Nejpokročilejší technologie výroby čipů jsou s posledních letech doménou TSMC a Samsungu, zatímco někdejší lídr Intel se po své táhlé 10nm krizi stále teprve snaží je dohonit (a o kus vzadu se také snaží o samostatnost Čína s továrnami SMIC). Stalo se ovšem něco nečekaného – do této soutěže se pokusí vstoupit úplně nové jméno, s kterým se do oboru špičkové křemíkové litografie chce probít Japonsko.
Společnost Rapidus byla založena v srpnu 2022 osmi iniciátory a investory představujícími různé technologické nebo finanční mocnosti Japonska. Stojí za ní Sony, NEC, Kioxia, Toyota, NTT, Denso, MUFG Bank a Softbank. Tento krok následoval poptávku po snaze dostat zemi zpět na špičku polovodičového průmyslu i na straně japonské vlády. V Japonsku stejně jako v USA došlo k určitému „probuzení“ ohledně strategického významu těchto technologií a významu, který má samostatnost a soběstačnost v této oblasti pro budoucí ekonomiku.
A Rapidus si vytyčil extrémně ambiciózní cíl: firma chce v Japonsku vybudovat schopnost vyrábět nejprve 2nm čipy a poté pokračovat dalšími generacemi, pracovně označenými jako 1,4nm a 1nm. Ohledně 1,4nm technologie to firma údajně vidí docela optimisticky, zatímco u 1nm předpokládá, že půjde o značně náročný úkol. Všechny tyto technologie už budou na principu EUV a mají se na nich vyrábět běžné logické čipy obecného určení. Nepůjde tedy o nějaké okrajové specializované technologie.
Výrobní proces 2nm třídy zatím na světě nikdo nemá, TSMC a Samsung ho chtějí rozběhnout zřejmě v roce 2025, či možná spíš 2026. Intel by chtěl mít 2nm a 1,8nm proces v roce 2024, ale teprve uvidíme, zda jeho číslování trošku nepředbíhá realitu. Zatímco proces Intel 7 je zřejmě skutečně srovnatelný se 7nm od TSMC či Samsungu, u těchto technologií Intel 20A a 18A už to tak být nemusí. Původně šlo zřejmě o 5nm a 5nm+ technologii, čemuž by po přečíslování asi spíše sedělo označení 3nm proces. Každopádně Rapidus bude coby nováček stát před ještě těžším úkolem, než má Intel.
IMEC a IBM
Nezačíná však s úplně prázdnýma rukama. Spolupracovat na těchto výrobních procesech bude s IMEC, což je firma dlouhodobě vyvíjející různé přístroje a technologie pro pokročilou polovodičovou technologii. Druhým významným partnerem je IBM, které bude firmě licencovat své polovodičové technologie. Jak si možná vzpomínáte, už před lety prezentovalo svůj vlastní výzkum technologií pro 2nm polovodičovou výrobu, ačkoliv už vlastní továrny nemá. Je trošku otázka, zda jeho vývoj tedy může být použitý pro ekonomicky rentabilní nasazení (GlobalFoundries k tomu zřejmě nepomohl). Ale každopádně je know-how IBM jeden z triků, které Rapidus využije k tomu, aby mohl za jízdy naskočit do velmi rychle jedoucího vlaku, kterým tento obor je.
Wafer obsahující 2nm čipy vyrobené IBM (zdroj: IBM)Zapojením IBM má projekt Rapidus také americkou stopu. Před založením firmy spolu vlády obou zemí o polovodičové samostatnosti jednaly, takže nejde o aktivitu, kterou by Japonci začali zcela na vlastní triko, ale zřejmě je za ní i určitá spojenecká koordinace.
Rapidus zatím pracovně doufá, že se mu podaří rozjet prototypovou výrobní linku v první polovině roku 2025. Ta by již měla pracovat s oním 2nm výrobním procesem, ale sériová komerční výroba by pak běžela až od roku 2027. Je ale dost pravděpodobné, že reálně vše nabere zpoždění (a to ještě předpokládáme, že se technologii opravdu podaří vyvinout, dokončit a uvést do provozu a vše neselže a nevyšumí).
Šéf Rapidu Acujoši Koike sdělil webu Nikkei, že Rapidus bude asi nejčastěji vyrábět akcelerátory a další čipy pro AI a HPC procesory – mohlo by jít například o superpočítačové procesory od Fujitsu a další podobné speciální zakázky. Coby lokální zdroj budou pak továrny asi používané také pro různou strategickou a obrannou výrobu. Produkce má tedy mít aspoň z části specifická určení, takže firma bude mít určité niky, v kterých ji nebude TSMC tolik agresivně ohrožovat, byť určitý překryv trhů, a tedy konkurování nastane.
Rapidus také nepředpokládá, že by konkuroval škálou výroby TSMC (což je si takřka nemožné) a asi ani Samsungu, ale bude se snažit poskytnout jiné výhody, například rychlost výroby. Tím se asi míní doba, kterou zabere cyklus od startu příprav čipu po dostupnost hotových kusů, nebo trvání výrobního cyklu od objednávky a začátku zpracování waferů ke konečnému výstupu.
Výroba čipů v továrně (zdroj: AMD)První továrna firmy Rapidus bude budována v Čitose na ostrově Hokkaidó (podprefektura Išikari), měla by být umístěna blízko Nového letiště Čitose. Firma nedávno oznámila, že dokončila přípravy pro svůj první EUV stroj (zřejmě v jiné výzkumné lokalitě) a chystá pořízení druhého. Firma údajně očekává, že bude pro 2nm technologii zaměstnávat asi 500 inženýrů, což má být relativně nízký počet díky plánované silné automatizaci. Bez ní by prý bylo třeba zhruba dvakrát větší množství. Výstavba továren samozřejmě bude finančně náročná, japonská vláda už v dubnu oznámila, že ji podpoří subvencí ve výši 260 miliard jenů (41 miliard Kč, 1,74 miliardy €).
Rapidus to nebude mít snadné
Na to, jak to dopadne, jsme celkem napnutí. Pokud by se firmě Rapidus opravdu podařilo prorazit, bylo by to něco nevídaného. Ze soutěže o nejmodernější výrobní procesy doteď firmy jen odpadávaly. S každou generací nový proces zvládlo méně a méně společností kvůli technologické i finanční náročnosti. Doteď se proto spíš předpokládalo, že vstup nového hráče by byl enormně obtížný, a je tedy nepravděpodobný.
Přehled toho, jak v jednotlivých generacích výrobních procesů postupně odpadávali polovodičoví výrobci. Graf není úplně aktuální, IBM a ST Microelectronics skončily na 14 nm a GlobalFoundries nyní také, když zrušilo svůj 7nm proces. SMIC se ale dostala na 28nm a 14nm generaci a chystá 7nm proces, byť s mnohaletým skluzem za předními výrobci. UMC se také ještě dostalo až na 14nm FinFETový proces (zdroj: Universita di Bologna & STMicroelectronics)Ale tím, jak se v poslední době opět začalo hledět na bezpečnostní a strategické ohledy těchto technologií, je prostor pro tyto projekty nyní větší, protože už se nehledí jenom na nejnižší cenu.
Na druhou stranu je ale pravda, že Rapidus asi nezačíná úplně na zelené louce, ale spojuje know-how různých japonských společností, které už polovodičové programy mají, byť samy o sobě ne tak pokročilé. Možná by se v něm tedy dal vidět zárodek něčeho, jako je evropský výrobce Airbus, kterého také slepily dohromady různé evropské společnosti, ale stala se z něj skutečná elita. V případě 2nm polovodičové technologie ale tento úkol dost možná bude výrazně těžší.
