日本半导体复兴大业的三支箭

如同十多年前的日本安倍经济学的三支箭，以拯救日本长期的通缩、振兴经济，提升日本的竞争力。在1980~90年代，曾是世界第一的日本半导体产业，经历失落的30年，最近不约而同地射出了三支箭，希望能一举扭转目前的颓势。东京大学的黑田忠广教授，甚至称之为「热水中被煮着的青蛙，突然间跳了起来。」

是哪三支箭要来振兴日本的半导体产业？

第一支箭就是日积电（JASM），台积电的熊本厂；第二支箭是日本政府主导，结合几家日本重要企业，在北海道设立的Rapidus，直接切入2纳米的制程；第三支箭就是台积电在日本筑波，设立的3DIC先进封装的实验室，与东京大学及日本材料及设备厂商合作。

这三支箭都需要仰赖外国的技术及资源，日本舆论将此比拟为，在19世纪幕府时代的「黑船事件」。黑船事件开启日本与西方世界的交流，明治维新接着发生，一举让日本进入世界强国之林。

这三支箭分别都有其目的，而合起来就成为日本半导体的复兴大业。

首先，日本长期以来未持续投资在半导体先进制程，因此制程技术停留在40纳米。日积电的任务就是要填补28～16纳米的空缺，并且配合到日本产业所需的车用IC及影像显示IC。

第二支箭就有很大的争议了。在没有任何先进制程的学习曲线支撑下，直接切入2纳米，现阶段三星电子（Samsung Electronics）及英特尔（Intel）都做不到，这岂不是痴人说梦？虽然有美国IBM及欧洲Imec的技术转移，包括EUV技术，但是研究机构的技术，相对于要实现高整合度的IC，仍有一段相当的距离。

日本是如何盘算第二支箭？原来由16到3纳米，使用的是鱼鳍式晶体管（FinFET），到了2纳米晶体管就须改为GAA（gate all around）或称为nano-sheet。与其由16纳米切入，需要建立FinFET的学习曲线，在后头苦苦追赶，倒不如孤注一掷，直接进入下一个时代的晶体管。虽然离台积电仍有段距离，但是不会输三星及英特尔太远。这只箭是大胆的，但不失为好的策略。

第三支箭就含有长期的战略意义了。3DIC不只是先进制程需要，成熟制程所制作的IC也是需要的。如果说摩尔定律是半导体元件尺度的微缩，那3DIC就是电子系统尺度的微缩了。这平台提供将各式小芯片（chiplet）密集的堆叠，造就系统特性上的提升。日本优异的半导体材料及设备供应产业，更是强化3DIC技术的重要基石。

当日本在80年代末期，自诩在许多产业上创下全球第一，尤其是石原慎太郎及Sony创始人盛田昭夫合着的《可以说NO的日本》，彻底地激怒美国，开始对日本输美的半导体设限，并扶植韩国。那个时期个人正在美国当研究生，有回遇到来自日本的半导体教授。当他知道我来自于台湾时，趾高气昂地问我，「你知不知道日本统治台湾多少年？」。

相似的场景在2000年后，我参与一个半导体国际会议的筹办，当与会的委员都希望日本能多贡献投稿的论文。日本的代表面有难色地说「我们已经不是世界第一了，甚至连亚洲第一都说不上」。

日本并没有像美国，大剌剌地要台积电将最先进的制程搬到美国，而是反求诸己，邀请台积电的成熟制程来日本设厂，而先进的制程想办法自己解决。充分地表现出东方文明克己复礼的美德，另一方面也维持住日本民族的自尊心。

我个人对于日本文化中的职人精神，是打从心底的佩服。有回在日本参加光电半导体研讨会，当时在报告单波长的半导体雷射研究，用于长距离的光纤通讯。要实现单波长，需要在雷射底部制作一精密的长条形光栅结构，以选择所需要的雷射波长，当时这是个相当挑战的工作。日本的研究人员不是只做1条，而是连续做3条，在一个元件上产生3个不同波长的单波长半导体雷射。我在台下看得目瞪口呆，久久无法平复。

1960年代末期日本经由美国的授权，已逐渐在半导体产业站稳脚步，当时的美国Richard Nixon曾警告过，「日本是个有文化的民族，绝对不会满足于只销售晶体管」。

这三支箭涵盖成熟制程、先进制程及先进封装，若能支支中的则复兴大业可期。我相信第一支及第三支是会命中目标，第二支箭的难度较高。但是在日本既有文化底蕴的加持下，第二支箭命中的机率还是有的。