日美正加紧合作，迈向下一代半导体的国内生产。Rapidus公司（东京千代田）正在向美国的IBM公司派遣工程师，共派出100人。其目的是获得2纳米（纳米=十亿分之一米）电路线宽时代所需的全方位门控（GAA）技术。日本半导体复兴的命运取决于这一技术转变的时机。

据说2纳米产品的处理性能比3纳米产品的处理性能高10%。耗电量将减少20-30%，这将对我们的日常生活产生重大影响，例如，延长智能手机电池的寿命。2纳米产品的实现也有望支持人工智能（AI）和自动驾驶方面的进步。

IBM的半导体研究设施，阿尔巴尼纳米技术综合体，位于美国东部的纽约州。该公司负责研发的高级副总裁达里奥-吉尔说，这里是"优秀的日本人员和在海外的日本工程师开始聚集的地方"。

2022年12月，Rapidus与IBM敲定合作，推进IBM2-纳米技术的转让；IBM在2021年开创了世界上第一个2-纳米产品原型，Rapidus将支付许可费以获得该技术。第一批人员已于4月派出。

重点是提高生产力。Rapidus正在招聘工程师。这些人包括在20世纪90年代和21世纪初在大型电子公司开发技术的人，当时日本在半导体领域有一定的影响力。然而，学习2-纳米技术并不容易。

吉尔说："制造需要原子级的控制。表面处理、曝光、晶体管成型和物理特性的控制都是最高精度的。这是人类能够处理的最困难的技术之一"。

Rapidus公司将于2025年4月在北海道千岁市建立一条样板线。一旦启动准备工作，各种开发将在纽约和北海道同时进行。重点将是我们能否提高生产力，吉尔说，他强调主要目标将是达到大规模生产，而Rapidus已将此目标定为2027年。

日本政府正在对已经开始的合作给予支持。4月，经济贸易和工业部（METI）透露为Rapidus公司提供2600亿日元的额外补贴，主要用于向IBM公司派遣学习人员。

经济安全并不是政府和相关公司合作振兴半导体的唯一原因。该技术现在正处于转型期，有机会可以进入。

长期以来，半导体晶体管（元件）一直使用一种被称为平面型的结构。在过去的十几年里，领先的是"翅片式"结构，美国英特尔公司的22纳米产品就采用了这种结构。台湾半导体制造公司（TSMC）在2010年底开始大规模生产的3纳米产品也是翅片式的。然而，在2纳米及以下，器件结构必须改变。这是因为性能的提高达到了一个上限。

保留下来的研究部门

半导体的计算方法是在有电流流动的情况下打开，在没有电流流动的情况下关闭。电流是由一个叫做栅极的调节阀开启和关闭的。在芬菲特的图像中，在电流路径的四个侧面中，栅极阻止了其中的三个。

随着微型化的发展，栅极变得越来越薄，控制电流的能力也越来越弱；当它们小于2纳米产品时，在没有被栅极阻挡的地方，电流泄漏增加。这消耗了不必要的功率，并使节能性能难以提高。与此相反，GAA的四面都被栅极包围，以防止漏电。

据称，IBM在2015年出售了其半导体制造部门，因为该部门无利可图。为什么它现在要用Rapidus来引领潮流？其背景是，该公司保留了其研究部门，因为它需要它来加强其在服务器和其他产品方面的竞争力。

事实上，在这十年的后半期，IBM在五年内投资了30亿美元（约4000亿日元）以继续开发尖端产品。这是该公司目前收入来源的基础，如其云业务，该公司将半导体与量子计算和人工智能并列，IBM研究部副总裁Mukesh Khare说，"尖端半导体对IBM的基础设施业务至关重要"。

2023年4月，IBM提起诉讼，指控制造部门被卖给的GLOBAL FOUNDRIES存在盗用知识产权和商业秘密的情况。然而，熟悉美国知识产权诉讼的律师一色太郎表示，至少需要两到三年的时间才能做出决定，而且由于技术的复杂积累，证明GFGLOBAL FOUNDRIES方面的障碍非常大。

公司正在等待2纳米产品的出现。Preferred Networks（东京千代田）正在为高性能人工智能开发自己的专用半导体。首席执行官西川彻预计，Rapidus"将受到极大的关注，因为它很灵活和可以定制"。

在投入实际使用之前，Rapidus必须克服许多障碍。例如，除非Rapidus能够加强其电路设计支持功能，否则使用半导体的公司将无法赢得订单。为确保人力资源的竞争也将是激烈的。与IBM的合作刚刚开始，这只是漫长道路上的一个步骤。

30/05/2023《日经产业新闻》大越優樹、江口良輔