Rancangan Ambisius Jepun untuk Menjadikan Hokkaido Hab Cip Global

Mengapa Hokkaido menjadi pusat kebangkitan semula industri cip Jepun

Hokkaido terkenal dengan ternakan tenusu, ladang lavender dan salji tebal, namun pulau itu kini menjadi lokasi usaha perindustrian paling agresif Jepun dalam satu generasi. Kren dan pembina bilik bersih sedang mengubah kawasan pinggir Chitose berhampiran Lapangan Terbang New Chitose. Matlamatnya mudah tetapi berani: menjadi asas kepada era baharu pembuatan semikonduktor termaju di Jepun dan mengurangkan kebergantungan pada bekalan luar negara ketika cip menggerakkan segala-galanya, daripada kereta dan telefon kepada pusat data serta kecerdasan buatan.

Peneraju projek itu ialah Rapidus, sebuah syarikat faundri Jepun yang masih muda, ditubuhkan pada 2022 dengan sokongan lapan syarikat gergasi perindustrian negara itu serta sokongan padu Tokyo. Dalam masa singkat, Rapidus memperoleh pengetahuan proses terkemuka melalui kerjasama, memasang peralatan litografi ultraungu ekstrem di Hokkaido dan menghasilkan peranti prototaip 2 nm yang berfungsi pada barisan perintis. Syarikat itu menyasarkan pengeluaran besar-besaran pada penghujung dekad ini. Jika jadual itu dipatuhi, Jepun akan kembali menyertai kelompok pengeluar cip paling maju buat kali pertama dalam beberapa dekad, bersama TSMC dari Taiwan dan Samsung dari Korea Selatan.

Taruhannya besar. Pasaran cip global bernilai ratusan bilion dolar setiap tahun. Permintaan meningkat apabila pengeluar kereta beralih kepada kenderaan elektrik dan penyedia perkhidmatan awan serta syarikat pemula berlumba-lumba menggunakan AI. Gangguan bekalan semasa pandemik mendedahkan betapa rapuhnya rangkaian bekalan cip. Bagi Jepun, yang suatu ketika dahulu menghasilkan lebih separuh daripada semikonduktor dunia tetapi kini hanya mengeluarkan sebahagian kecil, mendapatkan semula sebahagian pengeluaran cip penting juga merupakan soal keselamatan ekonomi.

Siapakah Rapidus dan apakah yang dirancang di Chitose

Rapidus ditubuhkan sebagai sebuah konsortium yang merangkumi Toyota, Sony, NTT, SoftBank, Kioxia, Denso, NEC dan MUFG, dengan sokongan strategik daripada Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri. Syarikat itu melesenkan teknologi logik 2 nm utama daripada IBM, menjalin kerjasama dengan institut penyelidikan Belgium, imec, dan merancang untuk membina kilang baharu bernama IIM 1 di Chitose. Lokasi itu dipilih kerana mempunyai tanah perindustrian yang luas, akses kepada bekalan elektrik dan air, serta lapangan terbang yang memendekkan masa logistik untuk kakitangan dan peralatan sensitif.

Pilihan reka bentuk di IIM 1 mencerminkan keperluan teknikal dan sentuhan setempat. Kompleks itu sedang dilitupi rumput agar sebati dengan landskap Hokkaido. Pihak berkuasa tempatan juga menyifatkan lokasi itu sebagai agak kurang terdedah kepada gempa bumi besar berbanding bahagian lain negara tersebut. Rapidus sedang memasang sistem pengendalian automatik sepenuhnya dan peralatan proses generasi seterusnya yang direka untuk transistor gate all around dalam kelas 2 nm.

Litografi ultraungu ekstrem merupakan komponen utama set peralatan itu. Rapidus telah menerima sistem ASML TWINSCAN NXE:3800E, satu-satunya model EUV yang tersedia secara meluas dan mampu digunakan untuk pengeluaran volum tinggi pada nod termaju. Syarikat itu membuka barisan perintis pada awal 2025, kemudian mengesahkan operasi peranti prototaip 2 nm. Rapidus masih menyasarkan untuk memulakan pengeluaran besar-besaran pada 2027 jika sasaran hasil dan kualiti tercapai.

Ketua Pegawai Eksekutif Rapidus, Atsuyoshi Koike, seorang jurutera cip berpengalaman, mengekalkan rentak pantas dan mesej yang jelas tentang kerjasama antarabangsa serta keperluan untuk bertindak segera.

Sebelum memperkenalkan kenyataannya, penting untuk memahami peranannya. Koike menerajui Rapidus dan menyelia projek Chitose sejak awal penubuhannya. Beliau menekankan kepantasan pembangunan serta nilai perkongsian dengan pemilik teknologi luar negara.

Kami berjaya menghasilkan prototaip 2 nm buat kali pertama di Jepun, pada kelajuan yang belum pernah dicapai di Jepun mahupun di peringkat global.

Koike turut menegaskan bagaimana kerjasama membantu pasukannya bergerak pantas dan mengapa beliau mahu bersaing dalam pengeluaran tersuai yang pantas, bukannya semata-mata dari segi skala.

Kerjasama dengan syarikat global penting untuk memperoleh teknologi pada tahap ini. Kelebihan kami ialah kepantasan; kami boleh menghasilkan dan menghantar cip tiga hingga empat kali lebih pantas daripada pihak lain.

Keazaman sahaja tidak menjamin kejayaan. Syarikat itu masih perlu beralih daripada membuktikan fungsi peranti pada barisan perintis kepada pengeluaran besar-besaran yang stabil, satu langkah yang pernah mencabar banyak pemain baharu.

Mengapa Hokkaido sesuai untuk pembuatan cip termaju

Bagi kilang semikonduktor canggih, lokasi penting. Hokkaido menawarkan beberapa kelebihan yang sering disebut oleh eksekutif dan pegawai. Pulau itu mempunyai bekalan air yang banyak, iklim sejuk yang membantu penyejukan pusat data dan kemudahan, serta kawasan luas yang boleh dibangunkan berbanding kawasan bandar yang sesak. Hokkaido juga mempunyai potensi besar untuk tenaga boleh baharu daripada angin, hidro dan solar yang lama-kelamaan boleh membantu mengimbangi keperluan kuasa tinggi dalam pengeluaran cip.

Kekuatan semula jadi ini digandingkan dengan usaha dasar. Wawasan Promosi Industri Semikonduktor dan Digital wilayah itu menyeru pembentukan kelompok industri tertumpu yang dapat menarik pelabur dan menyebarkan manfaat ke seluruh rantau. Pembekal sudah pun menyusuli Rapidus ke Chitose. ASML, Tokyo Electron, Applied Materials dan Lam Research antara peneraju peralatan dan bahan yang mula membina kehadiran tempatan untuk menyokong kilang baharu itu. imec dan rakan penyelidikan lain bekerjasama dengan universiti serta pusat latihan untuk membangunkan bakat dan projek bersama.

Kesan tempatan dapat dilihat melalui peningkatan permintaan terhadap pekerja mahir, perumahan, perkhidmatan dan logistik berhampiran koridor lapangan terbang. Perancang bandar di Chitose sedang mengusahakan kemudahan penginapan dan rangkaian pengangkutan, manakala perniagaan daripada sektor pembinaan hingga restoran bersiap sedia menerima kemasukan jurutera, juruteknik dan keluarga mereka.

Soal pembiayaan

Jepun membelanjakan jumlah besar untuk membawa pulang pengeluaran semikonduktor termaju ke dalam negara. Usaha ini jauh melangkaui satu kilang. Ia merangkumi subsidi untuk pengeluar tempatan dan asing, program penyelidikan serta undang-undang baharu yang berteraskan keselamatan ekonomi. Namun begitu, kos untuk mengejar peneraju industri tetap besar mengikut apa jua ukuran.

Berapakah kosnya

Anggaran industri menunjukkan Rapidus memerlukan kira-kira 5 trilion yen untuk membiayai pengeluaran besar-besaran awal. Sokongan kerajaan setakat ini berjumlah berbilion dolar, dengan pakej tambahan untuk AI dan semikonduktor diumumkan pada penghujung 2024. Laporan turut menyatakan Tokyo merancang untuk melabur lagi 100 bilion yen pada tahun fiskal 2025, langkah yang akan menjadikan kerajaan pemegang saham majoriti ketika mempercepat usaha negara meningkatkan kapasiti domestik. Walaupun gabungan tepat geran, insentif cukai dan jaminan berubah mengikut setiap belanjawan, hala tujunya konsisten: lebih banyak sokongan awam untuk memulakan pengeluaran cip termaju di Jepun.

Wang awam dan instrumen dasar

Subsidi digandingkan dengan inisiatif dasar. Rangka kerja Promosi Keselamatan Ekonomi Jepun bertujuan menjamin rantaian bekalan penting. Kerajaan telah menetapkan syarikat seperti ROHM sebagai pembekal produk kritikal dan melanjutkan sokongan kepada peneraju cip memori seperti Micron untuk peluasan kemudahan di Hiroshima. Langkah lain termasuk pembiayaan penyelidikan melalui Pusat Teknologi Semikonduktor Terkemuka serta insentif untuk menarik pelaburan asing. Pada masa yang sama, TSMC menerima sokongan bagi kemudahan baharu di Kumamoto, yang kini menghasilkan peranti 12 hingga 28 nm dan sedang membina kilang kedua yang dijadualkan mula beroperasi sekitar 2027.

Bagi Rapidus, sokongan awam mengurangkan risiko awal tetapi tidak menghapuskan keperluan terhadap pelaburan swasta yang besar atau disiplin untuk memenangi dan mengekalkan pelanggan. Pengkritik bimbang syarikat itu akan terus bergantung pada subsidi. Penyokong pula berhujah bahawa tanpa pembiayaan tegas, Jepun akan semakin ketinggalan. Hasilnya bergantung pada seberapa pantas Rapidus dapat menukar prototaip menjadi produk yang boleh dipercayai, berhasil tinggi dan diyakini pelanggan.

Persaingan teknologi pada 2 nm

Sasaran utama Rapidus ialah 2 nm, yang meletakkannya berdepan pesaing bertaraf dunia. Memahami maksudnya membantu menjelaskan keterujaan dan kesukaran tugas itu.

Apakah maksud sebenar 2 nm

Nama nod proses seperti 7 nm, 3 nm atau 2 nm ialah istilah ringkas industri. Nama itu tidak lagi merujuk kepada satu dimensi fizikal tertentu pada cip. Sebaliknya, ia menandakan generasi teknologi proses dengan ciri yang lebih kecil, reka bentuk transistor baharu dan pendawaian yang lebih rapat. Pada kelas ini, faundri terkemuka menggunakan transistor gate all around, dengan salur yang dikelilingi pintu pada berbilang sisi untuk meningkatkan kawalan dan mengurangkan kebocoran. Hasilnya boleh berupa prestasi lebih tinggi dan penggunaan kuasa lebih rendah pada kelajuan jam yang sama berbanding nod terdahulu.

Mengapa EUV penting

Peralihan kepada nod ini memerlukan litografi ultraungu ekstrem. EUV menggunakan panjang gelombang cahaya yang jauh lebih pendek berbanding peralatan ultraungu dalam yang digunakan pada generasi terdahulu. Ini membolehkan corak ciri yang sangat kecil dihasilkan dengan lebih tepat. ASML ialah satu-satunya syarikat yang mengeluarkan pengimbas EUV. Model NXE:3800E yang dipasang Rapidus direka untuk kadar pengeluaran tinggi pada nod logik paling maju. Pemasangan dan pengoperasian salah satu mesin kompleks ini merupakan pencapaian penting kerana ia memerlukan kemahiran khusus, persekitaran ultra bersih dan penyelarasan rapi antara puluhan pembekal.

Cabaran paling sukar ialah kadar hasil

Penghasilan peranti yang berfungsi pada barisan perintis membuktikan bahawa susunan proses boleh beroperasi. Pengeluaran besar-besaran berbeza. Faundri perlu menghasilkan ribuan wafer sebulan dengan kadar hasil tinggi, bermakna sebahagian besar cip pada setiap wafer memenuhi sasaran prestasi dan kebolehpercayaan yang ketat. Peningkatan kadar hasil memerlukan masa, modal dan penambahbaikan berulang bersama pelanggan. TSMC dan Samsung mempunyai pengalaman luas dalam hal ini, antara sebab mereka mendominasi pasaran termaju. Rapidus perlu bergerak pantas dalam kawalan proses, pengurangan kecacatan dan kebolehgunaan peralatan untuk bersaing.

Peta persaingan juga sedang berubah. TSMC telah memulakan kerja awal pada 2 nm dan terus memperhalus proses 3 nm. Samsung sedang menghebahkan jadual 2 nmnya sendiri. Intel pula memacu proses Intel 18A, yang sering digambarkan sebagai kira-kira kelas 1.8 nm dalam istilah industri, walaupun kaedah penamaannya berbeza. Kesimpulannya, persaingan sengit dengan beberapa peneraju yang menambah baik proses masing-masing setiap tahun.

Pelanggan, pesaing dan strategi

Mendapatkan pelanggan sama pentingnya dengan membina kilang. TSMC dan Samsung telah lama menjalin hubungan dengan pengeluar telefon bimbit, syarikat awan dan pereka cip. Kerjasama itu membentuk pilihan reka bentuk dan juga pembangunan bersama di lokasi yang sama, sekali gus menyukarkan pemain baharu untuk mengambil alih pelanggan daripada syarikat sedia ada.

Rapidus berkata ia akan bersaing dari segi kepantasan dan tumpuan terhadap pelanggan, dengan menawarkan pengeluaran tersuai yang pantas kepada pelanggan yang mahukan logik termaju mengikut keperluan mereka. Pendekatan itu mungkin menarik minat pengeluar kereta dan syarikat perindustrian Jepun yang mahukan bekalan tempatan lebih terjamin selepas kekurangan bekalan sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Ia juga boleh menarik pereka cip AI yang memerlukan proses ulangan pantas pada peringkat awal kitaran produk. Untuk membina hubungan tersebut, Rapidus membuka pejabat di Amerika Syarikat dan menganjurkan acara pelanggan di Hokkaido pada 2025 bagi menunjukkan kemajuan serta berhubung dengan bakal pelanggan.

Dalam pada itu, ekosistem cip Jepun yang lain turut rancak berkembang. Kioxia memperluas kemudahan di Yokkaichi dan Kitakami dengan sokongan Tokyo. Toshiba membina kilang baharu di Ishikawa. Micron menambah kapasiti di Hiroshima dengan subsidi berbilion dolar. Samsung sedang menubuhkan pangkalan penyelidikan dan pembangunan di Yokohama. Kehadiran TSMC di Kumamoto pula sudah mendorong kemasukan pembekal, kenaikan gaji dan naik taraf infrastruktur tempatan di Kyushu, mengukuhkan idea bahawa sebuah kilang boleh menarik pembentukan kelompok industri yang lebih luas.

Bakat dan masyarakat setempat

Mesin tidak menghasilkan cip dengan sendirinya. Kilang baharu memerlukan ribuan pekerja mahir, daripada jurutera proses dan juruteknik peralatan hingga pasukan kemudahan, keselamatan dan logistik. Jepun berdepan pasaran buruh semikonduktor yang ketat, dengan anggaran kekurangan puluhan ribu jurutera dalam beberapa tahun akan datang. Hokkaido perlu meyakinkan bakat untuk berpindah ke utara dan menetap di sana.

Latihan dan pendidikan

Rapidus bekerjasama dengan Universiti Hokkaido dan sekolah lain untuk membina saluran pengambilan pekerja pada masa depan. Pelan nasional merangkumi Pusat Teknologi Semikonduktor Terkemuka, yang menyelaraskan penyelidikan dan latihan dengan industri. Kursus yang dikendalikan pakar dirancang untuk mempercepat pembangunan kemahiran dalam litografi, etsa, pemendapan, metrologi, pembungkusan dan telekomunikasi. Program ini menyasarkan graduan baharu serta pekerja pertengahan kerjaya yang beralih daripada bidang berkaitan.

Imigresen dan perumahan

Pemimpin syarikat mengakui mereka perlu mengambil pakar asing untuk memenuhi jadual yang bercita-cita tinggi. Perkara itu kekal sensitif di negara yang sokongan orang ramai terhadap kemasukan pekerja asing secara besar-besaran adalah rendah. Pihak berkuasa tempatan di Chitose sedang menyediakan perumahan dan perkhidmatan masyarakat untuk pekerja baharu serta keluarga mereka. Penyelarasan sekolah, pengangkutan dan kemudahan awam penting jika rantau itu mahu mengekalkan bakat tersebut dalam jangka panjang.

Bekalan elektrik juga merupakan faktor dalam soal bakat dan operasi. Kilang semikonduktor termaju menggunakan banyak elektrik dengan keperluan kualiti yang ketat. Gabungan tenaga hidro, angin dan solar di Hokkaido semakin berkembang, sementara perdebatan berterusan tentang cara terbaik memastikan bekalan elektrik beban asas yang stabil untuk kemudahan yang tidak mampu mengalami gangguan operasi. Perancangan tenaga serantau akan menjadi antara cabaran praktikal yang perlu ditangani, bersama pengambilan dan latihan pekerja.

Geopolitik dan keselamatan rantaian bekalan

Semikonduktor berada di tengah-tengah persaingan strategik. Usaha Tokyo menggabungkan matlamat ekonomi dengan kepentingan keselamatan negara, termasuk keinginan untuk mengurangkan risiko bekalan cip terjejas akibat ketegangan politik atau ketenteraan. Kebimbangan terhadap krisis di Selat Taiwan menguatkan tumpuan pada kepelbagaian lokasi pengeluaran. Jepun sehaluan dengan rakan kongsi di Amerika Syarikat dan Eropah dalam kawalan eksport bagi peralatan paling maju. Jepun juga bekerjasama rapat dengan pusat penyelidikan dan syarikat Amerika serta Eropah untuk berkongsi pengetahuan dan membina rantaian bekalan yang berdaya tahan.

Jepun masih menguasai kedudukan kukuh dalam bahan, bahan kimia khusus dan peralatan pembuatan cip melalui syarikat seperti Tokyo Electron, Shin Etsu dan JSR. Dengan menambah pengeluaran logik termaju kepada kekuatan itu, penggubal dasar berharap dapat mewujudkan pasaran domestik yang menyokong reka bentuk dan pembuatan tempatan, sambil terus terhubung erat dengan pasaran negara sekutu.

Perkembangan seterusnya yang perlu diperhatikan

Dua tahun akan datang akan menunjukkan sama ada taruhan Hokkaido mampu berkembang daripada janji kepada pengeluaran. Pencapaian penting termasuk pemasangan dan kelayakan peralatan proses yang berterusan di IIM 1, pengeluaran stabil daripada barisan perintis serta penghantaran pertama cip prototaip kepada pelanggan berbayar. Perhatikan tanda-tanda bahawa kadar hasil meningkat dan sekumpulan pelanggan utama telah membuat komitmen untuk pesanan berulang.

Pembiayaan akan terus menjadi isu utama. Kerajaan sedang menyediakan sokongan tambahan, manakala modal swasta akan memainkan peranan lebih besar jika pencapaian teknikal dipenuhi mengikut jadual. Jumlah tenaga kerja di Chitose serta kadar pengambilan di universiti dan pusat latihan akan menunjukkan sama ada jurang bakat semakin mengecil. Perancangan tenaga untuk memastikan bekalan elektrik berkualiti tinggi yang stabil di Hokkaido juga akan menjadi tumpuan perdebatan tempatan dan nasional.

Di bahagian lain Jepun, kilang kedua TSMC di Kumamoto dijadualkan mula beroperasi sekitar 2027. Jadual itu bertindih dengan sasaran pengeluaran besar-besaran Rapidus, sekali gus menguji sama ada Jepun mampu menyokong beberapa pusat pertumbuhan dalam pembuatan termaju pada masa yang sama. Jika kesan pengelompokan industri berlaku, ekonomi serantau di Kyushu dan Hokkaido boleh berubah.

Perkara Utama

• Rapidus telah memasang pengimbas EUV di Chitose, memulakan barisan perintis dan mengesahkan operasi peranti prototaip 2 nm.
• Syarikat itu menyasarkan pengeluaran besar-besaran pada 2027, bersaing dengan TSMC dan Samsung pada kelas nod termaju.
• Hokkaido menawarkan tanah, air, iklim sejuk dan tenaga boleh baharu yang semakin berkembang, sekali gus menarik pembekal seperti ASML dan Tokyo Electron ke rantau itu.
• Keperluan pembiayaan besar, kira-kira 5 trilion yen untuk pengeluaran besar-besaran, sementara kerajaan merancang pelaburan tambahan dan sokongan dasar.
• Jepun menggabungkan subsidi dengan penyelidikan dan latihan melalui Pusat Teknologi Semikonduktor Terkemuka untuk menangani kekurangan bakat yang besar.
• Kilang TSMC di Kumamoto serta peluasan oleh Micron, Kioxia, Toshiba dan Samsung menunjukkan kebangkitan lebih meluas kegiatan semikonduktor di Jepun.
• Geopolitik dan keselamatan ekonomi menjadi pemacu utama, dengan Tokyo berusaha membina rantaian bekalan berdaya tahan bersama Amerika Syarikat dan Eropah.
• Kemajuan dari 2025 hingga 2027 bergantung pada peningkatan kadar hasil, komitmen pelanggan, pertumbuhan tenaga kerja dan bekalan elektrik stabil untuk operasi kilang berterusan.