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2025-08-19 0
大家好,欢迎收看940期睡前消息。请静静介绍话题。
近日,台湾媒体报道,台积电内部爆发泄密事件,涉案人数多达9人,职位分布在研发与生产线部门。其中一名台积电跳槽到日本东京威力科创的工程师,勾结2名台积电在职工程师,疑似从外部连接研发内网,使用个人手机或电子装置拍摄上千张照片,窃取技术机密。
台积电是全球目前最重要的芯片生产企业,也是台湾经济的最大支柱。督工,台积电会被日本间谍偷垮吗?
目前来看,这是一起严重的技术泄密事件,但远远不足以改变双方技术实力对比,更不可能改变芯片国际贸易格局。
先说案情,从目前的报道来看,涉事的几名台积电员工,在一位曾经在台积电任职后跳槽到东京威力科创的陈姓工程师的指点下,利用远端连线进入研发内网,然后使用个人手机或其他电子装置拍摄上千张照片,涉及到许多重要的技术资料。
名义上直接卷入的日本企业是东京威力科创,在国内也被不少人称作东京电子,但它最常用的名称是TEL公司。这家公司是经营半导体设备的。
在极紫外光刻(EUV)的镀膜机和显影机设备方面,TEL公司占据市场主导份额,是台积电的重要设备供应商,在产业链内部是上下游关系。所以,直接偷芯片制造技术,TEL不一定能够用上,可以合理怀疑有其他日本企业做同谋。
正好最近有另外一则新闻,给媒体提供了丰富的想象空间。
一个月之前的7月18日,被称为日本芯片国家队的半导体制造商拉皮达斯(Rapidus)宣布自己试产了2nm芯片。许多人自然就会去联想,日本厂商的“技术突破”,是不是从台积电这里偷来的?
作为看热闹不嫌事大的媒体人,我也期待这两件事有直接联系。但很遗憾,台湾和日本的2纳米,是两条技术路线,成熟水平也不一样。就算从台湾偷到了实质性技术,也不会直接促成日本的2纳米芯片。
拉皮达斯公司是日本与美国技术合作的产物。
2022年7月,在美日经济政策委员会议上,日本宣布成立前沿半导体技术中心LSTC,与美国国家半导体技术中心NSTC一起,建立开放式合作平台,共同推动GAA结构的2纳米芯片工艺。
也是在2022年,由日本政府牵头,软银、索尼、丰田、三菱日联等多家日本大公司合资组建了拉皮达斯公司,可以算是日本半导体产业的“国家队”。公司一诞生就承载着日本重振半导体产业的厚望,前面提到的TEL公司,也是拉皮达斯的股东之一。
拉皮达斯2nm芯片所采用的GAA结构来自美国IBM公司,全称Gate All Around,直译称汉语,可以称为环绕式栅极技术,要理解这个结构的特征,我要先回顾最近几十年的芯片结构形式变化。
在芯片制造精度越过22nm之前,所有厂商都只生产平面型晶体管。这类产品的源极、漏极和半导体基底材料都在同一个平面上,栅极在上面一层,控制电流在源极和漏极之间的导通。所以,当时的半导体工艺制程,由栅极的长度决定。
随着芯片制造工艺进一步发展,栅极越来越小,源极和漏极之间存在漏电的可能性,平面芯片很快达到了技术极限。所以到了22nm工艺之后,英特尔启用了鳍片式源极和漏极,让原本“扁平”的源极和漏极“站立”起来,成为鳍状物。半立体的结构,给栅极提供了更多的接触面和布置空间,单位面积内又可以塞进更多晶体管,这就是FinFET 鳍状晶体管结构。
利用FinFET结构的发展空间,台积电等厂商不断刷新芯片制程,最近十年芯片性能又出现一波爆发式增长。
现在,FinFET结构也逐渐达到了物理极限,因为晶体管间距太小,不同的电路就会出现电场耦合,产生寄生电容。电流通道的横截面积小,又会增加电阻。这些问题,都会产生延迟和额外能耗,影响性能提升。所以业界普遍认为,3纳米是FinFET架构的极限尺寸。想要再增加晶体管的容量和密度,必须更换其他工艺。
为了解决这个问题,业界普遍认同的方案,就是前面提到的GAA技术。这种架构不再把电流通道竖起来,而是用一层可溶解材料,把电流通道悬浮在基板上,实现物理隔离。电流闸门可以从360度包裹通道,降低寄生电容,减少电阻。而且晶体管垂直堆叠,还可以继续提升密度,推动技术向1纳米尺度演进。
到了GAA结构的层次,各家芯片生产商都要开发自己的独特技术路线,尤其是韩国和美国企业,认为可以用这条路线,对台积电弯道超车。2019年,三星发布了自己的GAA结构,表示要用来生产3纳米芯片。2021年,IBM也拿出了自己的GAA结构方案。但是IBM没有自己的芯片工厂,很难进行大规模封装测试,就开始寻找合作方。正好日本也想要重振自己的半导体产业,两家一拍即合。
2022年7月,日本宣布跟美国达成合作,建立开放合作平台,共同研发GAA结构的2纳米芯片。随后,经过日本政府牵头,日本几个超级公司联合出资,组建了拉皮达斯公司。IBM也把自己的GAA结构授权给拉皮达斯,进行测试生产。
美国出技术,日本出钱,拉皮达斯用3年时间完成芯片试生产,算是个正常速度。但是芯片从“试产”到“大规模量产”,还有很长的路要走。比如说英特尔的10纳米芯片,在2015年就完成了试生产。因为芯片的设计规格超出光刻机物理极限,英特尔的产品良率一直低于30%,3年花了15亿美金,也没能解决工艺问题。
和追赶者相比,台积电向GAA结构反而没那么激进。在3纳米层次,继续主要使用成熟的FinFET技术。到了2纳米才全面转向GAA技术。但是台积电积累多,投入大,今年已经让2纳米技术达到了不错的成品率,可能是最先量产的。
对于技术路线的探索,就像是生物进化,在相同的进化压力下,因为起点有微小的不同,也因为一些随机因素,最开始的一个物种,很快就会发生生殖隔离,成为两个物种。如果一开始就是两个物种,几乎不可能通过进化再变成同一个物种。
所以,对日本拉皮达斯公司来说,只有放弃IBM方面的技术路线,全面复制台积电的技术路线,才能通过偷技术获得明显的进步。但这就不是偷几份技术资料,在生产线上拍几张照片的事情。必须把整个团队挖过来,带着全套的图纸和生产参数,才可能成功。
台积电内部有非常严格的等级规范,根据员工职位高低,设置了机密文件权限。这次涉嫌窃密的员工,没有中高层管理人员,主要泄密方式也只是拍照片,所以不可能对日本企业的GAA结构芯片提供重要帮助,更不可能改变日本的投产时间。
目前看来,泄密事件还有一些可能的解释。比如说,泄密的受益方TEL公司,本身也是台积电的供应商。从日本员工个人角度来说,得到一些台积电内部资料,双方员工远程交流,可以帮助自己提高工作效率。从公司角度说,窥探台积电对自家产品的使用情况,可以让自己在下一次谈判中占据优势。这些可能性,并不比直接偷芯片制造技术的可能性低。
不过台积电现在更担心的,应该不是这些竞争对手。就算IBM的芯片成功量产,也产生不了什么威胁。一些业内专家分析了IBM的2纳米芯片,发现技术参数跟台积电上一代芯片差不多。三星今年推出的3纳米芯片,用了GAA架构,对比台积电也没什么性能优势。等到这些厂商赶上台积电现在的水平,台积电的GAA芯片早就占据稳定市场了。
真正威胁台积电的,是特朗普。睡前消息第881期介绍过,特朗普用关税威胁台积电,要求在美国追加投资1000亿美元,再修建三座芯片工厂。台积电管理层当时妥协了,表态会追加投资。
现在半年还没到,特朗普又变脸了,表示如果芯片不是美国制造,就要征收100%的关税。至于说台积电在美国亚利桑那的工厂,特朗普又表示需要投资3000亿美元,比原来的金额增加一倍。
最近台湾地区跟美国的关税谈判,台积电也变成了筹码。美国表示,如果台湾想把关税从20%降到15%,台积电就必须收购英特尔49%的股份,或者在美国追加投资4000亿美元。显然4000亿美元的流动资金会导致台积电破产,所以台积电可能不得不捏着鼻子,给自己的竞争对手英特尔注入资金。
怎么处理特朗普的讹诈,才是台积电现在最大的难题。
能够这么快就试产出追上世界先进水平的2纳米芯片,日本拉皮达斯公司的成绩令人印象深刻,督工,你认为拉皮达斯的未来前景怎么样?
并不太看好。
前面说过,在IBM公司的技术扶持下,拉皮达斯试产出了2纳米芯片,但是从试产到量产之间还有巨大的差距,无论是人力还是物力,短期内都无法满足需求。
而且,在这个成熟市场当中,哪怕三星、英特尔等等经营多年技术储备丰厚的大型企业,目前的目标也只能是“活下去”,英特尔甚至还面临了破产危机。拉皮达斯哪怕能够在未来稳定量产先进制程芯片,想要抢占市场,还需要长期的巨额研发和生产投入,这又是巨大的难题。
另外,拉皮达斯目前的经营模式,也让人无法保持乐观。
最近三十年以来,面对自身半导体产业衰落的现实,日本多次采用过政府牵头、大企业合作的“国家队”模式来试图挽救颓势,然而这些努力,无一例外地都失败了。
在1999年,日立和NEC各自剥离存储业务,共同成立了尔必达公司,日本政府为此出资了300亿日元,而后,尔必达又整合了富士通和东芝的存储业务,成为了真正的“国家队”。
然而,面对韩国半导体企业的威胁,尔必达很快就步步后退。虽然经过多次的调整,还得到过日本政府的紧急注资,但是在2012年,尔必达还是宣告破产。
再看芯片生产领域,2002年,为了开发当时先进的标准化90纳米先进工艺,日本11家半导体企业又联合起来,成立了尖端基础技术开发公司ASPLA,并且得到了政府315亿日元的财政支持。到了2005年这个平台就宣告失败,各家公司又用上了自己开发的独立平台。日本人总结失败的逻辑,就是:“本来想成为大家都能使用的技术,结果却变成了谁都不使用的技术”。
到了2006年,日立、东芝和瑞萨三家公司又再次试图联合起来,生产65纳米以下的半导体,然而仅仅过了半年,就因为内部矛盾而宣告解散,之后直到2022年拉皮达斯成立之前,日本都无法独立生产先进芯片。
2011年,东芝,瑞萨,TEL等11家企业,还共同出资成立了EUVL基础开发中心,试图承接经济产业省的政府项目,研究半导体设备制造中缺陷的改善和控制问题,然而到了2019年,又宣告解散。
在政府方面,为了挽救半导体产业,三十年的努力也不少。2009年,日本政府制定了《产业活力再生特别措施法》,到2012年筹集了1.8万亿日元进行产业扶持,后面又多次进行过类似的产业整合,每次都投入了巨资。
但是,每一次努力,路线都一样,就是以政府出资开始,企业联合为方式,项目破产是结局。
日本人自己总结了原因,那就是“没有责任的失败”。
意思是日本大企业病本来就很严重,多方联盟的情况下,管理层内部斗争更加激烈,再加上是政府出资,所以更加不在乎成本和产出。同时,官僚和企业经营者虽然浪费了巨额资金,但是没有一个人因此被追责,这种“国家队”模式成为了官商勾结的保护伞,几乎没有人在乎技术进步。
而这种模式,在半导体领域之外,也不乏失败案例,因此日本商界自己都深恶痛绝。
去年12月份本田和日产达成了业务整合的基本协议,两家共同出资成立控股公司,然后以该控股公司子公司的方式进行合并。
但是,因为日产不愿意让出公司控制权,只愿意以平等合作的方式与本田合并,而本田根本不愿意接受这样的对等条件,因此宁可毁约,不再与深陷泥潭的日产合作。
经过多次教训之后,对日本大企业来说,“多方合作”现在本身就是失败的代名词了。
不过,尽管日本的半导体产业已经丢掉了重回世界顶峰的机会,但是因为多年的技术积累,日本还有一大批半导体产业上游供应商,占据着重要地位,甚至是世界第一。
前面提到过的TEL,在全球极紫外光刻的镀膜机和显影机市场上,占据了绝对领先的份额;日本电子和东芝生产光刻掩膜;信越化学,富士等大企业垄断了高端光刻胶。这都是全世界半导体产业链绕不过的供应商。
2019年,当时的日本首相安倍晋三,为了打压韩国文在寅政府,对韩国发动了贸易战,在简化出口审批手续的贸易对象“白色清单”中删除韩国,并且限制半导体生产当中需要的“氟聚酰亚胺”、“光刻胶” 和 “高纯度氟化氢” 3 种材料。
这些材料都需要极高纯度和精度,韩国找不到替代品,半导体行业因为这场贸易战,受到了很大打击。在2019年之后,三星的高端芯片开发总是不顺利,被台积电彻底甩开,一部分原因就是这场贸易战的原因。
芯片产业是世界上最赚钱的产业。但是因为产业链复杂,精度要求高,投入也大到吓人。2024年台积电利润是365亿美元,同时预计要在2025年投入380亿到420亿美元搞研发。如果新的制程项目不成功,这几百亿美元不能转化为高质量产品,立刻就能从印钞机变成碎钞机。
所以,做芯片制造业,首先必须全力以赴;其次要让企业知道,破产危机就在身后两三年,随时能追上来。英特尔、三星半导体证明,世界级的企业,也是可以说死就死的,台积电也没有什么特权。这两种态度,再加上一定的先发优势,才能创造有市场竞争力的芯片产业。
日本恰好在两方面都不符合条件。大企业都想自己主导项目,所以做不到全力以赴;同时,上游供应商还在赚钱,政府愿意给项目托底,半导体项目的主导者完全没有今年搞砸明年跳海的觉悟。所以,日本的半导体项目,不仅打不过台积电,也打不过三星,最后还是要靠美国输出技术,勉强保住一点面子。这份教训,值得中国企业注意。
感谢大家收看,940期睡前消息到此结束,我们周二再见!
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