本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自semiwiki

资金和IBM 合作能否让日本跻身顶级芯片制造业？

日本于2022年宣布成立Rapidus时，外界对此既有热情，也有质疑。该公司进入市场之际，正值全球对半导体制造产能需求不断增长，以支持人工智能/机器学习数据中心的建设，同时各国也面临着确保本地生产能力的国际政治压力。

这是一个由政府支持的财团，肩负着一项大胆的使命：让日本重回先进逻辑制造领域的前沿，到2027年生产出2纳米芯片，并在IBM的支持下，为2纳米以后的节点做好准备（Rapidus公司首席执行官小池敦义于8月26日在Hot Chips 2025大会上发言）。对于一个由台积电、三星和英特尔主导的行业来说，这看起来像是一种地缘政治平衡。

1987年2月21日，台积电在新竹成立，这体现了政府与企业共同投资的模式，也催化了中国台湾半导体的崛起。2005年，台积电创始人张忠谋博士在麻省理工学院斯隆管理学院的一次演讲中，描述了公司成立时的资本结构：“飞利浦出资约27%，中国台湾出资48%，我发起了一场为期三到四个月的募集活动，以筹集剩余的25%。” 这种公私资本的战略联盟，为这家日后成为全球最先进的半导体代工厂奠定了基础。

台积电的崛起恰逢IBM PC时代的转折点，当时全球PC出货量从1988年的约2000万台飙升至1998年的超过1亿台，增长了5倍。该公司的纯晶圆代工模式凭借其独特的优势，充分利用了这一需求，使无晶圆厂创新企业能够在无需承担制造基础设施负担的情况下迅速扩张。台积电不仅顺应了这一潮流，更成为PC繁荣发展的基石。

快进到 2025 年，Rapidus 已经取得了多个里程碑——在北海道开展 2 纳米晶圆厂试点项目、与 IBM 成功演示纳米片晶体管，以及与西门子、imec 和 Tenstorrent 建立生态系统合作伙伴关系。但在幕后，其战略中一个不同寻常的元素正在引起业界的关注：据报道，该公司正在向 IP 供应商提供大量预付款，以确保早期支持。这种方法与台积电使用的传统专利费驱动模式截然不同，并引发了关于可持续性、竞争力以及金钱是否可以取代生态系统发展势头的根本问题。

巨头台积电

在传统的代工模式中，IP供应商（提供内存控制器、I/O子系统或物理库等关键构建模块的公司）会根据预期的客户需求将其IP移植到新的工艺节点。他们会承担部分前期工程成本，以换取客户批量生产芯片后支付的未来专利费。

这种模式在台积电蓬勃发展，其规模毋庸置疑。例如，从N3迁移到N2对许多供应商来说都很简单，因为生态系统已经建立。这里的网络效应非常强大：客户青睐拥有最丰富IP库的节点，而IP供应商则支持拥有最大客户群的节点。这形成了一个自我强化的循环——我们或许可以称之为台积电滚雪球。

台积电创始人张忠谋强调，中国台湾在半导体制造业的长期优势不仅来自金融资本，还来自结构性优势。正如他最近在麻省理工学院的一次演讲中指出的那样，成功需要稳定供应训练有素的技术人员、较低的员工流动率以及共置的优势：“学习是本地的。经验曲线只有在共同的地点才有效。”

台积电之所以蓬勃发展，是因为它能够在一个地方建立一个生态系统，积累知识并随着时间的推移降低成本。这凸显了Rapidus在日本面临的挑战，它不仅必须建造晶圆厂，还必须建立一个能够复制这种“边学边做”效应的有凝聚力的生态系统。

芯片补贴

相比之下，Rapidus 尚未达到这一产量。分析师估计，到 2026 年，该公司每月晶圆产量可能仅达到 2.5 万片，仅为台积电和三星先进节点产量的一小部分。从 IP 供应商的角度来看，在纯专利费模式下，支持 Rapidus 的 2 纳米节点是一项高风险、低回报的提议。据报道，为了弥补这一差距，Rapidus 正在向 IP 供应商提供前期激励，以确保关键库能够供早期客户使用。这种“付费参与”策略虽然可以立即吸引客户，但购买信誉的成本却很高。

问题在于这种模式能否规模化。如果 Rapidus 在晶圆产量保持适度的情况下，在前期投入巨资，其经济效益可能会变得难以为继——尤其是考虑到该公司预计需要 5 万亿日元（约合 340 亿至 350 亿美元）才能实现全面量产。IBM 则贡献了研发专业知识、知识产权和工程支持。大约 150 名 Rapidus 工程师在 IBM 奥尔巴尼纳米技术中心接受了培训，IBM 也提供了纳米片晶体管设计和技术诀窍。但 IBM 并未直接资助 Rapidus。

这使得负担完全落在了日本政府补贴（迄今已承诺超过1.7万亿日元）和丰田、NTT、索尼、软银、铠侠和NEC等企业投资者身上。随着每一项新支出——建设、设备、封装，以及现在的预付IP协议——资金缺口都在不断扩大。2025年7月，Rapidus达到了一个关键里程碑：根据Koike在Hot Chips演讲中的说法，其IIM-1晶圆厂已获得2纳米GAA晶体管的电气特性。这凸显了IBM的知识转移正在取得切实的技术成果，尽管财务可持续性仍是一个悬而未决的问题。

设备≠生态系统

Rapidus 似乎意识到，光刻扫描仪、沉积工具和蚀刻机——尽管价格昂贵——并非推出先进工艺节点最难的部分。真正的瓶颈在于设计生态系统。如果客户无法获得经过验证的 IP 库、值得信赖的设计流程和可靠的 EDA 工具支持，他们就不会冒险在 Rapidus 进行流片。预付协议是解决“先有鸡还是先有蛋”问题的一种捷径。

但这也表明Rapidus缺乏使台积电生态系统自给自足的内在吸引力。台积电无需提供任何诱因；供应商蜂拥而至，是因为客户的需求。小池表示，Rapidus希望在速度上脱颖而出。其全单晶圆处理概念承诺将周转时间缩短至15至50天，而传统批量处理则需要大约120天。该公司声称，这种“全球最短的TAT”（周转时间）将为无晶圆厂客户提供更快的迭代速度，这可能是促使他们尽管面临生态系统挑战，仍选择Rapidus的潜在动力。

眨眼的晶圆代工厂

这方面已有先例。GlobalFoundries在其早期的20纳米和14纳米研发过程中，曾提供财务激励措施来吸引IP供应商。该模式在短期内可行，但未能形成良性循环。由于缺乏足够的客户吸引力，GlobalFoundries放弃了尖端逻辑技术，转而专注于专业和后沿工艺节点。

Rapidus会遭遇同样的命运吗？Rapidus拥有更强大的政府支持，并且与IBM的合作为其提供了世界一流的技术基础。但其结构性挑战——说服IP供应商和无晶圆厂客户押注于小批量节点——依然存在。

区分 Rapidus 的生态系统合作伙伴及其 IP 供应商至关重要。像 Tenstorrent 这样的公司是无晶圆厂设计公司和潜在客户，致力于开发 RISC-V CPU IP 和 AI 加速器。他们可能与 Rapidus 合作生产芯片，但从提供标准单元库、内存编译器或接口 IP 的角度来看，他们并非 IP 供应商。前期激励措施针对的是 Arm、Synopsys 或 Cadence 等传统 IP 供应商——他们的 IP 库对于在新节点上实现客户设计至关重要。

Rapidus 依赖预付协议的策略带来了一系列结构性风险，可能会损害其长期生存能力。虽然政府补贴或许能缓解初期的困境，但一个问题摆在眼前：一旦 Rapidus 必须在没有外部资金的情况下运营，这种模式还能持续下去吗？依赖预付协议也有可能加剧对供应商的依赖，可能将 Rapidus 锁定在一个由 IP 提供商组成的狭窄生态系统中，并限制未来客户的灵活性。

认知是另一个挑战。如果客户开始将IP支持视为基于诱惑而非生态系统本身实力的考量，他们对节点可靠性（尤其是在关键任务流片方面）的信心可能会减弱。而且，在利润率本已微薄的市场中，为确保生态系统支持而投入的每一分钱，都会加剧利润压力。

相比之下，台积电的模式更具韧性。它通过大批量生产间接地将IP支持货币化，从而保证供应商获得专利费；并通过先进节点的晶圆溢价直接货币化。这种方法增强了生态系统的实力，同时又不损害长期利润或客户信任。工程师、EDA开发人员和晶圆代工厂业内人士都明白，半导体竞争不仅仅关乎每平方毫米晶体管的数量，还关乎设计赋能、生态系统健康和商业模式的可行性。

对于台积电来说，故事很简单：生态系统追随产量。而对于 Rapidus 来说，故事则更加扑朔迷离：必须先收购生态系统，才能实现产量。小池在 Hot Chips 的演讲中强调，除了补贴和 IBM 的专业知识外，Rapidus 还押注于设计制造协同优化 (DMCO)，整合人工智能、先进传感器以及与是德科技等合作伙伴的合作，以提高良率和 PDK 精度。结合其“快速统一制造服务”(RUMS)，Rapidus正在推广一种基于速度和共同创新的代工模式，而不仅仅是晶圆投产。

Rapidus 值得称赞，因为它尝试了几十年来很少有国家敢于尝试的事情：重返半导体制造的前沿。它与 IBM 的合作已经取得了技术里程碑，而政府和企业的支持使其拥有了 GlobalFoundries 从未享有的韧性。但仅靠金钱并不能保证成功。前期激励措施或许能确保早期 IP 的可用性，但并不能保证客户采用或可持续的经济效益。最终，Rapidus 必须找到一种方法，将这些早期的安排转化为长期的生态系统动力。

张忠谋在麻省理工学院的反思凸显了这一差距。中国台湾的崛起得益于人才输送管道、共置办公和经验曲线——这些因素在数十年的时间里不断累积，并通过边学边做降低了成本。相比之下，Rapidus 正试图通过补贴和预付款来争取时间。如果成功，它将验证日本的豪赌是否正确。如果失败，它将强化台积电巨头持续发展的原因——以及为什么在前沿领域竞争不仅需要技术和补贴，还需要一个基于客户需求有机增长的生态系统。

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