【專文】美日在 2025 年可達成 2nm 晶片量產目標嗎?以及台灣的隱憂!

《日經亞洲》 (Nikkei Asia) 在 7 月 29 日有一則重要新聞,標題是「Japan, U.S. to launch R&D for 2-nm chip mass production (日美啟動 2 奈米晶片量產研發)」,內文主要是說明:美日兩國將於今 (2022) 年底共同成立研發中心,其目標是 2025 年要量產 2 奈米 (nm) 晶片,而其目的則是在台灣與中國關係日益緊張之際,設法建立穩固的晶片供應鏈,這是美日兩國致力於建構安全晶片供應的一個環節。

我國一些新聞媒體對這篇文章有相關的轉述與報導;但,多數媒體僅止於一般性的陳述,同時,也未深入探討與說明。本文認為,這件事對台灣未來發展影響甚大且深遠,應該受到高度關注,因而,想依據筆者的理解從以下幾個層面做一些探究。

2021年4月日本前首相菅義偉到美國華盛頓拜會拜登總統共同舉辦「競爭力及韌性 (Competitiveness and Resilience; CoRe) 高峰會」。圖  / 取自臉書菅義偉元総理を応援する会
2021年4月日本前首相菅義偉到美國華盛頓拜會拜登總統共同舉辦「競爭力及韌性 (Competitiveness and Resilience; CoRe) 高峰會」。圖 / 取自臉書菅義偉元総理を応援する会

一、美日近期的重要會議:2021年競爭力及韌性高峰會

事實上,美日合作這件事並不是現在才發生的。早在去 (2021) 年 4 月中旬日本前首相菅義偉到美國華盛頓拜會拜登總統共同舉辦「競爭力及韌性 (Competitiveness and Resilience; CoRe) 高峰會」後,美日雙方即共同發布聲明,兩國日後將針對安全網路、先進的 5G/6G 資訊與通訊技術領域,在研發、測試和部署上進行相關合作與投資 (可參閱 《日經亞洲》於去年 4 月 18 日的報導)。

另一方面,筆者在美國白宮 Briefing Room (簡報室)查到一份去年 4 月 16 日的新聞稿,若細看其內容,其合作涵蓋領域甚廣,包含數位連結的網路安全、生物科技技術、ICT (資訊通訊技術)全球標準制定、人工智慧 (AI)、量子資訊科學與技術、全球公衛安全、氣候變遷、潔淨能源、綠色經濟 … 等等,而其中一條則是「Cooperate on sensitive supply chains, including semi-conductors, and on the promotion and protection of critical technologies.」指在敏感的供應鏈 (包含半導體) 以及關鍵技術的推廣和保護方面進行合作。換言之,在這次 2021 年 4 月中旬的美日競爭力及韌性高峰會中,早已定調今天這篇報導的合作方向。

依據日本經產省去年出版的「半導體戰略」顯示,短期作為是積極鼓勵日本國內廠商與我國台積電進行合資建廠,並由政府進行巨額補貼。圖 / 民報資料庫
依據日本經產省去年出版的「半導體戰略」顯示,短期作為是積極鼓勵日本國內廠商與我國台積電進行合資建廠,並由政府進行巨額補貼。圖 / 民報資料庫

二、日本的短、中、中長期半導體戰略概要說明

日本會積極地與美國進行這項次世代半導體研發,並不是隨興所至,而是跟其國家發展規劃與產業戰略有關。

依據日本經產省去年出版的「半導體戰略」顯示,日本於半導體領域與各國之合作架構大致可分為四個面向,包含與台灣、歐洲、美國、澳印之間的合作關係,並以此為基礎進而衍伸出「半導體緊急強化方案」,以期可以拯救日趨式微的日本半導體產業。

在這方案中,短期作為是積極鼓勵日本國內廠商與我國台積電進行合資建廠,並由政府進行巨額補貼;中期規劃則是設法吸引台積電到日本共同設立研發中心,進行半導體相關研發;而,中長期規劃即是與美國進行這項次世代半導體研發。

上述規劃目前看起來都已經有初步成效,例如:

  1. 短期作為:日本政府已促成 Sony、Denso 與台積電在熊本縣合資設立特殊製程製造廠 (以生產影像感測器為主),並補助合計超過 1000 億新台幣進行投資,預定 2024 年營運並出貨。

  2. 中期規劃:投入 190 億日圓補助台積電在茨城縣設立研發中心,致力於 3D IC 封裝材料與相關技術之開發,同時日本20 多家企業也參與合作計畫。今年 6 月 24 日已完成無塵室工程,並同時舉行開幕儀式。換言之,目前日本已與台積電形成穩定的合作關係。

  3. 中長期規劃:如這則新聞所報導,即將在今年底與美方共同建立研發中心,並預定於 2025 年要量產 2 nm 晶片。

由此可知,在日本政府的細緻規劃與謹慎推動下,相關的短、中、中長期計畫正逐步、快速且踏實地穩健推動與實施中。在短短兩、三年內能有如此重大進展,老實說,筆者內心極為敬佩,且深受其鼓舞與感動!

三、這項美日聯盟對台灣的影響

我國政府相關單位應該更深入探究的議題是,不管是從經濟、甚至從政治與軍事角力的角度來看,筆者認為,這項美日聯盟對台灣的未來發展是有隱憂的,這項隱憂來自於地緣政治的可能轉變!

儘管在 10 nm 以下的晶片生產產能,我國現今在全球市場占有率高達 90% 以上,而台積電也計劃將在 2025 年開始生產 2 nm 晶片;不過,這項美日計畫在規劃與執行的過程,其實是排除台灣與台積電,其真正的主要目的是:美日兩國想在幾年後降低 (甚或擺脫) 對台積電尖端晶片的生產依賴,使得即便台海發生衝突 (或戰爭),美日兩國也能確保尖端晶片在其國內可持續穩定地供應。

台灣一直以「科技矽島」自居,事實也證明這是我國產業的其中一項競爭優勢,也被我國政府官員視為「矽盾」,認為有完整的半導體產業鏈存在,中國便不敢貿然進行武力攻擊。但,因這兩年半導體欠缺導致各國危機感大幅提高以來,世界各國-特別是美日兩國-正在快速調整其產業結構與方向。或許短期內不一定看得到成效,但,隨著時間逐漸往前推移,美日兩國正急起直追,日後對台灣尖端半導體的生產依賴可能就會降低,進而降低「矽盾」在其中所扮演的地緣政治角色,這是我國政府應該關注的一件大事。

四、美日聯盟 2025 年可能量產 2 nm 晶片嗎 ?

約莫30年前,世界還屬於微米時代,筆者在研究所的研究主要是以「化學氣相沉積法 (chemical vapor deposition;CVD)」來成長半導體薄膜,企圖找出在不同條件下產出較佳的薄膜成長速率與成長品質。儘管自認自己還算認真,天天埋首實驗室,埋頭苦幹;但,總覺得在學校的現有設備下,若想達到較高標準的產出要求,依然有某種困難度,當時深深感受到半導體 IC 製程之精妙。

而現今的 2 nm 已經是超高細微尺度,已可能幾乎達到目前人類能力所能企及的最前緣,其困難度自不在話下。筆者認為,憑藉美日兩國的深厚科技基礎與研發實力,要在 2025 年的研究中心小量量產 2 nm 晶片應該是可以做到;但,若真要大量實質生產,可能還是有不少需要突破之處。

五、總結

日本政府所展現想改變現況的戰略意圖,是近年來少見的高度企圖心所致,其細膩的規劃與執行力,推動著其半導體產業逐步往前發展,且已有初步成效,著實令人敬佩與感動!

另一方面,筆者初淺認為,儘管 2025 年美日聯盟要大量量產 2 nm 晶片可能相當不容易,但以研究中心進行小量生產似乎可做得到。若從地緣政治、軍事發展角度來看,美日聯盟有可能在幾年後可突破台積電在尖端晶片的壟斷態勢,進而降低美日兩國潛藏的軍事風險。

政府加速半導體前瞻科研及人才布局。圖 / 取自行政院官網
政府加速半導體前瞻科研及人才布局。圖 / 取自行政院官網

那台灣呢? 我國政府應該高度關注這項議題的後續發展,以及深入思考其戰略意涵,以利後續國家政策的規劃、布局與發展。從現在到 2025 年僅剩不到三年時間,政府應盡快召集相關部會、專家與人才,思考與規劃因應之道。事實上,短短三年轉瞬即過,時間不論是對您、對我、或對誰都將一樣無情!何況是對國家!

專欄屬作者個人意見,文責歸屬作者,本報提供意見交流平台,不代表本報立場。

參考資料:

1. RIEKO MIKI,Nikkei Asia 2022-07-29,Japan, U.S. to launch R&D for 2-nm chip mass production。

2. Nikkei staff writers,Nikkei Asia 2021-04-18,US and Japan to invest $4.5bn in next-gen 6G race with China。

3. 美國白宮Briefing Room (簡報室) 2021-04-16 新聞稿