日本は半導体産業のトップへの回帰を加速しており、北海道はその復活の中心地となっている。牛の牧草地、スキーリゾート、夏の花畑で知られるこの島には、現在、世界で最も野心的なチップ製造プロジェクトの 1 つである政府支援のラピダス工場が拠点を置いています。このファウンドリは、2nm ロジック チップの量産におけるブレークスルーを達成することを目指しています。

このプロジェクトの重要性は、政治的および経済的レベルの両方において並外れたものです。日本政府はラピダスに約120億ドルを出資しているが、これは「半導体補助金」市場の一部にすぎない。さらに、トヨタ、ソフトバンク、ソニーなどの地元大手企業も支援の仲間入りを果たした。

新工場は「IIM-1（Innovative Integrated Manufacturing）」と呼ばれ、新千歳空港に近く、札幌市からも通勤圏内の千歳市に位置する。ビビワールド工業団地内にあります。この場所は、安定した水と電気の供給があり、日本の他の候補地に比べて地震の危険性が低いことから選ばれた。これは高感度リソグラフィー装置にとって重要である。

産業特性や地域特性を考慮した工場設計を行っております。ラピダスの小池淳義社長は、工場の外観は芝生で覆われ、北海道の田園風景に溶け込むとしている。このグリーンシェルの背後には、フロントエンドとバックエンドの一貫生産拠点が計画されており、最初の2ナノメートル試作ラインがまず生産開始される予定で、2027年には大規模な量産が開始される予定だ。

技術的な観点から見ると、Rapidus はプロセス ノードの最も要求の厳しい段階で市場に参入しようとしています。同社は今年初め、2ナノメートルのゲートオールアラウンド（GAA）トランジスタの試作に成功したと発表した。この成果は、IBMとの協力とIBMのナノシートプロセス知的財産の導入によるものです。

現在、このプロセス分野で同様の能力を実証しているのはTSMCとSamsungだけだが、Intelは異なる開発ルートを採用しており、2ナノメートルのノード遷移を設定せずに7ナノメートルから約1.8ナノメートルに直接ジャンプする予定である。

日本にとって、使用可能な2nmデバイスを300mmウェーハで実現できることの意義は、短期的に競合他社に追いつくことではなく、現地の技術者が世界トップクラスのGAA統合能力を持っていることを証明することである。

Rapidus は、ASML の最新の極端紫外 (EUV) リソグラフィー装置を IIM-1 工場に設置し、このレベルの装置を高度なロジック製造に導入する最初の日本企業となりました。この装置は ASML の高生産ラインから来ており、フル負荷で 1 時間あたり数百枚のウェーハを処理できます。高出力光源、精密光学部品、超高速ウエハープラットフォームを統合しています。

この装置を使用するには、工場の建設、クリーンルームの準備、装置の配送において高度な調整が必要であり、EUV の動作に必要な温度、湿度、清浄度の仕様を厳密に満たす必要があります。

生産面では、Rapidus はほとんどの成熟した工場とは異なるプロセス アーキテクチャを採用しています。同社は、一般的に使用されているバッチ/枚葉式ハイブリッドではなく、枚葉式装置ですべてのフロントエンドプロセスを実行することを計画しています。つまり、各ウェーハは個別に堆積、エッチング、洗浄、その他のプロセスを受けるため、エンジニアはリアルタイムでパラメータを調整し、各層で高解像度データを収集できます。

このデータ主導のプロセスは、線幅、オフセット、側壁の細部のわずかな変化でもチップの故障を引き起こす可能性がある、特に 2nm のような要求の厳しいノードにおいて、欠陥密度を低減し、歩留まりの向上を加速するのに役立ちます。 Rapidus は、処理の逸脱や異常を早期に検出することで、テープアウトから認証済みの量産までのサイクルを短縮し、生産能力をめぐって大手ファウンドリと直接競合するのではなく、「迅速な対応とカスタマイズされた製造」というセールス ポイントを構築できると考えています。

Rapidus は同時にパッケージングのエコシステムも構築しています。千歳市近郊のセイコーエプソンは、再配線層インターポーザー、ダイ統合、および 3D パッケージングプロセスを開発するために、自社施設に RCS (バックエンドパイロット生産ライン) を導入しました。これらの技術は、2027年にIIM-1バックエンド生産ラインに移行し、トランジスタ製造から高度なパッケージングおよびテストまでの統合産業チェーンを実現し、歩留まりを向上させる「高品質の既知の良品」組み立てシステムを形成できるようになります。

政治的な勢いにもかかわらず、その構造的な障害については依然として疑問が残っています。 ASEAN+3マクロ経済調査局は、ラピダスが2ナノメートルの大規模量産を達成するために必要な約5兆円（約318億米ドル）の現在の資金にはまだ大きなギャップがあると推定している。戦略国際​​問題研究所のアナリストらはまた、ラピダスには先端製造分野で実績がなく、IBMから移転された技術に大きく依存しており、TSMCやサムスンが長年にわたって蓄積した深いプロセスの蓄積に比べればはるかに少ないと指摘した。

したがって、Rapidus の変革の戦いの結果は不確実性に満ちています。業界の新しい工場の最初のバッチをスムーズに生産に投入するだけでなく、海外で開発された複雑なプロセスレシピを現地に移転し、2nm 歩留まりの商業レベルに到達し、安定した顧客を獲得し、「シングルウェーハ + AI インテリジェンス」生産モデルが実際に生産サイクルを短縮できるかどうかを検証する必要があります。

これらの目標のほとんどが実現できれば、日本は半導体製造の最前線の地位を取り戻すだろう。それが失敗すれば、IIM-1は「王の復帰を望みながらも現実に負ける」という典型的なケースになるかもしれない。