日本制定《半导体数字产业战略》

张丽娟，刘亚坤

（1.中国科学技术信息研究所；2.北京海关）

2021年6月，日本政府对半导体、数字基础设施及数字产业做出综合部署，制定了以扩大国内半导体生产能力为目标的《半导体数字产业战略》。根据这一战略，日本将：加强与海外合作，联合开发先进半导体制造技术，确保生产能力；加大数字领域投资，强化逻辑半导体设计与开发能力；促进绿色创新；优化国内半导体产业布局，增强产业韧性。

随着数字化时代的到来，半导体成为推动数字化发展的基础性产品，被广泛应用于智能手机、电脑、电源模块、5G基础设施等领域。未来，半导体将在5G及后5G基础设施、自动驾驶、工厂自动化等领域具备更加广阔的前景。当前，随着中美战略竞争的不断加剧，半导体已不仅是产业领域问题，更是事关国家安全。由于美国不断加强技术封锁，各国优先应用本国自主技术将是必然趋势。此外，全球半导体生产制造主要集中于中国台湾地区和韩国，二者占比超过70%，半导体代工的地缘政治风险也在不断加大。

日本曾是半导体研发及生产制造强国，在20世纪80年代后期日本在全球半导体市场所占份额超过50%，但在激烈竞争中不断萎缩，近年来已降至10%左右，且大多数日本企业仅能生产低端半导体产品。为此，日本经济产业省于2021年6月4日出台《半导体数字产业战略》，旨在摆脱“失落的三十年”，提升本国半导体生产制造能力。日本将重点支持的半导体领域包括：中高端逻辑半导体、微处理器、存储器（DRAM、NAND）、功率半导体、传感器、模拟半导体、半导体生产制造“后期处理技术”（如3D封装）。为实现上述目标，日本提出四大方面的具体措施。

一、加强先进半导体制造技术开发，保障生产能力

日本在半导体制造设备及材料、数字领域投资方面具有优势。从战略角度来看，日本应与国外先进晶圆代工厂商合作研发，巩固半导体制造设备及材料领域核心技术。主要措施包括：

一是支持先进半导体研发与实证。日本将通过实施小型化工艺技术开发项目（More Moore，如晶体管小型化）以及3D工艺技术开发项目（More than Moore，如逻辑、存储、传感等多个芯片的三维集成），推动日本国内制造设备和材料产业相关部门与国外晶圆代工厂商合作，共同开展先进逻辑半导体制造技术研发，并尽快实现在日本建成先进半导体量产工厂。

二是开展半导体制造设备与材料先导研究。2020年代后期，日本将大力支持半导体制造设备及材料先导研究（英文为Pilot Study，可称之为“预试验”研究，旨在为后续大型研究提供依据）和敏感技术（涉及军事用途的尖端技术以及可转化为军事用途的民用技术的总称）开发。具体来看，将在材料创新的基础上，灵活应用先进半导体前端制造工艺中的材料（如纳米半导体材料、配线材料、绝缘材料）、后端处理过程中的材料（如密封剂、晶圆凸块、3D封装基板）、碳纳米管等，并通过加强与设备制造厂商的合作，开发新一代创新型存储器，推动其社会应用。

三是加大开放创新。为系统、高效地推进小型化工艺技术开发项目和3D工艺技术开发项目，日本将委任产业技术综合研究所（AIST，是日本最大的国立研究机构，定位于连接从基础研究到新产品开发的全周期研究，是大学与产业界之间的“桥梁”）牵头并领导筑波创新园区（TIA）成员单位（国立物质与材料研究机构、筑波大学、高能加速器研究机构、东京大学、东北大学）组建联盟，共同构建并使用技术开发和测试平台。同时，日本将加强与美国、欧洲、中国台湾等国家和地区的合作，推动开放创新发展。

二、加大数字领域投资，强化逻辑半导体设计与开发能力

未来，随着5G、人工智能、物联网等基础性数字技术的发展，有必要针对自动驾驶、工厂自动化、智能城市等应用场景进行逻辑半导体设计与研发。同时，要一体化推进数字领域投资与数字化转型相关举措，扩大新兴产业对逻辑半导体的需求。主要举措包括：

一是大力支持应用于新一代数字技术重要应用场景的半导体技术开发，并着力实现超低延迟、多接口集成等性能。

二是加强与国内外用户、科研机构合作开发半导体技术。在半导体技术开发过程中，要以实现虚拟空间与现实空间深度融合为基础，与最终用户、科研机构等共同开发新兴数字产业所需的半导体技术。主要研发方向包括：融合半导体技术（CPU、存储器等）与光电集成技术（光电混合装置）进行系统级开发，以构建基于高性能计算、人工智能等技术的新一代高性能、低耗电数据中心；开发能够兼容软件设计、半导体设计和光电集成技术的架构，以优化电动汽车及联网汽车传感器中的计算程序；开展人工智能逻辑半导体研发，以支持自动驾驶、工厂自动化、物联网、医疗保健等领域的应用场景。

三是构建半导体创新技术研发基地，提升逻辑半导体设计能力。首先，构建半导体线路设计与验证环境，提供人工智能半导体研发所必须的共性基础技术，加速人工智能半导体研发。其次，构建基于RISC-V架构（是基于精简指令集RISC原则的开源指令集架构，可以自由地用于任何目的，并允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件）和电子设计自动化（EDA）工具的开发平台，并开发3D封装技术。再次，大力支持利用自旋电子技术进行半导体设计、验证及系统级开发。

三、促进绿色创新

随着数字技术的发展和应用，数据处理量将快速上升，预计到2030年电力消费将会大增。在“碳中和”目标的压力之下，开发节能且性能强大的半导体器件将是当务之急。主要措施包括：

一是开发绿色技术。首先，大力支持节能环保的功率半导体的研发。具体而言，要提高原有硅基功率半导体的性能，同时加大创新型材料（如碳化硅、氮化镓、氧化钾）的应用，提高新一代功率半导体的性能。其次，开发分散处理数据的软件技术，通过传感技术、数据收集技术与处理分散数据的边缘计算技术的融合，实现传感器就近处理数据，减少通信数据量，进而实现云数据中心和边缘服务器的最优数据处理组合。

二是开发光电混合处理技术，即开发芯片内置光电转换基板技术，进一步实现数据中心服务器以及汽车等设备芯片的节能环保。

四、优化半导体产业布局，增强产业韧性

除逻辑半导体外，日本虽然在内存、传感器、功率半导体等领域拥有具有国际竞争力的半导体制造厂商，但在全球半导体市场及各国产业政策竞争日趋激烈的大背景下，日本必须制定强有力的应对策略，否则其半导体产业将会陷入困境。为加强各半导体制造厂商之间的合作，日本政府将提供金融、税制及政策层面的系统性支持，促进半导体产业规模扩大与重组，并进一步加强先进技术研发。主要措施包括：

一是构建牢固且稳定的供应链。日本政府将：灵活应用供应链补贴，保障日本国内制造设备、材料与零部件等半导体产业供应链上重要产品的生产；加强与海外企业合作，支持在日本国内建设中高端逻辑半导体生产基地，满足汽车、工程机械、家用电器等行业的需求；重组国内现有的半导体厂商，综合利用研发税制、投资促进税制及金融支持等手段扩大相关企业在微处理器、存储器、传感器、功率半导体、模拟半导体领域的设备投资，增强制造能力，并通过提供代工服务激发企业活力，保障半导体稳定供给。

二是共享半导体领域的技术研发目标。日本政府将委任产业技术综合研究所制定半导体、材料与设备领域的技术战略，并通过规划技术路线图，实现产学官三方目标共享。

三是完善半导体研究环境，培养相关人才。日本政府将：构建从技术开发到技术评估、验证的基地；实现纳米技术平台、先进材料研究基础设施等机构最先进研究设备共享共用；建立全国机制共享共用专有技术及工艺数据；加强新一代年轻技术人员培养，做好技术传承，维持并提升日本半导体产业的竞争力。

四是加强国际合作。日本政府将：立足半导体供应链的复杂性，加强与美国、欧洲国家在提高半导体生产与供应能力方面开展战略合作；构建能够实现信息共享的国际合作框架，在发生影响半导体生产与供应的突发状况下，通过国际合作，将影响降至最小；加强日本国内半导体研发基地与世界研发创新基地的合作，携手推动新一代半导体研发。