Ambisyosong Plano ng Japan na Gawing Pandaigdigang Sentro ng Chip ang Hokkaido

Bakit sentro ng pagbabalik ng Japan sa paggawa ng chip ang Hokkaido

Kilala ang Hokkaido sa mga kawan ng baka para sa dairy, mga taniman ng lavender, at makapal na niyebe, ngunit ngayon, dito nagaganap ang pinakamalawak na pagsisikap ng Japan sa industriyal na sektor sa loob ng isang henerasyon. Binabago ng mga crane at tagapagtayo ng malilinis na silid ang mga labas ng Chitose, malapit sa New Chitose Airport. Simple ngunit ambisyoso ang layunin: itatag sa Japan ang bagong panahon ng makabagong paggawa ng semiconductor at bawasan ang pagdepende sa suplay mula sa ibang bansa, sa panahong pinapagana ng mga chip ang lahat mula sa mga kotse at telepono hanggang sa mga data center at artificial intelligence.

Ang nangunguna sa proyekto ay ang Rapidus, isang bagong kompanya ng Japan sa paggawa ng chip na itinatag noong 2022 sa suporta ng walong higante sa industriya ng bansa at matibay na suporta mula sa Tokyo. Sa maikling panahon, nakakuha ang Rapidus ng kaalaman sa mga nangungunang proseso sa pamamagitan ng pakikipagtulungan, nagkabit ng kagamitang extreme ultraviolet lithography sa Hokkaido, at nakagawa ng gumaganang 2 nm prototype device sa isang pilot line. Layunin ng kompanya na simulan ang maramihang produksyon sa huling bahagi ng dekadang ito. Kapag nasunod ang iskedyul, muling makakapasok ang Japan sa pinakamaunlad na antas ng mga tagagawa ng chip sa unang pagkakataon sa loob ng ilang dekada, kasabay ng TSMC ng Taiwan at Samsung ng South Korea.

Mataas ang nakataya. Nagkakahalaga ng daan-daang bilyong dolyar bawat taon ang pandaigdigang merkado ng chip. Tumataas ang demand habang lumilipat sa kuryente ang mga sasakyan at nag-uunahan ang mga tagapagbigay ng cloud service at startup sa pag-deploy ng AI. Isiniwalat ng mga pagkaantala sa suplay noong pandemya kung gaano karupok ang daloy ng mga chip. Para sa Japan, na dating gumagawa ng mahigit kalahati ng mga semiconductor sa mundo ngunit maliit na bahagi na lamang ang nagagawa ngayon, usapin din ng seguridad sa ekonomiya ang pagbawi ng bahagi ng produksyon ng mahahalagang chip.

Sino ang Rapidus at ano ang planong itayo sa Chitose

Nilikha ang Rapidus bilang isang konsorsyum na kinabibilangan ng Toyota, Sony, NTT, SoftBank, Kioxia, Denso, NEC, at MUFG, sa estratehikong suporta ng Ministry of Economy, Trade and Industry. Kumuha ang kompanya ng lisensiya sa pangunahing teknolohiya ng IBM para sa 2 nm logic, nakipag-ugnayan sa Belgian research institute na imec, at nagplanong magtayo ng bagong pabrika na tinatawag na IIM 1 sa Chitose. Pinili ang lugar dahil sa malawak na lupang pang-industriya, akses sa kuryente at tubig, at paliparang nagpapabilis sa paghahatid ng mga tao at sensitibong kagamitan.

Pinagsasama ng mga desisyon sa disenyo ng IIM 1 ang mga teknikal na pangangailangan at lokal na katangian. Tatakpan ng damo ang gusali upang bumagay ito sa tanawin ng Hokkaido. Inilalarawan din ng mga lokal na awtoridad ang lugar bilang hindi gaanong bulnerable sa malalakas na lindol kumpara sa ibang bahagi ng bansa. Nagkakabit ang Rapidus ng mga ganap na awtomatikong sistema sa paghawak ng materyales at mga susunod na henerasyong kagamitan sa proseso na idinisenyo para sa mga gate-all-around transistor sa antas na 2 nm.

Mahalagang bahagi ng kagamitang ito ang extreme ultraviolet lithography. Natanggap na ng Rapidus ang sistemang ASML TWINSCAN NXE:3800E, ang tanging modelong EUV na malawakang mabibili at kayang gamitin sa maramihang produksyon ng mga nangungunang node. Nagbukas ang kompanya ng pilot line noong unang bahagi ng 2025 at pagkatapos ay napatunayan ang paggana ng isang 2 nm prototype device. Layunin pa rin nitong simulan ang maramihang produksyon sa 2027 kung matutugunan ang mga target sa yield at kalidad.

Mabilis kumilos si Atsuyoshi Koike, punong ehekutibo ng Rapidus at beteranong inhinyero ng chip, at malinaw ang mensahe niya tungkol sa pandaigdigang pakikipagtulungan at pangangailangang kumilos agad.

Bago ilahad ang kanyang mga pahayag, mahalagang tandaan ang kanyang papel. Pinamumunuan ni Koike ang Rapidus at pinangasiwaan niya ang proyekto sa Chitose mula nang magsimula ito. Binigyang-diin niya kapwa ang bilis ng pag-unlad at ang halaga ng pakikipagtulungan sa mga may hawak ng teknolohiya sa ibang bansa.

Matagumpay naming nagawa sa Japan ang unang 2 nm prototype, sa bilis na hindi pa nararanasan sa Japan at sa buong mundo.

Binigyang-diin din ni Koike kung paano nakatulong ang mga pakikipagsosyo para mabilis kumilos ang grupo at kung bakit nais niyang makipagkumpitensya sa mabilis na pasadyang produksyon sa halip na sa dami lamang ng nagagawa.

Mahalaga ang pakikipagtulungan sa mga pandaigdigang kompanya upang makuha ang ganitong antas ng teknolohiya. Bilis ang aming kalamangan: kaya naming gumawa at maghatid ng mga chip nang tatlo hanggang apat na beses na mas mabilis kaysa kaninuman.

Hindi sapat ang ambisyon para matiyak ang tagumpay. Kailangan pa ring lumipat ang kompanya mula sa pagpapatunay na gumagana ang isang device sa pilot line tungo sa matatag na maramihang produksyon, isang hakbang na naging hamon sa maraming bagong kakompetensiya noon.

Bakit angkop ang Hokkaido sa makabagong paggawa ng chip

Mahalaga ang lokasyon para sa isang makabagong pabrika ng chip. Maraming bentaheng paulit-ulit na itinuturo ng mga ehekutibo at opisyal sa Hokkaido. Sagana sa tubig ang isla, malamig ang klima kaya nakatutulong ito sa pagpapalamig ng mga data center at pasilidad, at malawak ang mga lupang maaaring paunlarin kumpara sa masisikip na lungsod. Malaki rin ang potensiyal nito sa renewable energy mula sa hangin, tubig, at araw, na sa paglipas ng panahon ay maaaring makatulong na tumbasan ang malaking konsumo sa kuryente ng paggawa ng chip.

Sinusuportahan ng mga patakaran ang likas na mga kalamangan ng lugar. Nanawagan ang Semiconductor and Digital Industry Promotion Vision ng prefecture na bumuo ng magkakaugnay na sentrong makaaakit ng mga mamumuhunan at magpapalaganap ng mga benepisyo sa buong rehiyon. Sinusundan na ng mga supplier ang Rapidus patungong Chitose. Kabilang ang ASML, Tokyo Electron, Applied Materials, at Lam Research sa mga nangungunang kompanya ng kagamitan at materyales na nagsimulang magtatag ng lokal na operasyon upang maglingkod sa bagong pabrika. Nakikipagtulungan ang imec at iba pang kasosyo sa pananaliksik sa mga unibersidad at sentro ng pagsasanay upang maglinang ng mga manggagawa at magpasimula ng magkasanib na proyekto.

Kapansin-pansin na sa paligid ng pasilyo patungo sa paliparan ang lumalaking pangangailangan para sa mga bihasang manggagawa, pabahay, serbisyo, at logistik. Gumagawa ang mga tagaplano ng lungsod sa Chitose ng mga tirahan at ugnayang pangtransportasyon, habang naghahanda ang mga negosyo mula sa konstruksyon hanggang sa mga restawran para sa pagdagsa ng mga inhinyero, teknisyan, at kanilang mga pamilya.

Usapin ng pondo

Malaki ang ginagastos ng Japan upang maibalik sa bansa ang makabagong produksyon ng semiconductor. Higit pa sa iisang pabrika ang saklaw ng pagsisikap na ito. Kabilang dito ang mga subsidiya para sa mga lokal at dayuhang tagagawa, mga programa sa pananaliksik, at mga bagong batas na nakasentro sa seguridad sa ekonomiya. Gayunman, napakalaki sa anumang pamantayan ng gastos sa paghabol sa mga nangungunang teknolohiya.

Magkano ang kakailanganin

Tinataya ng industriya na mangangailangan ang Rapidus ng humigit-kumulang 5 trilyong yen upang pondohan ang pagsisimula ng maramihang produksyon. Umaabot na sa bilyun-bilyong dolyar ang suporta ng pamahalaan, at inanunsiyo ang karagdagang mga pakete para sa AI at semiconductor noong huling bahagi ng 2024. Ayon din sa mga ulat, plano ng Tokyo na maglaan pa ng 100 bilyong yen sa piskal na 2025, na gagawin sanang mayoryang shareholder ang estado habang pinabibilis nito ang pambansang pagsisikap na palakasin ang kapasidad sa loob ng bansa. Nagbabago man sa bawat badyet ang eksaktong paghahati sa mga grant, insentibo sa buwis, at garantiya, nananatiling pareho ang direksiyon: mas malaking suporta ng pamahalaan upang pasimulan sa Japan ang nangungunang produksyon.

Pampublikong pondo at mga hakbang sa patakaran

Kaakibat ng mga subsidiya ang mga hakbang sa patakaran. Layunin ng balangkas ng Economic Security Promotion ng Japan na tiyakin ang mahahalagang supply chain. Itinalaga ng estado ang mga kompanyang gaya ng ROHM bilang mga tagapagbigay ng mahahalagang produkto at nagbigay ito ng suporta sa mga nangungunang tagagawa ng memory tulad ng Micron para sa pagpapalawak ng pasilidad sa Hiroshima. Kabilang sa iba pang hakbang ang pagpopondo sa pananaliksik sa pamamagitan ng Leading edge Semiconductor Technology Center at mga insentibo upang makahikayat ng dayuhang pamumuhunan. Kasabay nito, sinuportahan ang TSMC sa pagtatayo ng mga bagong pasilidad sa Kumamoto, na gumagawa na ng mga 12 hanggang 28 nm device at nagtatayo ng ikalawang pabrika na inaasahang magsisimula ng operasyon bandang 2027.

Binabawasan ng suporta ng pamahalaan ang paunang panganib para sa Rapidus, ngunit hindi nito inaalis ang pangangailangan sa malaking pribadong pamumuhunan o sa disiplina para makakuha at mapanatili ang mga customer. Nag-aalala ang mga kritiko sa walang katapusang pagdepende sa mga subsidiya. Ayon naman sa mga tagasuporta, lalo pang mahuhuli ang bansa kung hindi ito maglalaan ng tiyak na pondo. Nakadepende ang magiging resulta sa bilis ng Rapidus sa paggawa ng maaasahan at mataas ang yield na mga produkto mula sa mga prototype na pagkakatiwalaan ng mga customer.

Karera sa teknolohiya ng 2 nm

Ang pangunahing target ng Rapidus ay 2 nm, kaya makakaharap nito ang mga kakompetensiyang nangunguna sa mundo. Makakatulong ang pag-unawa sa kahulugan nito upang maipaliwanag kapwa ang pananabik at ang hirap ng gawain.

Ano ba talaga ang ibig sabihin ng 2 nm

Mga katawagang ginagamit sa industriya ang mga pangalan ng process node gaya ng 7 nm, 3 nm, o 2 nm. Hindi na tumutugma ang mga ito sa iisang pisikal na sukat sa isang chip. Sa halip, tinutukoy ng mga ito ang isang henerasyon ng teknolohiya sa proseso na may mas maliliit na bahagi, bagong disenyo ng transistor, at mas siksik na wiring. Sa antas na ito, gumagamit ang mga nangungunang foundry ng gate-all-around transistor, kung saan napalilibutan ng gate ang channel sa maraming panig upang mapahusay ang kontrol at mabawasan ang pagtagas ng kuryente. Maaari itong maghatid ng mas mataas na performance at mas mababang konsumo ng kuryente sa parehong bilis ng orasan kumpara sa mga naunang node.

Bakit mahalaga ang EUV

Kailangan ang extreme ultraviolet lithography upang sumulong sa mga node na ito. Gumagamit ang EUV ng liwanag na mas maikli ang wavelength kaysa sa deep ultraviolet na kagamitan ng mga naunang henerasyon. Dahil dito, mas tumpak na maitatakda ang mga napakaliit na bahagi. Tanging ASML lamang ang gumagawa ng mga EUV scanner. Dinisenyo ang modelong NXE:3800E na kinabit ng Rapidus para sa mataas na kapasidad sa mga pinaka-advanced na logic node. Milestone na mismo ang pagkakabit at pagpapagana sa isa sa mga komplikadong makinang ito dahil nangangailangan ito ng mga espesyal na kasanayan, napakalinis na kapaligiran, at mahigpit na koordinasyon sa dose-dosenang supplier.

Yield ang pinakamahirap na hamon

Pinatutunayan ng paggawa ng gumaganang device sa pilot line na kayang gumana ang kabuuang proseso. Iba ang maramihang produksyon. Kailangang makapaghatid ang mga foundry ng libu-libong wafer bawat buwan na may mataas na yield, ibig sabihin, malaking bahagi ng mga chip sa bawat wafer ang nakatutugon sa mahihigpit na target sa performance at pagiging maaasahan. Nangangailangan ng panahon, puhunan, at paulit-ulit na pakikipag-ugnayan sa mga customer ang pagpapataas ng yield. Malawak ang karanasan ng TSMC at Samsung sa bahaging ito, isa sa mga dahilan kung bakit nangingibabaw sila sa mga nangungunang node. Kailangang mabilis na mapahusay ng Rapidus ang pagkontrol sa proseso, pagbabawas ng depekto, at tuloy-tuloy na paggana ng kagamitan upang makipagkumpitensya.

Nagbabago rin ang mapa ng kompetisyon. Sinimulan na ng TSMC ang maagang gawain sa 2 nm at patuloy na pinauunlad ang 3 nm. Ipinahihiwatig ng Samsung ang sarili nitong iskedyul para sa 2 nm. Itinutulak naman ng Intel ang prosesong Intel 18A, na madalas ilarawan sa industriya bilang nasa antas na humigit-kumulang 1.8 nm, bagaman iba ang sistema nito sa pagpapangalan. Sa madaling sabi, mahigpit ang karera at taun-taon pang pinauunlad ng maraming nangungunang kompanya ang kanilang mga proseso.

Mga customer, kakompetensiya, at estratehiya

Kasinghalaga ng pagtatayo ng pabrika ang pagkuha ng mga customer. Matagal nang may ugnayan ang TSMC at Samsung sa mga gumagawa ng telepono, kompanya ng cloud service, at mga taga-disenyo ng chip. Hinuhubog ng mga pakikipagsosyong ito ang mga desisyon sa disenyo at maging ang magkakasamang pagpapaunlad sa iisang lugar, kaya mahirap palitan ang mga dati nang nangunguna ng isang bagong kakompetensiya.

Ayon sa Rapidus, makikipagkumpitensya ito sa bilis at pagtutok sa customer, at mag-aalok ng mabilis na pasadyang produksyon para sa mga kliyenteng nais ng makabagong logic na iniangkop sa kanilang pangangailangan. Maaaring maging kaakit-akit ang paraang ito sa mga tagagawa ng sasakyan at kompanyang industriyal sa Japan na nagnanais ng mas tiyak na lokal na suplay matapos ang mga kakulangan nitong mga nakaraang taon. Maaari rin itong makahikayat ng mga taga-disenyo ng AI chip na nangangailangan ng mabilisang pagbabago sa mga unang siklo ng produkto. Upang maitatag ang mga ugnayang ito, nagbukas ang Rapidus ng tanggapan sa United States at nagdaos ng mga pagtitipon para sa mga customer sa Hokkaido noong 2025 upang ipakita ang progreso at makipag-ugnayan sa mga potensiyal na kliyente.

Samantala, nagsisimula nang sumigla ang iba pang bahagi ng ekosistema ng chip sa Japan. Pinalawak ng Kioxia ang mga pasilidad nito sa Yokkaichi at Kitakami sa suporta ng Tokyo. Nagtayo ang Toshiba ng bagong pabrika sa Ishikawa. Nagdaragdag ng kapasidad ang Micron sa Hiroshima sa tulong ng mga subsidiya na nagkakahalaga ng bilyun-bilyong dolyar. Nagtatayo naman ang Samsung ng sentro ng pananaliksik at pagpapaunlad sa Yokohama. At ang presensiya ng TSMC sa Kumamoto ay nakapagdulot na ng pagdami ng mga supplier, pagtaas ng sahod, at pagpapahusay ng lokal na imprastraktura sa Kyushu, na nagpapatibay sa ideyang kayang makahila ng mas malawak na kumpol ng industriya ang isang pabrika.

Mga manggagawa at komunidad

Hindi kayang gumawa ng chip ng mga makina lamang. Kailangan ng bagong pabrika ng libu-libong bihasang manggagawa, mula sa mga inhinyero ng proseso at teknisyan ng kagamitan hanggang sa mga pangkat sa pasilidad, kaligtasan, at logistik. Mahigpit ang merkado ng paggawa sa sektor ng semiconductor sa Japan, at tinatayang magkukulang ng sampu-sampung libong inhinyero sa susunod na ilang taon. Kailangang hikayatin ng Hokkaido ang mga bihasang manggagawa na lumipat sa hilaga at manatili roon.

Pagsasanay at edukasyon

Nakikipagtulungan ang Rapidus sa Hokkaido University at iba pang paaralan upang bumuo ng tuloy-tuloy na daluyan ng mga magiging empleyado. Kabilang sa pambansang plano ang Leading edge Semiconductor Technology Center, na nag-uugnay sa pananaliksik at pagsasanay sa industriya. Planong mag-alok ng mga kursong ituturo ng mga eksperto upang pabilisin ang paglinang ng kasanayan sa lithography, etching, deposition, metrology, packaging, at telekomunikasyon. Para ang mga programang ito sa mga bagong graduate at manggagawang nasa kalagitnaan na ng karera na lilipat mula sa mga kaugnay na larangan.

Imigrasyon at pabahay

Kinikilala ng mga pinuno ng kompanya na kakailanganin nilang kumuha ng mga dayuhang espesyalista upang matupad ang ambisyosong mga iskedyul. Sensitibo pa rin itong usapin sa isang bansang kakaunti ang suporta ng publiko sa malawakang pagpasok ng mga manggagawa mula sa ibang bansa. Naghahanda ang mga lokal na awtoridad sa Chitose ng pabahay at serbisyong pangkomunidad para sa mga darating na manggagawa at kanilang mga pamilya. Mahalaga ang koordinasyon sa mga paaralan, transportasyon, at pasilidad kung nais ng rehiyon na manatili roon ang mga manggagawang ito sa mahabang panahon.

Isa ring salik sa pagkuha ng manggagawa at pagpapatakbo ang kuryente. Malaki ang konsumo ng kuryente ng mga makabagong pabrika at mahigpit ang hinihinging kalidad nito. Lumalago ang pinaghalong enerhiya ng Hokkaido mula sa tubig, hangin, at araw, at nagpapatuloy ang mga talakayan kung paano matitiyak ang matatag na suplay ng pangunahing kuryente para sa pasilidad na hindi kayang tumigil sa operasyon. Kabilang sa mga praktikal na hamong kailangang lutasin ang pagpaplano sa enerhiya sa rehiyon, kasabay ng pagkuha at pagsasanay ng mga manggagawa.

Heopolitika at seguridad ng supply chain

Nasa sentro ng estratehikong kompetisyon ang mga semiconductor. Pinagsasama ng pagsisikap ng Tokyo ang mga layuning pang-ekonomiya at pambansang seguridad, kabilang ang hangaring bawasan ang panganib na maputol ang suplay ng chip dahil sa mga tensiyong pampolitika o militar. Lalong tumutok ang pansin sa pagkakaiba-iba ng mga lokasyon dahil sa mga pangamba sa krisis sa Taiwan Strait. Nakahanay ang Japan sa mga kasosyo nito sa United States at Europa sa pagpapatupad ng mga kontrol sa pag-export ng mga pinaka-advanced na kagamitan. Mahigpit din itong nakikipagtulungan sa mga sentro ng pananaliksik at kompanya sa Amerika at Europa upang magbahagi ng kaalaman at bumuo ng mas matatag na supply chain.

Nananatiling malakas ang posisyon ng Japan sa mga materyales, espesyalisadong kemikal, at kagamitan sa paggawa ng chip sa pamamagitan ng mga kompanyang gaya ng Tokyo Electron, Shin Etsu, at JSR. Sa pagdaragdag ng makabagong produksyon ng logic sa mga kalakasang ito, umaasa ang mga tagapagpatupad ng patakaran na makabuo ng lokal na merkadong susuporta sa lokal na disenyo at pagmamanupaktura habang nananatiling malapit ang ugnayan nito sa mga merkado ng mga kaalyado.

Ano ang susubaybayan sa susunod

Ipapakita ng susunod na dalawang taon kung kayang palawakin ang pusta ng Hokkaido mula sa pangako tungo sa produksyon. Kabilang sa mahahalagang milestone ang patuloy na pagkakabit at pagsusuri sa mga kagamitan sa proseso sa IIM 1, tuloy-tuloy na produksyon mula sa pilot line, at unang paghahatid ng mga prototype chip sa mga customer na nagbabayad. Bantayan kung tumataas ang yield at kung may mahahalagang kliyenteng nangakong uulit ng mga order.

Mananatiling pangunahing usapin ang pagpopondo. Naghahanda ang pamahalaan ng karagdagang suporta, at mas malaki ang magiging papel ng pribadong puhunan kung matutupad sa iskedyul ang mga teknikal na milestone. Ipapakita ng bilang ng mga manggagawa sa Chitose at bilis ng pagkuha ng empleyado sa mga unibersidad at sentro ng pagsasanay kung lumiliit na ang kakulangan sa talento. Magiging bahagi rin ng mga lokal at pambansang talakayan ang pagpaplano ng enerhiya upang matiyak ang matatag at de-kalidad na suplay ng kuryente sa Hokkaido.

Sa ibang bahagi ng Japan, nakatakdang magsimula ng operasyon bandang 2027 ang ikalawang pabrika ng TSMC sa Kumamoto. Magkasabay ang iskedyul nito at target na maramihang produksyon ng Rapidus, kaya masusubok kung kayang suportahan ng Japan ang maraming sentro ng paglago sa makabagong pagmamanupaktura nang sabay-sabay. Kung mabubuo ang epekto ng kumpol ng industriya, maaari nitong baguhin ang mga ekonomiya ng rehiyon sa Kyushu at Hokkaido.

Mahahalagang Punto

• Nagkabit na ang Rapidus ng EUV scanner sa Chitose, nagsimula ng pilot line, at napatunayan ang paggana ng 2 nm prototype device.
• Target ng kompanya ang maramihang produksyon sa 2027, kung kailan makikipagkumpitensya ito sa TSMC at Samsung sa nangungunang antas ng node.
• May malawak na lupain at sapat na tubig ang Hokkaido, malamig ang klima, at lumalago ang renewable energy nito, kaya naaakit sa rehiyon ang mga supplier tulad ng ASML at Tokyo Electron.
• Malaki ang pangangailangan sa pondo, humigit-kumulang 5 trilyong yen para sa maramihang produksyon, at planong maglaan pa ng pamumuhunan at suporta sa patakaran ang estado.
• Itinatambal ng Japan ang mga subsidiya sa pananaliksik at pagsasanay sa pamamagitan ng Leading edge Semiconductor Technology Center upang tugunan ang malaking kakulangan sa mga bihasang manggagawa.
• Ipinakikita ng mga pabrika ng TSMC sa Kumamoto at pagpapalawak ng Micron, Kioxia, Toshiba, at Samsung ang mas malawak na pagbuhay sa aktibidad ng semiconductor sa Japan.
• Pangunahing nagtutulak sa pagsisikap ang heopolitika at seguridad sa ekonomiya, habang naghahangad ang Tokyo ng matatag na supply chain kasama ang United States at Europa.
• Nakadepende ang progreso mula 2025 hanggang 2027 sa pagtaas ng yield, mga pangako ng customer, paglago ng bilang ng mga manggagawa, at matatag na kuryenteng kailangan sa tuloy-tuloy na operasyon ng pabrika.