日本力推 AI 晶片自主
日本正押注 163 億美元，力圖重返全球半導體產業的重要地位。政府近日核准再提供 Rapidus 6,315 億日圓（40 億美元）補助。這家本土晶圓代工新創是日本積極推動在國內生產全球最先進人工智慧處理器策略的一環。這項計畫的核心是富士通，這家擁有百年歷史的科技集團正研發尖端的 1.4 奈米 AI 推論晶片，預計由 Rapidus 在北海道的新廠於本世紀末前投產。
在地緣政治緊張升高、供應鏈脆弱性日益凸顯之際，這項計畫是東京迄今最積極降低對台灣積體電路製造公司（台積電）及其他外國供應商依賴的嘗試。經濟產業大臣赤澤亮正近日在北海道出席 Rapidus 活動時，強調這項策略上的迫切性。
無論一家企業的技術多麼出色，如果找不到願意使用這項技術的客戶，業務終究會失敗。
赤澤說明，政府提供支持，是為了協助 Rapidus 開拓需求、爭取客戶，不只仰賴公司自身的行銷努力。這也反映出政府已意識到，製造能力需要健全的生態系統，並有本土晶片設計業者願意冒險採用尚未經市場驗證的晶圓代工技術。
1.4 奈米的技術挑戰
富士通規劃中的神經處理器（NPU），目標是採用目前全球尚無任何廠商量產的製程節點。1.4 奈米是繼 2 奈米技術之後的下一個前沿，採用全環繞閘極（GAA）電晶體架構，可望大幅提升能源效率與運算密度。台積電與三星正競逐 2 奈米量產之際，富士通與 Rapidus 則希望直接跨越至 1.4 奈米，專門用於 AI 推論工作。
訓練晶片與推論晶片的差異在此至關重要。輝達（Nvidia）的圖形處理器（GPU）主導 AI 訓練，也就是教大型語言模型辨識模式的過程。然而，推論是將訓練完成的模型實際部署，用來做出預測或決策，所需的架構並不相同。神經處理器在執行這些運算時，比通用 GPU 更有效率，尤其適用於邊緣運算與資料中心等重視功耗和延遲的場景。NPU 專為神經網路常見的矩陣乘法運算最佳化，同時降低 GPU 為保有彈性所需的記憶體頻寬與功耗負擔。
富士通計畫將這些 NPU 與採用 Arm 架構的 Monaka-X 中央處理器整合在同一裝置中。Monaka-X 是該公司現有 144 核心 Armv9 資料中心晶片的升級版，目前採用台積電 2 奈米製程。富士通希望在 2029 年將 Monaka-X 轉至 Rapidus 的 1.4 奈米產線，結合 CPU 與 NPU 功能，打造其所稱的 Fugaku NEXT，也就是日本現役旗艦超級電腦的後繼系統。這種整合可減少不同晶片間的資料傳輸，降低能耗，並提升 AI 工作負載的處理速度。富士通也計畫將加密技術直接嵌入這些處理器，保護處理過程中的敏感資料，回應 AI 應用在資料自主權與安全方面日益升高的疑慮。
Rapidus 與本土晶圓代工的賭注
Rapidus 成立於 2022 年，獲豐田、索尼及 NEC 等八家日本大型企業支持。日本半導體製造能力歷經數十年衰退後，復興重任落在這家公司肩上。Rapidus 目前正於北海道千歲市興建首座晶圓廠 IIM-1，目標是在 2027 會計年度下半年開始量產 2 奈米晶片。第二座工廠預計於 2027 年動工，將負責生產富士通 AI 晶片所需的 1.4 奈米晶片。
技術進展帶來審慎樂觀的訊號。2025 年 7 月，Rapidus 宣布已在 IIM-1 廠啟動 2 奈米 GAA 晶片原型製作。最近，公司啟用後段製程原型產線，並開設 Rapidus Chiplet Solutions（RCS）先進封裝設施。先進封裝對於將多種處理器整合於單一封裝至關重要。晶圓廠旁的分析中心現已具備所需的物理、環境與化學分析能力，以改善製造良率。
執行長小池淳義 2 月透露，Rapidus 正積極與多家潛在客戶洽談，目標應用包括 AI、機器人與邊緣運算。
我們正與 60 多家潛在客戶積極洽談，為 AI、機器人及邊緣運算應用開發目標晶片。
IBM 與晶片設計新創 Tenstorrent 已成為首批 2 奈米產能的主要候選客戶；而富士通則是東京寄望能驗證這座晶圓代工廠實力的本土指標客戶。
為未來籌措資金
支撐這項計畫的財務架構涵蓋公私部門。日本新能源及產業技術綜合開發機構（NEDO）隸屬經濟產業省，預計負擔富士通 NPU 初期開發成本約三分之二；該項開發成本估計為 580 億日圓（3.63 億美元）。這項補助計畫的目標，是研發可在日本國內製造的高能源效率 AI 半導體。
政府的整體承諾遠超過富士通的個別計畫。截至 2027 年 3 月，Rapidus 的公私部門投資總額將達 2.6 兆日圓（163 億美元），其中包括最近追加的 6,315 億日圓補助。日本計畫在 2030 會計年度前，於晶片與 AI 領域投入超過 10 兆日圓（628 億美元），並將半導體列為國家安全指定重要產品。首相高市早苗強調，必須加大對國家安全關鍵領域的投資；日本尤其希望防範外部衝擊與風險，例如近期區域緊張局勢再度升高。
最新一筆資金獲准前，外部委員會已視察 Rapidus 位於北海道的晶圓廠，並肯定其技術進展，顯示獨立專家認為該公司雄心勃勃的生產目標有可行路徑。
富士通的多軌合作布局
富士通與 Rapidus 的合作著重技術自主，但富士通並未把希望全押在本土能力上。該公司維持複雜的國際合作網絡，反映出實現半導體完全自主的實際挑戰。2025 年 10 月，富士通宣布與輝達合作，為日本資料中心共同開發 AI 晶片，目標在 2030 年前完成；合作將富士通 CPU 與輝達 GPU 連接在共用基板上。
此外，富士通也與超微半導體（AMD）合作推動其他 AI 晶片計畫。該公司現行的 Monaka CPU 仰賴台積電 2 奈米製程，顯示即使日本正在建立本土替代方案，尖端技術仍來自台灣及其他成熟製造重鎮。這種雙軌策略讓富士通在培養可能還需多年才能成熟的本土能力之際，也能維持競爭力。
Fugaku NEXT 超級電腦計畫正是這項策略的體現。新一代系統預計約於 2030 年啟用，目標效能比現行 Fugaku 系統提升 100 倍，可能採用多種處理器技術。Monaka-X CPU 或許會採用 Rapidus 的 1.4 奈米製程，但為達成運算目標，系統幾乎肯定也會納入國際供應商的 GPU 及其他加速器。
打造更完整的生態系
富士通並非 Rapidus 唯一的客戶，但以技術雄心而言，它是最重要的一家。佳能已承諾將採用 Rapidus 2 奈米製程，訂購用於數位相機及監控設備的影像處理半導體，目前已開始試產。日本 IBM 也獲得 NEDO 支持，研發可能交由 Rapidus 製造的高能源效率 AI 晶片；富士通專案獲編列 585 億日圓，IBM 專案則獲編列 175 億日圓。
這個新興生態系不只涉及單純的製造合約。Rapidus 與 IBM 合作開發底層 1.4 奈米製程技術，運用藍色巨人 IBM 的研究能力加快進度。電子設計自動化領導業者新思科技（Synopsys）則參與佳能的影像感測器開發，顯示 Rapidus 正建立支援複雜、多方合作半導體計畫所需的基礎設施。
活動集中在北海道，也將帶來區域經濟影響。這座北方島嶼的優勢包括氣候較涼爽，可降低晶圓廠的冷卻成本；但日本資源匱乏，全球局勢不穩也推升能源成本。Rapidus 正押注政府支持、技術合作與地理優勢的組合，足以克服在日本製造的結構性挑戰。
迎戰產業巨擘
富士通與 Rapidus 面臨的時程相當艱鉅。台積電已於 2025 年開始量產 2 奈米晶片，並與輝達、蘋果等 AI 領導企業維持合作關係。英特爾已在其 18A 節點（約相當於 1.8 奈米）開始量產，並推出採用這項先進製程打造的 Panther Lake 處理器。Rapidus 的目標則是在 2027 年底才開始生產 2 奈米晶片，接著約於 2029 年推出 1.4 奈米製程。
這項差距之所以重要，是因為半導體製造具有強烈的網絡效應。台積電在先進封裝的領先優勢、大量生產經驗與成熟的設計生態系，形成新進業者難以跨越的門檻。良率，也就是每片矽晶圓上製成的功能正常晶片比例，往往決定經濟效益是否可行。Rapidus 新設的分析中心與診斷能力顯示其已意識到這些挑戰，但能否在 1.4 奈米達到具競爭力的良率，仍有待驗證。
能源成本也帶來更多難題。半導體製造需要大量電力與用水。日本資源受限，且中東局勢不穩推升材料成本，可能使 Rapidus 不如位於能源較便宜或供應鏈成熟地區的競爭對手。政府願意補助開發與生產成本，反映出政府了解，光靠市場力量不足以建立本土製造能力。
重點整理
- 富士通正研發用於 AI 推論的 1.4 奈米神經處理器，目標是在本世紀末前交由 Rapidus 於北海道生產。
- 日本承諾截至 2027 年 3 月向 Rapidus 提供總額 163 億美元資金，其中包括近期追加的 40 億美元補助，特別用於支持富士通相關工作。
- 這款 NPU 將與富士通 Monaka-X CPU 整合，用於資料中心及超級電腦，包括預計於 2030 年推出的 Fugaku NEXT 系統。
- Rapidus 目標在 2027 年底開始 2 奈米晶片量產，並於 2029 年前後在第二座晶圓廠啟動 1.4 奈米製造。
- 日本技術開發機構 NEDO 將負擔這項 AI 晶片專案 3.63 億美元初期開發成本的約三分之二。
- 富士通同時與輝達和 AMD 維持合作，在推動本土自主之際，也確保能立即運用國際尖端技術。
- 佳能與日本 IBM 是 Rapidus 的其他潛在客戶，顯示日本本土半導體生態系正開始成形。
