芯片的未来(制衡世界的技术)

作者简介

[日]黑田忠广，东京大学研究生院电气工程和系统科学系教授，东京大学系统设计研究中心（d.lab）主任，IEEE （电气与电子工程师协会）会士，VLSI（超大规模集成电路）研讨会委员会主席。1959年出生于三重县，毕业于东京大学。曾任东芝研究员、庆应大学教授、加州大学伯克利分校教授，是60年来在ISSCC（国际固态电路会议）上发表论文数量排名前10的研究人员。

内容简介

1 晚宴——舞台转向 2022年12月14日夜。 大仓东京酒店（The Okura Tokyo）大宴会厅平安厅（Heian Room）的400名现场嘉宾纷纷落座，主持人的虚拟形象出现在巨大的屏幕上，会场充满了热烈气氛。 宴会厅前排居中的 VIP（贵宾）座位上坐满了一些重要人物。 他们分别是，日本自民党半导体战略推进议员联盟会长甘利明，经济产业大臣西村康稔，理化学研究所理事长五神真，经济产业省商务信息政策局局长野原谕、总务课长西川和见、课长金指寿、室长荻野洋平，等等。 另外，还有来自半导体产业界的领袖人物，NTT（日本电报电话公司）会长泽田纯、JSR（日本合成橡胶公司）名誉会长小柴满信、东京电子前会长常石哲男和社长河合利树、爱德万测试公司（Advantest）社长吉田芳明、株式会社斯库林集团（SCREEN Holdings）社长广江敏朗、索尼半导体解决方案公司（Semiconductor Solutions Corp）社长清水照士、铠侠（Kioxia）社长早坂伸夫、瑞萨电子（Renesas Electronics Corporation）社长柴田英利、迈瑞斯科技公司（Mirise Technologies）董事川原伸章、THK社长寺町彰博、堀场制作所会长兼首席执行官堀场厚。 此外，还有 IBM 研究院院长达里奥·吉尔（Dario Gil）、半导体总经理穆凯什·卡雷（Mukesh Khare），IMEC 执行副总裁和首席战略官约·德博克（Jo De Boeck），国际半导体产业协会（SEMI）主席阿吉特·马诺查（Ajit Manocha），台积电副总裁何军，以及台积电日本子公司（TSMC Japan）社长小野寺诚和台积电日本子公司的3D IC研发中心主任江本裕。 接着，晚宴的主角，也就是芯片公司 Rapidus 会长东哲郎和社长小池淳义，在最中央的座位上落座。 每个人心中都在默默描绘着光明、美好的未来。 半导体产业是成长型行业。 1982年，半导体市场规模为150亿美元，而到 2021年则达到了5000亿美元。这种年平均增长率维持在9.4%的高速增长，已经持续了40年。 最初，半导体市场的规模只相当于全球名义GDP的0.2%。然而，到了20世纪90年代中期，这个比例突然扩大到0.4%。这究竟是怎么回事呢？ 对于那些从20世纪90年代中期过来的人来说，许多人可能还记得当时发生的一些世界大事，其中之一就是微软的 Windows 95成为全球热销产品。在此之前，半导体主要用于电视、录像机等丰富人类生活物理空间的家电产品。然后，从那时起，半导体就开始被大量应用于个人电脑和智能手机。 个人电脑创造了虚拟空间，而智能手机可以让人们随身携带这个空间。 因此，半导体的应用领域从物理空间（Physical Space）扩大到虚拟空间（Cyberspace），这个过程使得半导体市场从占全球GDP的0.2% 增长到了0.4%。 近年来，半导体市场再次表现出快速增长的势头，其全球市场规模正向占全球GDP的0.6%迈进。 然而，我们需要谨慎地分析这种增长，是否有一部分原因是新冠疫情使人们产生特殊需求。目前，市场已经进入了调整阶段。如果经过调整之后，市场再次出现大幅增长，那么半导体将会迎来第三个增长期。 半导体创造的新价值在于，其通过物理空间和虚拟空间的高度融合来创造数据驱动型社会，从而实现解决社会问题和发展经济的双重目标。 自动驾驶、机器人技术、智慧城市等等就是其中的例子。传感器实时采集物理空间数据，通过AI在数字孪生虚拟空间中进行分析，能够立即反馈到物理空间，并对电机进行控制。 因此，通过以上种种，人们可以用最短的时间和最少的能量安全且舒适地到达目的地。 虽然全球的半导体产业正在茁壮地成长，但是，我们如果将目光转向日本，就会发现日本的半导体产业在过去的1/4个世纪中一直处于休眠状态。在韩国、中国的半导体产业实现快速增长的同时，日本的半导体产业没能实现增长。 分析认为，日本半导体产业衰落受到多个方面的因素影响。例如，有日美贸易摩擦和日元升值等涉及经营环境的因素，有数字化和横向一体化滞后等涉及战略的因素，有在“日之丸自主主义”影响下无法有效对抗韩国、中国的企业培育政策等涉及产业政策的因素。“日之丸自主主义”者往往是对自家开发的技术给予高度评价，强调坚持使用自家开发的产品或技术，即使存在比自家更优秀的产品或技术，也不会去采用。 然而，如今形势已经发生改变。随着日美走向合作和日元大幅贬值，日本的经营环境有所改善。另外，日本对于数字产业和晶圆厂的投资战略也从以往的保守策略转向激进的进攻策略。还有，日本产业政策也已向推动国际合作方向转变。 日本政府已经做出决定，决定以国家命运为赌注，将其押注到半导体产业的复兴上，并将全力以赴。 这一次，日本相信局势一定会发生改变。 2022年，国际半导体产业协会主办了主题为“改变未来，未来正在改变”的展览——2022 年日本半导体展览会（Semicon Japan 2022）。 日本首相岸田文雄出席了开幕式，并在开幕式上做了以下演讲： 半导体技术，毫无疑问，是支撑数字化、脱碳以及确保经济安全的关键技术。 它是将绿色、数字化等社会问题转变为增长动力，推动实现可持续的经济社会以及支撑新资本主义社会的最重要物资。 我们要克服新冠疫情带来的困难，推进社会经济活动的正常化，并且要充分利用好日元贬值所带来的优势。为此，对于支撑社会发展需要的半导体，我们将在日本国内进一步扩大进攻型的投资，以推动经济结构的强韧化。 据估计，我们成功推动熊本的台积电半导体工厂招商引资，这将在未来10年内为当地带来超过4万亿日元的经济效益，并创造超过7000个工作岗位。 为了进一步推动这种有助于增强地方经济活力的投资，我们在最近的追加预算中新增了1.3万亿日元的预算。 这将推动全国范围内的半导体投资，以及下一代半导体的研发。 我们必须正视一个现实，一个国家很难单独靠自己去应对半导体的供应链问题，也就是说，单一国家不可能独自满足半导体供应链的需求。因此，在政府支持的半导体研发项目中，我们也将强化全球合作。 负责未来新一代半导体大规模量产的 Rapidus 公司，昨天正式宣布与IBM达成了合作伙伴关系。此外，Rapidus还将与欧洲的IMEC合作，以期在21世纪20年代后期实现大规模量产。 我希望日本也能向支撑AI、量子计算等先进计算系统，以及自动驾驶、下一代机器人等将在全球大幅度发展的数字经济，提供所需要的最先进的半导体 1.作者权威：黑田忠广是日本芯片领军人物、东京大学教授，IEEE Fellow，曾任东芝研究员、庆应大学教授、加州大学伯克利分校教授。 2.通俗易懂：本书专业性与故事性相结合，作者将日本芯片产业的现状用通俗的语言表达，即使是没有半导体专业背景的人也能读懂。 3.以邻为镜：本书有助于我们了解日本资深芯片专家的独特视角，进而为我国芯片行业的未来发展提供借鉴，可供半导体从业人员、政策制定者及投资者参考。