文|上海汽车报

2纳米制程是一个什么概念？一根头发丝的直径一般是5万-6万纳米。以5万纳米计算，2纳米相当于把头发丝轴向剖分25000份。

据《日本经济新闻》报道，在获得日本政府补贴，以及丰田集团和日本电信电话株式会社等8家企业出资后，新公司“Rapidus”正式成立。该合资公司希望在2025-2030年间拥有量产2纳米制程芯片的能力。

日本已落后对手10年

纳米其实是一种长度单位。像大家熟知的苹果A16仿生芯片和骁龙8芯片都是4纳米制程芯片。

芯片是一种集成电路，将电阻、晶体管等元器件集成在一个小平板上，用连接线将这些电子元器件串联起来。随着技术的发展，利用光刻机可以将现有的上百亿个晶体管集成在这个小平板上，集成度越高，芯片的运算能力就越强，性能自然也就越强。

设立Rapidus的目的是掌握新一代逻辑半导体（承担控制、加工、演算处理方面的半导体）的制造技术、建立量产线，以及在日本推进代工业务的商业化。对于Rapidus来说，要实现这些目标，还要克服不少困难。在日前举办的Rapidus成立记者会上，新公司社长小池淳义说：“日本在尖端逻辑芯片领域落后竞争对手10-20年，挽回劣势并非易事。”

尖端逻辑半导体研发和制造所需的投资规模已增加至以万亿日元为单位。不仅是昂贵的设备和研发，制造工艺也需要先进的技术和经验。日本企业未能跟上21世纪10年代的投资竞争，日本国内的逻辑半导体工厂还停留在40纳米左右的水平。

除了日本政府的700亿日元（约合35.6亿元人民币）支援之外，Rapidus获得了日本国内8家企业总计73亿日元投资。新公司计划于2027年启动生产，目前已开始为确保设备和人才而开展行动。

据共同社报道，分析师对新公司在全球激烈的竞争中是否能立即取得成功持怀疑态度。与美国《芯片与科学法案》提出的527亿美元（约合3679亿元人民币）援助相比，日本政府只拨出了700亿日元财政支持。东洋证券高级分析师安田秀树表示，这700亿日元“根本不足以”让这家新公司在全球市场具有竞争力，芯片行业每年需要大约1万亿日元的投资。“很难强迫私营公司承担这样的成本，因此问题是日本政府是否准备这样做。”

目前，台积电和韩国三星电子已掌握“3纳米”产品的量产技术，还提出了2025年量产新一代2纳米芯片产品的计划。面对台积电等代工巨头的竞争，小池表示，Rapidus“不会在规模上追赶台积电和三星”。台积电和三星面向像智能手机那样供货量大的终端产品生产半导体，而Rapidus将探索与两家领先企业不同的模式。

2纳米是全新赛道

目前，除了台积电和三星，英特尔也有计划通过2纳米制程重回巅峰。同时，欧洲与日本政府及企业也寄望通过2纳米制程重振芯片制造。为什么有这么多企业，甚至连国家和地区都决定押注2纳米芯片？

首先，2纳米芯片相较于目前的主流芯片，在功耗上将大幅降低，同时性能上还会得到极大的提升。这就意味着，手机、电脑这类电子产品的续航和性能将会得到很大的提升。对于汽车行业而言，2纳米芯片能够加快自动驾驶汽车检测物体的速度，缩短自动驾驶系统的计算时间。

另一方面，据《福布斯》报道，2纳米制程的半导体涉及的工艺架构、材料、设备等都会迎来更新。技术革新，意味着产业格局有可能重新洗牌，这也是众多企业纷纷投入这一新赛道的重要原因。《福布斯》指出，半导体制程已逐渐逼近物理极限，因此晶体管架构的改变、新型材料的应用，抑或是封装技术等都是研发2纳米制程芯片的关键因素。目前，虽然多国多家企业都在发力2纳米芯片，但是2纳米芯片在架构、材料和设备等方面仍面临多重瓶颈。

2纳米制程技术目前关注的重点在于晶体管架构将从FinFET进入GAAfet时代。新架构能有效控制2纳米芯片的漏电问题，或将成为2纳米工艺的主流架构。但是，目前只有三星在GAAFET架构制程上有比较显著的成果。今年6月，三星宣布量产基于GAAFet的3nm芯片。

其次，对于2纳米工艺研发，新型材料的选择与应用同样会起到至关重要的作用。具体而言，石墨烯、碳纳米管、过渡金属化合物等二维或一维材料因尺寸较小，有望替代硅基材料。另外，制造2纳米芯片工艺还需要光刻机等设备作为支撑。目前来看，满足2纳米制程生产需求的光刻机，还需要突破革新光学分辨率、光刻胶等相关技术和设备系列问题。

同时，来自制造成本方面的挑战也不容忽视。相关数据显示，7nm工艺仅研发费用就至少需要3亿美元，5nm工艺平均需要5.42亿美元，而3nm、2nm的工艺起步价至少在10亿美元。