Rapidus, попытка Японии создать отечественную альтернативу для производства чипов TSMC и Samsung Foundry, становится масштабным национальным промышленным проектом, о котором американцы могли бы мечтать, но с которым могут сравниться только Китай, Тайвань и Южная Корея.

Планируется построить современный завод по производству интегральных схем с логикой и начать коммерческое производство на 2-нанометровом узле в 2027 году. В настоящее время объект строится в Читосе, недалеко от Саппоро, на северном острове Хоккайдо. Согласно неподтверждённому, но широко цитируемому в японской прессе, Rapidus планирует достичь производства 1,4 нм к концу десятилетия.

Основанная в 2022 году, Rapidus изначально поддерживалась восемью ведущими японскими компаниями и правительством Японии. Частными спонсорами являются Sony, Toyota и её групповое полупроводниковое подразделение Denso, производитель флэш-памяти NAND Kioxia, ранее входившая в состав Toshiba, национальный телекоммуникационный оператор NTT, производитель телекоммуникационного оборудования и разработчик промышленного программного обеспечения NEC, инвестиционная группа Softbank и Mitsubishi UFJ, крупнейший банк Японии.

Инициатором и ведущим инвестором проекта является NEDO — Японская организация по развитию новой энергетики и промышленных технологий, независимое национальное научно-исследовательское агентство, поддерживаемое Министерством экономики, торговли и промышленности (METI).

Вскоре после основания Rapidus и американская IBM объявили о «совместном партнёрстве в разработке» для коммерциализации технологии 2-нм полупроводниковых процессов IBM в Японии.

13 декабря японская пресса сообщила, что ещё 22 компании рассматривают возможность инвестирования в Rapidus. К ним относятся:

• Среди производителей — Honda, Canon, Seiko Epson, Fujifilm и Fujitsu, разрабатывающая корпоративные ИИ-агенты;

• Специализированные технологические компании, включая производителя световых источников Ushio, поставщика компонентов Kyocera, JX Advanced Metals, дизайнера фотомасок Dai Nippon Printing, специалиста по пожарной безопасности Nohmi Bosai, разработчика программного обеспечения Argo Graphics и производителя специализированных химикатов Nagase Sangyo;

• Хоккайдо-электроэнергетика и логистическая компания Nippon Express;

• Семь дополнительных коммерческих банков и Банк развития Японии.

Кроме того, Organo строит на этом объекте очистку воды, который будет владеть и управлять от имени Rapidus.

17 декабря Rapidus объявила о новом наборе инструментов проектирования для поддержки своего решения Rapidus AI-Assisted Design Solution, или Raads — ключевого элемента Rapid and Unified Manufacturing Service для передового производства полупроводников. В следующем году под названием Rapidus AI-Agentic Design Solution будет выпущено несколько инструментов, начиная с:

• Генератор Raads : Инструмент автоматизации электронного проектирования (EDA), основанный на больших языковых моделях (LLM). Когда проектировщики вводят спецификации полупроводников, Raads Generator выводит проектные данные, оптимизированные для 2-нм производственного процесса компании.

• Предсказатель Раадса : Инструмент для отладки и оптимизации уровня передачи регистров (RTL) для физического проектирования, размещения и маршрутизации. Он может быстро оценивать мощность, производительность и площадь (PPA) — три переменные, используемые для определения оптимальных конструкций полупроводников.

• Используя Raads вместе с существующими инструментами EDA, Rapidus оценивает, что разработчики смогут сократить время проектирования примерно на 50% и затраты на проектирование на 30%.

Разработчики могут использовать Raads Generator для преобразования концепций и спецификаций в исходный код RTL, а затем подавать данные в Raads Predictor вместе с Synopsys Design Constraints (SDC) для оценки производительности кремния, производимого компанией Rapidus.

Synopsis — один из ведущих мировых поставщиков технологий EDA для полупроводниковой промышленности. Недавно компания заключила партнёрство с Nvidia в области проектирования, моделирования, верификации и ускоренных вычислений с использованием цифровых двойников.

Как объясняет Synopsis, RTL-проектирование является важнейшим этапом в процессе проектирования цифровых схем. Он определяет и оптимизирует логическую функциональность цифрового дизайна перед тем, как определить физическую структуру схемы.

Инженеры преобразуют желаемое поведение на высоком уровне своей конструкции в программный код с помощью языка аппаратного описания. Аппаратный элемент, способный хранить определённое количество данных, называется регистром.

После запуска Raads Generator и Raads Predictor Rapidus планирует выпустить дополнительные инструменты в течение 2026 года, включая:

• Raads Navigator/Raads Indicator : Использует LLM для обеспечения качества и помощи дизайнерам в поиске решений задач проектирования.

• Raads Manager : Инструмент проектирования макета, использующий машинное обучение/искусственный интеллект для создания иерархической конфигурацииИон, который минимизирует время проектирования.

• Оптимизатор Raads: Применяет машинное обучение/ИИ для поиска и вывода параметров с целью оптимизации PPA.

Инновационная интеграция для производственного завода Rapidus внедряет обработку одной пластины во всех производственных процессах. Хотя процесс медленнее пакетной обработки, этот подход более точен и лучше подходит для сложных устройств, таких как ИИ-процессоры с крайне малым объёмом функций.

Машины, используемые для обработки одиночных пластин, также могут собирать более подробные данные с помощью датчиков, что обеспечивает управление и обратную связь на основе искусственного интеллекта для улучшения контроля и повышения урожайности.

В июне прошлого года Rapidus подключила более 200 современных устройств для создания новой автоматизированной системы обработки материалов для поддержки прототипирования 2-нм Gate-All-Around (GAA). GAA, как объясняет Applied Materials, — это продвинутая архитектура транзистора, поддерживающая масштабирование с меньшей вариабельностью, более высокой производительностью и снижением энергопотребления.

Как и вся полупроводниковая индустрия Японии, Rapidus интегрирован в глобальную экосистему, возникшую в Силиконовой долине. Что отличает её — это стремление вернуть Японию на передний путь в области проектирования и производства логических ИС с технологиями, способными создавать самые передовые процессоры ИИ.

Японские компании, включая NEC, Hitachi, Mitsubishi Electric, доминировали на мировых рынках полупроводников в 1990-х годах, прежде чем потерять преимущество в пользу южнокорейских конкурентов и новой волне инноваций в США.

Японцы сохраняли важную позицию в производстве оборудования и материалов для полупроводников, но из-за конфликта с Китаем этого уже недостаточно. Япония не может безопасно полагаться на чипы, произведённые на Тайване компанией TSMC, и полная зависимость от США не является жизнеспособным вариантом

TSMC начала массовое производство 2-нм в четвертом квартале 2025 года и разрабатывает технологические технологии 1,6 нм и 1,4 нм для внедрения к концу десятилетия. Samsung Foundry также начала производство на 2 нм, но ей будет сложно соответствовать производственным мощностям TSMC.

TSMC контролирует около 70% мирового рынка литейных производств против 7% у Samsung Foundry, согласно данным маркетинговой исследовательской компании TrendForce. Intel Foundry отменила свой 2-нм узл, чтобы сосредоточиться на 1,8 нм, который, по данным источников в отрасли, может быть готов к коммерческому производству в 2027 году.

Rapidus пытается догнать TSMC и Samsung, но, похоже, работает по графику, схожему с Intel. Помимо IBM, Rapidus сотрудничает с калифорнийской компанией Tenstorrent, разработчиком процессоров RISC-V и AI-процессоров, и может привлечь других клиентов, заинтересованных в конкуренции с Nvidia и AMD, избегая зависимости от Тайваня.

В ноябре правительство Японии назначило Rapidus официальным бизнес-оператором в рамках программы METI, направленной на обеспечение стабильного производства полупроводников. Теперь компания является официальным лидером кампании Японии по возвращению лидера в производстве чипов.

Следите за этим автором в X: @ScottFo83517667