今年，在日本，有一本书和《芯片战争》一起被放在了书架最瞩目的位置，那就是黑田忠广的《半導体超進化論》。作者黑田忠广是东京大学研究生院电气工程和系统科学系教授，曾就职于东芝、庆应大学以及加州大学伯克利分校，现为东京大学教授，是日本半导体复兴计划的关键人物，有媒体称其为3D堆叠技术第一人。12月21日，我们邀请到了黑田忠广教授，携《半導体超進化論》的中文版《芯片的未来》，一起来到了芯片超人直播间，与芯智造合伙人关牮老师聊了聊日本半导体设备材料市场，半导体设备材料领域的投资机会，AI芯片、汽车芯片的发展前景，中日半导体领域合作机会等话题。今天，日本半导体仍然值得一讲。日本虽然不是半导体的起源地，但是日本在向美国学习半导体之后，在上个世纪7、80年代从DRAM入手迅速崛起，一度风光无限。虽然到了90年代，日本赖以自豪的DRAM产业被韩国取代，它的芯片制造行业也在随后的十几年中慢慢衰落，被美国与中国台湾超越。但是，这并不意味着日本退出了半导体产业链，日本在设备与材料领域，其实十分强大。在全球前十半导体设备厂商中，日本有四家，美国也只有四家，日本制造的半导体设备大概占全球设备的20-30%。半导体材料方面，可以说日本撑起了整个半导体材料领域的半边天，很多材料领域中，日本的供应量达到了全球的50-70%。并且，在设备与材料领域，日本不仅有强势的巨头企业，还有不少通过给大企业做供应链配套而百花齐放的中小型企业，这些企业也借此积累了自己的独家秘诀，这也非常值得我们学习。虽然中国近年也有不少优秀的半导体材料企业出现，但是我们在最顶尖的领域还远远不足，更重要的是，我们对日本半导体材料进口的依赖非常大，尤其是高端市场。这种积累了几十年的技术积累而拉开的技术差距，我们在短期内无法完全弥补。芯智造：黑田教授你好，能请您先做个简单的自我介绍吗？黑田教授：大家晚上好，我是黑田，请多指教。我从事半导体行业已经有近50年，最初的20年是在产业界，在东芝工作，之后的20-25年回到了大学进行教育与研究工作，先前在庆应大学，现在在东京大学。像今天这样的交流让我感觉好像回到了50年前的氛围中一样。我有很多中国的老朋友，比如清华大学的魏少军教授，和很多人已经认识20多年了。如果我中文学得更好一点的话，就可以和大家用中文交流了，但是现在我的中文还不太好，只能用日语了。黑田教授：目前的全球半导体行业还处在一个快速发展的阶段。半导体产业第一次快速发展应该是上个世纪90年代，电视机、彩电、VCD、DVD等家电产品的大量应用让半导体产值占全球GDP的0.2%。后来Windows98出现，电脑以及智能手机的繁荣让半导体在全球GDP占比升至0.4%。如今，云、AI等新的技术应用出现正推动半导体占比向0.6%发展。我们原来停留在物理世界，现在正在前往虚拟世界，这会产生大量的新需求，未来会是物理世界和虚拟世界的互相融合，又会产生更多的新机会。芯智造：在日本，大家认为半导体产业会有哪些发展，有哪些投资机会？黑田教授：过去主要是IC，在未来可能是汽车、生成式AI，以及云等方面。日本有像丰田、本田、日产这种世界级的整车制造商，他们也正密切关注AI发展。过去，传统的燃油车更重视发动机，把引擎做好就能保证车的性能。现在，他们正在关注AI引擎，因为需要处理大量的数据，比如辅助驾驶、自动驾驶、车辆网等，这些都是日本正十分关心的领域。不管是投资界还是实业界，大家都在寻找新的方向。黑田教授：以前，GPU和存储器是分开的，放在主板两个位置上，导致它们之间进行高速高频信息通讯的时候，通讯消耗的能量已经超过了处理数据需要的能量。所以，现在的主流是把存储器和处理器越做越近，最后是叠在了一起，也就是最近很火的HBM，来解决能耗的问题。黑田教授：我可以举个例子。英伟达的H100和H200，它们用的GPU架构是一样的，只不过是周围的一圈HBM从原来的HBM3升级到了HBM3E，仅仅是HBM的升级，容量与性能都大幅提高，Llama2 700亿参数的模型推理速度提高了90%，GPT-3 1750亿参数的推理速度提高了60%。这就是HBM的技术提升所带来的效果。黑田教授：其实日本当年在DRAM领域是很强的，但是之后慢慢没落，现在这一块几乎没有了。目前在做HBM的SK海力士和三星都是韩国公司，只有美光在日本有工厂，这个工厂本来是尔必达的，必然也是有一些stackup的技术，但现在已经是属于美光的技术了。芯智造：日本的Rapidus为什么选择直接冲击2nm，您觉得能成功吗？黑田教授：这个要从两方面来说吧。悲观的角度来说，就是做2nm很困难，如果能做出来最好；从乐观的角度来说，那就是先做了再说吧，两方面的观点都存在，我现在也是等待着成果。现在日本已经开始行动了，派了200个人去IBM去学习技术，现在回来正在造新工厂，还算顺利吧！黑田教授：现在亚洲这边的地缘政治环境比较复杂，日本一方面要处理好和美国的同盟关系，另一方面，在民间，大家都认为应该和中国商讨来处理好和中国之间的合作关系，找到一个好的合作方式。目前来看，我也没办法给出一个过于明确和细化的方案，但是我对于中日之间的半导体合作是非常积极乐观的。芯智库联合芯智造拟于2024年1月21日-28日，开启主题为“挖掘日本半导体设备材料产业芯机会”的商务考察活动，零距离了解日本半导体设备材料产业，发掘对日合作、投资并购的相关机会。想要深入接触上游半导体产业的朋友，这将是个不容错过的机会。扫描下方二维码
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自去年2月23日成立以来，芯智库目前已经吸引了近20000位半导体领域相关嘉宾的关注，汽车是我们当前核心的根据地。立足于汽车和芯片，我们组织了五场千人行业大会，组织了42场私密沙龙（每次3小时，90%以上产业嘉宾，必须每一位都发言交流），其中汽车相关的沙龙35场。主题范围涵盖汽车芯片、缺芯换芯、认证体系、零部件拆解等多个方面，并从中挖掘了汽车芯片领域相关的近千位优质嘉宾，其中近90%均是来自芯片大厂、Tier1、整车厂的供应链、技术专家或者一把手。
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