Japón está acelerando su regreso a los primeros puestos de la industria de semiconductores y Hokkaido se ha convertido en el centro de este renacimiento. La isla, conocida por sus pastos para vacas, estaciones de esquí y campos de flores de verano, alberga ahora uno de los proyectos de fabricación de chips más ambiciosos del mundo: la fábrica Rapidus, respaldada por el gobierno. La fundición tiene como objetivo lograr un gran avance en la producción en masa de chips lógicos de 2 nm.
La importancia de este proyecto es extraordinaria, tanto a nivel político como económico. Tokio ha comprometido unos 12.000 millones de dólares para Rapidus, que es sólo una parte del mercado de "subsidios a semiconductores". Además, gigantes locales como Toyota, SoftBank y Sony también se han sumado a las filas del apoyo.
La nueva fábrica se llama "IIM-1 (Innovative Integrated Manufacturing)" y está ubicada en la ciudad de Chitose, cerca del nuevo aeropuerto de Chitose y a poca distancia de la ciudad de Sapporo. Está ubicado en el Parque Industrial Bibi World. El sitio fue elegido por su suministro estable de agua y electricidad y su menor riesgo de terremotos que otros candidatos en Japón, crucial para equipos de litografía altamente sensibles.
El diseño de la fábrica tiene en cuenta las características industriales y regionales. El director ejecutivo de Rapidus, Junyoshi Koike, dijo que el exterior de la fábrica estará cubierto de césped y se integrará con el paisaje pastoral de Hokkaido. Detrás de este caparazón verde, hay una base de fabricación integrada de front-end y back-end planificada: se planea poner en producción primero la primera línea de producción de prueba de 2 nanómetros, y se espera que la producción en masa a gran escala comience en 2027.
Desde una perspectiva técnica, Rapidus intenta ingresar al mercado en la etapa más exigente del nodo de proceso. A principios de este año, la compañía anunció que había producido con éxito transistores de puerta universal (GAA) de 2 nanómetros. Este logro se debió a su cooperación con IBM y a la introducción de la propiedad intelectual del proceso de nanohojas de IBM.
Actualmente, sólo TSMC y Samsung han demostrado capacidades similares en este campo de proceso, mientras que Intel ha adoptado una ruta de desarrollo diferente y saltará directamente de 7 nanómetros a aproximadamente 1,8 nanómetros sin establecer una transición de nodo de 2 nanómetros.
Para Japón, la importancia de poder realizar dispositivos utilizables de 2 nm en obleas de 300 mm no es alcanzar a los competidores en el corto plazo, sino demostrar que los ingenieros locales tienen las capacidades de integración GAA líderes en el mundo.
Rapidus ha instalado la última máquina de litografía ultravioleta extrema (EUV) de ASML en la fábrica IIM-1, convirtiéndose en la primera empresa japonesa en implementar este nivel de equipo en la fabricación de lógica avanzada. Este equipo proviene de la línea de alta producción de ASML y puede procesar cientos de obleas por hora a plena carga. Integra fuentes de luz de alta potencia, componentes ópticos de precisión y plataformas de obleas de velocidad ultraalta.
La puesta en uso de este equipo requiere un alto grado de coordinación en la construcción de la fábrica, la preparación de la sala limpia y la entrega del equipo, y cumple estrictamente con las especificaciones de temperatura, humedad y limpieza requeridas para la operación EUV.
En lo que respecta a la producción, Rapidus adopta una arquitectura de proceso diferente a la de la mayoría de las fábricas maduras. La compañía planea ejecutar todos los procesos iniciales en equipos de una sola oblea en lugar del híbrido de lote/una sola oblea comúnmente utilizado. Es decir, cada oblea se somete de forma independiente a deposición, grabado, limpieza y otros procesos, lo que permite a los ingenieros ajustar los parámetros en tiempo real y recopilar datos de alta resolución en cada capa.
Este proceso basado en datos ayuda a reducir la densidad de defectos y acelerar la mejora del rendimiento, especialmente en nodos exigentes como los de 2 nm, donde incluso pequeños cambios en el ancho de línea, el desplazamiento o los detalles de las paredes laterales pueden causar fallas en el chip. Rapidus cree que la detección temprana de desviaciones y anomalías en el procesamiento puede acortar el ciclo desde la producción en cinta hasta la producción en masa certificada, y desarrollar su punto de venta de "respuesta rápida y fabricación personalizada" en lugar de competir directamente con grandes fundiciones por la capacidad de producción.
Rapidus también está construyendo al mismo tiempo un ecosistema de embalaje. Cerca de la ciudad de Chitose, Seiko Epson ha implementado RCS (línea de producción piloto de back-end) en sus instalaciones para desarrollar intercaladores de capas de redistribución, integración de troqueles y procesos de empaquetado 3D. Estas tecnologías pasarán a la línea de producción final del IIM-1 en 2027, lo que les permitirá realizar una cadena industrial integrada desde la fabricación de transistores hasta el empaquetado y las pruebas avanzadas, formando un sistema de ensamblaje de "producto bueno conocido de alta calidad" para mejorar las tasas de rendimiento.
A pesar del impulso político, todavía existen dudas sobre sus obstáculos estructurales. La Oficina de Investigación Macroeconómica de la ASEAN+3 estima que Rapidus todavía tiene un gran déficit en su financiación actual de alrededor de 5 billones de yenes (aproximadamente 31.800 millones de dólares) necesarios para lograr la producción en masa a gran escala de 2 nanómetros. Los analistas del Centro de Estudios Estratégicos e Internacionales también señalaron que Rapidus no tiene logros reales en el campo de la fabricación avanzada y depende en gran medida de la tecnología transferida por IBM, que es mucho menor que la profunda acumulación de procesos acumulada por TSMC y Samsung a lo largo de los años.
Por lo tanto, el resultado de la batalla de transformación de Rapidus está lleno de incertidumbre: no solo debe poner en producción sin problemas el primer lote de nuevas fábricas de la industria, sino que también debe transferir las complejas recetas de proceso desarrolladas en el extranjero a nivel local, alcanzar un nivel comercial de rendimiento de 2 nm, atraer clientes estables y verificar que su modelo de producción de "oblea única + inteligencia de IA" realmente puede acortar el ciclo de producción.
Si se pueden implementar la mayoría de estos objetivos, Japón recuperará su posición a la vanguardia de la fabricación de semiconductores. Si falla, IIM-1 puede convertirse en un caso típico de "querer que el rey regrese pero ser derrotado por la realidad".