日本推动实现AI芯片自主
日本正以163亿美元押注，力图重夺全球半导体产业中的地位。政府近日批准向本土芯片代工初创企业Rapidus追加6315亿日元（40亿美元）补贴，这是其积极战略的一部分，目标是在日本境内生产全球最先进的人工智能处理器。这项计划的核心是富士通。这家拥有百年历史的科技集团正在研发一款尖端的1.4纳米AI推理芯片，计划由Rapidus在北海道的新工厂于本十年末投产。
在地缘政治紧张局势加剧、供应链脆弱性日益凸显之际，该项目是东京迄今为止降低对台积电（TSMC）等外国供应商依赖的最大胆尝试。经济产业大臣赤泽亮正近日在北海道出席Rapidus活动时强调了这一战略要务。
一家企业无论拥有多么出色的技术，如果找不到愿意使用这项技术的客户，其业务就会失败。
赤泽解释说，政府支持旨在帮助Rapidus创造需求、争取客户，而不只是依靠公司自身的营销努力。这反映出政府认识到，制造能力需要一个稳健的生态系统，其中包括愿意押注尚未经过验证的代工技术的本土芯片设计企业。
1.4纳米技术挑战
富士通计划研发的神经处理器（NPU）瞄准了一个目前全球尚无量产先例的制程节点。1.4纳米代表继2纳米技术之后的下一个前沿领域，将采用环绕栅极（GAA）晶体管架构，有望大幅提升能效和计算密度。台积电和三星正竞相推进2纳米量产，而富士通与Rapidus则希望在专门用于AI推理的领域跃进至1.4纳米。
训练芯片与推理芯片的区别在这里至关重要。英伟达的图形处理器（GPU）主导着AI训练，也就是教大型语言模型识别模式的过程。但推理，即部署训练好的模型进行预测或决策，则需要不同的架构。与通用GPU相比，神经处理器执行这些计算的效率更高，尤其适用于注重功耗和延迟的边缘计算及数据中心应用。NPU针对神经网络常见的矩阵乘法运算进行了优化，同时尽量减少GPU为保持灵活性所需的内存带宽和功耗开销。
富士通计划将这些NPU与基于Arm架构的Monaka-X中央处理器封装在同一集成设备中。Monaka-X是该公司现有144核Armv9数据中心芯片的升级版，目前采用台积电的2纳米制程制造。富士通希望到2029年将Monaka-X转至Rapidus的1.4纳米生产线，将CPU和NPU功能结合起来，用于其称为“富岳NEXT”的项目，即日本现役旗舰超级计算机的后继系统。这种集成可以减少独立芯片之间的数据传输，从而降低能耗并提升AI工作负载的处理速度。富士通还计划将加密技术直接嵌入这些处理器，在数据处理过程中保护敏感信息，以应对AI应用中日益受到关注的数据主权和安全问题。
Rapidus与本土代工押注
Rapidus成立于2022年，获得丰田、索尼和NEC等八家日本大型企业的支持。经历数十年衰退后，日本半导体制造能力复兴的重任落在了这家公司肩上。目前，该公司正在北海道千岁市建设首座晶圆厂IIM-1，目标是在2027财年下半年实现2纳米芯片量产。计划于2027年开始建设的第二座工厂将负责生产富士通AI芯片所需的1.4纳米芯片。
技术进展带来谨慎的乐观情绪。2025年7月，Rapidus宣布已在IIM-1厂启动2纳米GAA芯片原型制造。此后，该公司启用了后端原型生产线，并开放Rapidus Chiplet Solutions（RCS）先进封装设施，这对将多种处理器集成到单一封装中至关重要。毗邻晶圆厂的分析中心现已具备物理、环境和化学分析能力，有助于提高制造良率。
首席执行官小池淳义2月透露，Rapidus正与众多潜在客户积极洽谈，目标应用包括AI、机器人和边缘计算。
我们正与60多家潜在客户积极洽谈，芯片面向AI、机器人和边缘计算应用。
IBM和芯片设计初创公司Tenstorrent已成为首批2纳米产能的主要候选客户，而富士通则是东京寄望于验证该晶圆厂能力的本土核心客户。
为未来提供资金
支持这项计划的资金架构涵盖公共和私营部门。隶属于经济产业省的日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）预计将承担富士通NPU预估580亿日元（3.63亿美元）初期研发成本的约三分之二。这项补贴计划专门用于推动高能效AI半导体的研发和本土制造。
政府更广泛的承诺远不止富士通的具体项目。到2027年3月，Rapidus的公共和私人投资总额将达到2.6万亿日元（163亿美元），其中包括最近追加的6315亿日元补贴。日本计划到2030财年在芯片和AI领域投资超过10万亿日元（628亿美元），并将半导体列为国家安全指定关键产品。首相高市早苗强调，有必要加大对国家安全关键领域的投资，尤其是在日本寻求防范外部冲击和风险之际，例如近期地区紧张局势再度升温。
在最新一轮资金获批前，一个外部委员会对Rapidus位于北海道的晶圆厂进行了检查，并认可了其技术进展。这表明独立专家认为，该公司雄心勃勃的生产目标存在可行路径。
富士通的多线合作
尽管与Rapidus的合作强调技术独立，富士通并未将筹码全部押在本土能力上。该公司维持着复杂的国际合作网络，体现出实现半导体完全自主所面临的现实挑战。2025年10月，富士通宣布与英伟达合作，共同为日本数据中心开发AI芯片，目标是在2030年前完成相关工作；双方将富士通CPU与英伟达GPU连接在共享基板上。
此外，富士通还与AMD合作推进其他AI芯片项目。该公司目前的Monaka CPU依赖台积电的2纳米制程制造，这表明，即使日本正在打造本土替代方案，尖端技术仍离不开台湾和其他成熟制造中心。这种双轨策略使富士通能够保持竞争力，同时培育可能需要数年才能成熟的本土能力。
“富岳NEXT”超级计算机项目正是这一策略的体现。该系统计划于2030年前后投入运行，目标性能较现役“富岳”提升100倍，届时很可能会结合多种处理器技术。尽管Monaka-X CPU可能由Rapidus的1.4纳米生产线制造，但该系统几乎肯定也会采用国际供应商的GPU及其他加速器，以实现其计算目标。
构建更广泛的生态系统
富士通并非Rapidus唯一的客户，但就技术雄心而言，它是最重要的客户。佳能已承诺使用Rapidus的2纳米制程订购用于数码相机和监控设备的图像处理半导体，目前试生产已经启动。日本IBM也获得NEDO支持，开发可能由Rapidus制造的高能效AI芯片；其中，IBM项目获拨款最多175亿日元，富士通项目则为585亿日元。
这一新兴生态系统并不局限于简单的制造合同。Rapidus已与IBM合作开发底层1.4纳米制程技术，借助这家蓝色巨人的研究能力加快进度。领先的电子设计自动化公司新思科技（Synopsys）也参与了佳能图像传感器的研发，这表明Rapidus正在构建基础设施，以支持复杂的多方半导体项目。
北海道成为活动中心也带来了地区经济影响。日本北部岛屿气候较凉爽，可降低晶圆厂的冷却成本；不过，在全球局势动荡之际，资源匮乏的日本能源成本仍在上涨。Rapidus押注政府支持、技术合作和地理优势相结合，能够克服在日本开展制造业务所面临的结构性挑战。
与行业巨头竞争
富士通和Rapidus面临的时间表十分紧迫。台积电已于2025年开始量产2纳米芯片，并与英伟达、苹果等AI行业巨头保持合作关系。英特尔已开始在其18A节点（大致相当于1.8纳米）量产，并推出采用该先进制程打造的Panther Lake处理器。Rapidus的目标是在2027年末实现2纳米量产，随后在2029年前后启动1.4纳米生产。
这一差距之所以重要，是因为半导体制造具有显著的网络效应。台积电在先进封装领域的先发优势、大规模生产经验和成熟的设计生态系统，构成了新进入者难以逾越的壁垒。良率，即每片硅晶圆上产出的功能芯片比例，往往决定项目在经济上是否可行。Rapidus新设的分析中心和诊断能力表明，该公司意识到了这些挑战，但能否在1.4纳米节点实现具有竞争力的良率仍未得到验证。
能源成本也带来额外难题。半导体制造需要消耗大量电力和水。日本的资源约束，以及中东局势动荡导致的材料成本上涨，可能使Rapidus处于不利地位，相较之下，在能源成本较低或供应链成熟地区运营的竞争对手更具优势。政府愿意补贴研发和生产成本，表明其认识到，仅靠市场力量无法建立本土制造能力。
要点
- 富士通正在研发一款用于AI推理的1.4纳米神经处理器，目标是在本十年末由Rapidus在北海道投产。
- 日本承诺到2027年3月向Rapidus提供总额163亿美元资金，其中包括近期追加的40亿美元补贴，专门用于支持富士通相关项目。
- 这款NPU将与富士通的Monaka-X CPU集成，用于数据中心和超级计算应用，包括计划于2030年推出的“富岳NEXT”系统。
- Rapidus计划于2027年末启动2纳米芯片量产，并在第二座晶圆厂于2029年前后开始生产1.4纳米芯片。
- 日本技术开发机构NEDO将为该AI芯片项目约3.63亿美元的初期研发成本提供约三分之二的资金。
- 富士通同时与英伟达和AMD保持合作，在推进本土自主的同时，继续获取国际尖端技术。
- 佳能和日本IBM是Rapidus的其他客户，表明本土半导体生态系统正迈出早期步伐。
