日本半導體復興大業的三支箭

如同十多年前的日本安倍經濟學的三支箭，以拯救日本長期的通縮、振興經濟，提升日本的競爭力。在1980~90年代，曾是世界第一的日本半導體產業，經歷失落的30年，最近不約而同地射出了三支箭，希望能一舉扭轉目前的頹勢。東京大學的黑田忠廣教授，甚至稱之為「熱水中被煮著的青蛙，突然間跳了起來。」

是哪三支箭要來振興日本的半導體產業？

第一支箭就是日積電（JASM），台積電的熊本廠；第二支箭是日本政府主導，結合幾家日本重要企業，在北海道設立的Rapidus，直接切入2奈米的製程；第三支箭就是台積電在日本筑波，設立的3DIC先進封裝的實驗室，與東京大學及日本材料及設備廠商合作。

這三支箭都需要仰賴外國的技術及資源，日本輿論將此比擬為，在19世紀幕府時代的「黑船事件」。黑船事件開啟日本與西方世界的交流，明治維新接著發生，一舉讓日本進入世界強國之林。

這三支箭分別都有其目的，而合起來就成為日本半導體的復興大業。

首先，日本長期以來未持續投資在半導體先進製程，因此製程技術停留在40奈米。日積電的任務就是要填補28～16奈米的空缺，並且配合到日本產業所需的車用IC及影像顯示IC。

第二支箭就有很大的爭議了。在沒有任何先進製程的學習曲線支撐下，直接切入2奈米，現階段三星電子（Samsung Electronics）及英特爾（Intel）都做不到，這豈不是癡人說夢？雖然有美國IBM及歐洲Imec的技術轉移，包括EUV技術，但是研究機構的技術，相對於要實現高集成度的IC，仍有一段相當的距離。

日本是如何盤算第二支箭？原來由16到3奈米，使用的是魚鰭式電晶體（FinFET），到了2奈米電晶體就須改為GAA（gate all around）或稱為nano-sheet。與其由16奈米切入，需要建立FinFET的學習曲線，在後頭苦苦追趕，倒不如孤注一擲，直接進入下一個世代的電晶體。雖然離台積電仍有段距離，但是不會輸三星及英特爾太遠。這隻箭是大膽的，但不失為好的策略。

第三支箭就含有長期的戰略意義了。3DIC不只是先進製程需要，成熟製程所製作的IC也是需要的。如果說摩爾定律是半導體元件尺度的微縮，那3DIC就是電子系統尺度的微縮了。這平台提供將各式小晶片（chiplet）密集的堆疊，造就系統特性上的提升。日本優異的半導體材料及設備供應產業，更是強化3DIC技術的重要基石。

當日本在80年代末期，自詡在許多產業上創下全球第一，尤其是石原慎太郎及Sony創辦人盛田昭夫合著的《可以說NO的日本》，徹底地激怒美國，開始對日本輸美的半導體設限，並扶植南韓。那個時期個人正在美國當研究生，有回遇到來自日本的半導體教授。當他知道我來自於台灣時，趾高氣昂地問我，「你知不知道日本統治台灣多少年？」。

相似的場景在2000年後，我參與一個半導體國際會議的籌辦，當與會的委員都希望日本能多貢獻投稿的論文。日本的代表面有難色地說「我們已經不是世界第一了，甚至連亞洲第一都說不上」。

日本並沒有像美國，大剌剌地要台積電將最先進的製程搬到美國，而是反求諸己，邀請台積電的成熟製程來日本設廠，而先進的製程想辦法自己解決。充分地表現出東方文明克己復禮的美德，另一方面也維持住日本民族的自尊心。

我個人對於日本文化中的職人精神，是打從心底的佩服。有回在日本參加光電半導體研討會，當時在報告單波長的半導體雷射研究，用於長距離的光纖通訊。要實現單波長，需要在雷射底部製作一精密的長條形光柵結構，以選擇所需要的雷射波長，當時這是個相當挑戰的工作。日本的研究人員不是只做1條，而是連續做3條，在一個元件上產生3個不同波長的單波長半導體雷射。我在台下看得目瞪口呆，久久無法平復。

1960年代末期日本經由美國的授權，已逐漸在半導體產業站穩腳步，當時的美國Richard Nixon曾警告過，「日本是個有文化的民族，絕對不會滿足於只銷售電晶體」。

這三支箭涵蓋成熟製程、先進製程及先進封裝，若能支支中的則復興大業可期。我相信第一支及第三支是會命中目標，第二支箭的難度較高。但是在日本既有文化底蘊的加持下，第二支箭命中的機率還是有的。