Компания также будет использовать так называемую передовую упаковку для повышения производительности путем более тесной интеграции нескольких чипов.
По словам Коике, Rapidus может похвастаться «самым коротким общим временем производственного цикла», что означает общее количество времени, которое требуется для обработки кремниевой пластины. И он думает, что в течение года сможет достичь уровня производительности в 90%.
«Обычно требуется до 1 года, чтобы достичь 30% уровня производительности и начать производство. Но наша скорость настолько быстрая, что мы можем легко достичь 50% уровня в начале производства», - предсказывает он, - «В течение одного года можно достичь уровня от 80% до 90%. Ключ успеха в том, чтобы быстро генерировать обратную связь».
Против Rapidus работают сразу несколько неприятных факторов. Секи, японский политик, считает, что «самая большая проблема для Rapidus - это люди».
Несмотря на то, что инженеры, которые покидали страну в последние десятилетия, теперь возвращаются, нехватка квалифицированных работников остается серьезной проблемой, особенно в условиях старения населения.
«Вы можете получить деньги и принять нужные законы, но сможет ли Rapidus обеспечить себя гениями и специалистами для разработки - здесь лежит наша самая большая проблема», - говорит Секи.
В Хоккайдо нет существующей экосистемы поставщиков, а удаленность от Токио означает, что привлечение талантов может быть трудной задачей. Rapidus говорит, что сотрудничает с местными академическими кругами, такими как Университет Хоккайдо, чтобы обеспечить себе обучение новых работников.
По мнению руководителей и аналитиков, наиболее фундаментальная проблема заключается в том, что Rapidus пытается сразу перейти на 2 нм, что является самым передовым техпроцессом, который в настоящее время способна внедрить в массовое производство только TSMC.
«Я думаю, что это не сработает. Выпускать 2 нм сейчас способна только TSMC», - говорит один старший руководитель японской полупроводниковой компании, «Intel сейчас не может делать это, и Samsung еще не может делать это успешно - так как Rapidus планирует догнать TSMC за такой короткий промежуток времени?»
Самый передовой чип, произведенный сейчас в Японии, представляет собой 40 нм вариант, изготовленный TSMC на заводах, субсидируемых Японией, а недавняя история производства полупроводников включает массу примеров выбывания из гонки конкурентов TSMC, пытавшихся разрабатывать и коммерциализировать передовые техпроцессы.
В начале 2000-х годов рынок сжался с сотен до чуть более 20 производителей. С тех пор еще несколько из них сдавались с появлением каждого нового поколения техпроцесса. В результате остались только TSMC, Samsung и Intel.
Rapidus говорит, что его партнерство с IBM, которая разработала ключевую технологию для 2 нм процессоров, дает компании веру в то, что она сможет преуспеть там, где другие потерпели неудачу.
«Я думаю, что Rapidus является очень дорогим стартапом», - говорит аналитик Дамиан Тонг, - «Мы не совсем уверены, существует ли рынок, который они способны занять в необходимом им объеме, и действительно ли их модель работает».
Исполнительный директор TSMC считает, что Rapidus не для них является конкурентом, - «На самом деле речь не идет о бизнесе или операционной прибыли - это больше похоже на инкубатор».
Другая большая проблема, с которой сталкивается Rapidus, - это огромное финансирование, необходимое для разработки новых производственных технологий и строительства фабрик.
По словам консультантов Bain & Company, стоимость разработки каждого нового поколения процессоров обходится в сумму от $1 - $1.5 млрд. для 28 нм до $6 млрд. для 3 нм. До настоящего времени компания Rapidus привлекла только 20% из ¥5 трлн., которые, по его словам, необходимо вложить до начала массового производства, и с каждым месяцем разработки проблема инвестиций усугубляется.
«Инвесторы платят премию, когда вы первым достигаете определенной точки ... вы немного позади, и вы не догоняете кого-то», - говорит Питер Хэнбери, партнер Bain.
Это означает, что план Rapidus по достижению массового производства в 2027 году сам по себе является риском, учитывая возможность того, что технология перестанет быть передовой к моменту запуска производства. Если это произойдет, это может оказаться дорогостоящим затруднением для правительства.
«Существует вопрос, как далеко должна зайти Япония в предоставлении финансовой поддержки», - признается Секи.
Хотя есть много вопросов о компании Rapidus и ее амбициях, некоторые в отрасли считают, что это может сработать.
«Поначалу я был очень скептически настроен. Но, когда я больше разобрался в ситуации, я подумал что-то вроде: «Да, хорошо ... они получают новейшее и лучшее от всех, и у них есть преимущества от наличия технологий», - говорит Дуглас Лефевр, исполнительный директор японской компании Advantest, крупнейшего в мире поставщика оборудования для тестирования микропроцессоров.
Высокопоставленный чиновник из METI считает, что «до сих пор развитие технологий шло хорошо, и лучше, чем ожидалось в некоторых отношениях».
Другой старший исполнительный директор японской компании из полупроводниковой отрасли говорит, что, по его мнению, Rapidus сможет производить 2-нм процессоры, но не уверен, может ли эта компания снизить себестоимость до уровня, достаточного, чтобы заинтересовать клиентов.
Хотя он не будет придерживаться точных целей, Коике по-прежнему уверен в достижении «конкурентоспособных» затрат по сравнению с TSMC, отчасти потому, что Rapidus потребуется меньше оборудования. Первые свидетельства успехов или неудач Rapidus появятся в июле, через несколько месяцев после начала пробного производства.
Если компания сможет доказать, что ее теории работают на практике, Rapidus сможет перейти к расширению производства в Хоккайдо. Это может включать более дорогие EUV-машины, по мнению людей, знакомых с этим вопросом, и возможно вывод компании на биржу.
Коике говорит, что хочет попытаться привлечь больше инвесторов, прежде чем рассматривать IPO, и не будет привязываться к срокам.
Но хотя он отказывается принимать в расчет неудачу, другие участники рынка задаются вопросом, что произойдет, если компания не выполнит свои обещания. Получит ли Япония свою полупроводниковую экосистему без Rapidus?
Можно быть уверенным в том, что даже если компания Rapidus выйдет из строя, после нее останется чрезвычайно ценная фабрика в Хоккайдо - главная цель для множества компаний.
И даже со всеми преимуществами Rapidus нет никакой гарантии, что Япония сможет проникнуть в первые ряды производителей процессоров.
«То, о чем мир должен спросить», - говорит один из отраслевых экспертов из Токио, - «это если Япония не сможет этого сделать сейчас ... то кто может?»
