ญี่ปุ่นทุ่มงบ 536,000 ล้านเยนให้ไมครอน ผลิต DRAM ขั้นสูงจำนวนมากในฮิโรชิมา

เหตุใดเงินอุดหนุนนี้จึงสำคัญในเวลานี้

ญี่ปุ่นให้คำมั่นว่าจะสนับสนุนไมครอน เทคโนโลยี สูงสุด 536,000 ล้านเยน (ประมาณ 3,630 ล้านดอลลาร์) เพื่อเร่งการผลิต DRAM ขั้นสูงที่โรงงานฮิโรชิมาของบริษัทสหรัฐฯ มาตรการนี้บริหารโดยกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรม ครอบคลุมทั้งการวิจัยและพัฒนา ตลอดจนการลงทุนด้านทุน โดยมีเป้าหมายผลักดันให้ไมครอนเริ่มผลิตหน่วยความจำรุ่นใหม่ในระดับปริมาณมาก ขณะที่ความต้องการซึ่งเกี่ยวข้องกับปัญญาประดิษฐ์และการยกระดับศูนย์ข้อมูลเพิ่มขึ้น ไมครอนวางแผนเริ่มจัดส่ง DRAM ขั้นสูงจากฮิโรชิมาเร็วที่สุดในปี 2028 ตามกรอบเวลาที่แจ้งแก่พันธมิตรในอุตสาหกรรม เงินสนับสนุนนี้ทำให้ไมครอนเป็นหนึ่งในบริษัทต่างชาติที่ได้รับประโยชน์สูงสุดจากความพยายามผลักดันอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ของญี่ปุ่น เคียงข้างโครงการวางรากฐานการผลิตชิปตรรกะขั้นสูงและการบรรจุชิปในฮอกไกโดและคิวชู

เงินสนับสนุนจะนำไปใช้อย่างไร

เงินสนับสนุนนี้ออกแบบมาเพื่อรองรับการเปลี่ยนไปใช้กระบวนการผลิต DRAM รุ่นใหม่ ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ถ่ายลวดลายด้วยแสงอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว ห้องปลอดเชื้อแห่งใหม่ และเครื่องมือเฉพาะทางสำหรับการกัดผิว การเคลือบ การตรวจสอบ และการวัดทางมาตรวิทยา หน่วยความจำรุ่นนี้ ซึ่งมักเรียกในแผนงานอุตสาหกรรมว่า DRAM 1 gamma สามารถบรรจุบิตได้มากขึ้นในพื้นที่เท่าเดิม ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มความเร็วให้เซิร์ฟเวอร์ พีซี สมาร์ตโฟน และยานยนต์ขั้นสูง ซัพพลายเออร์ญี่ปุ่นมีความเชี่ยวชาญด้านสารไวแสง ก๊าซ และอุปกรณ์ความแม่นยำ ซึ่งจะเข้ามาสนับสนุนโครงการและสร้างประโยชน์ต่อเนื่องไปยังเครือข่ายซัพพลายเออร์ในประเทศ

เจ้าหน้าที่ระบุว่าเงินสนับสนุนจากรัฐบาลจะช่วยชดเชยต้นทุนลงทุนที่เข้าเกณฑ์ราวหนึ่งในสาม โครงสร้างดังกล่าวส่งเสริมการร่วมลงทุนจากภาคเอกชน ขณะเดียวกันก็ช่วยลดระยะเวลาคืนทุนของโครงการผลิตชิปที่มีความเสี่ยงและใช้เวลานาน ไมครอนได้เตรียมพื้นที่โรงงานในฮิโรชิมาให้รองรับการขยายกิจการมาระยะหนึ่งแล้ว หลังได้รับอนุมัติจากรัฐบาลก่อนหน้านี้ ซึ่งช่วยให้บริษัทนำเข้าเครื่องมือ EUV และปรับปรุงสายการผลิตได้ เงินสนับสนุนรอบใหม่นี้จะขยายความพยายามดังกล่าว โดยมุ่งสู่การผลิตจำนวนมากอย่างแท้จริงในช่วงปลายทศวรรษนี้

DRAM ขั้นสูงและ 1 gamma คืออะไร

DRAM คือหน่วยความจำใช้งานชั่วคราวระยะสั้นในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทุกชนิด ใช้เก็บข้อมูลที่โปรเซสเซอร์ต้องเรียกใช้อย่างรวดเร็ว โดยทั่วไป DRAM พัฒนาเป็นขั้น ๆ ที่เรียกว่าโหนด แต่ละขั้นจะย่อขนาดองค์ประกอบบนชิปเพื่อให้บรรจุเซลล์หน่วยความจำบนแผ่นเวเฟอร์ได้มากขึ้น โหนด 1 gamma เป็นส่วนหนึ่งของลำดับการพัฒนาในอุตสาหกรรม ซึ่งรวมถึง 1 alpha และ 1 beta ด้วย รูปแบบการตั้งชื่อแตกต่างกันไปในแต่ละบริษัท และตัวเลขนาโนเมตรที่ใช้เรียกชิปตรรกะไม่สามารถนำมาใช้กับ DRAM ได้โดยตรง สิ่งสำคัญคือโหนดรุ่นใหม่สามารถบรรจุหน่วยความจำได้มากขึ้นในพื้นที่เท่าเดิม พร้อมประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและรับส่งข้อมูลได้เร็วขึ้น

เหตุใด EUV จึงสำคัญต่อหน่วยความจำ

การถ่ายลวดลายด้วย EUV ใช้แสงที่มีความยาวคลื่นสั้นมากเพื่อพิมพ์ลวดลายละเอียดเป็นพิเศษลงบนซิลิคอน DRAM รุ่นก่อนอาศัยการสร้างลวดลายหลายรอบ ซึ่งต้องถ่ายลวดลายและกัดผิวหลายครั้งเพื่อให้ได้องค์ประกอบขนาดเล็ก EUV ช่วยแทนที่บางขั้นตอนด้วยการฉายแสงเพียงครั้งเดียว ทำให้ลวดลายแม่นยำขึ้นและอาจลดความเสี่ยงที่จะเกิดข้อบกพร่อง สำหรับผู้ผลิต DRAM นั้น EUV ช่วยให้สร้างเซลล์ขนาดเล็กลง จัดวางได้ชิดกันขึ้น และสร้างลวดลายบนชั้นสำคัญอย่างเส้นเวิร์ดไลน์และบิตไลน์ได้อย่างน่าเชื่อถือยิ่งขึ้น แม้เครื่องมือ EUV จะมีราคาแพงและใช้งานซับซ้อน แต่ก็ช่วยลดเวลารวมของกระบวนการผลิตและปลดล็อกการเพิ่มความหนาแน่นที่จำเป็นสำหรับโหนด 1 beta และ 1 gamma

กำหนดการและสิ่งที่คาดได้จากฮิโรชิมา

ไมครอนวางแผนดำเนินงานในฮิโรชิมาเป็นเวลาหลายปี โดยจะเริ่มเตรียมพื้นที่และเคลื่อนย้ายอุปกรณ์ก่อนที่จะเริ่มผลิตปริมาณมากเป็นเวลานาน แผนงานในอุตสาหกรรมระบุว่ากิจกรรมก่อสร้างจะเพิ่มขึ้นในปี 2026 จากนั้นจึงติดตั้งระบบ EUV หลักและเครื่องมือสนับสนุน ส่วนโรงงานแห่งใหม่ตั้งเป้าเริ่มดำเนินงานราวปี 2027 และเริ่มจัดส่ง DRAM ขั้นสูงในปี 2028 กรอบเวลานี้สอดคล้องกับสภาพตลาด ธุรกิจหน่วยความจำเผชิญภาวะตกต่ำอย่างหนักในปี 2023 ทำให้บริษัทต่าง ๆ ต้องปรับสมดุลการใช้จ่ายเงินสดและสินค้าคงคลัง แผนงานฮิโรชิมากำหนดเวลาให้สอดรับกับความต้องการระลอกใหม่จากเซิร์ฟเวอร์และ AI ขณะที่ผู้ให้บริการคลาวด์นำแพลตฟอร์มที่ต้องใช้หน่วยความจำมากขึ้นและอินเทอร์เฟซที่เร็วขึ้นมาใช้งาน

ผลิตภัณฑ์ที่อาจออกจากฮิโรชิมารวมถึง DDR5 ที่เร็วขึ้นสำหรับเซิร์ฟเวอร์และพีซี, DRAM กินไฟต่ำสำหรับอุปกรณ์พกพา และ DRAM สำหรับกราฟิกในตัวเร่งประมวลผลและอุปกรณ์เล่นเกม DRAM ไม่ได้ทดแทนหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูงที่ใช้ควบคู่กับตัวเร่งประมวลผล AI แต่หน่วยความจำทั้งสองประเภทมีความเชื่อมโยงกัน คลัสเตอร์ AI ยังต้องใช้หน่วยความจำ DDR ปริมาณมากในเซิร์ฟเวอร์โฮสต์ ขณะที่หน่วยประมวลผลกราฟิกใช้ DRAM เฉพาะทางที่มีอัตราการรับส่งข้อมูลสูงขึ้น การเพิ่มความหนาแน่นของบิตและลดการใช้พลังงานใน DRAM พื้นฐานจึงเป็นองค์ประกอบสำคัญในการทำให้การติดตั้งระบบ AI ขนาดใหญ่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การปรับทิศทางนโยบายอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น

ญี่ปุ่นเคยครองสัดส่วนการผลิตชิปทั่วโลกมากกว่าครึ่งหนึ่งในช่วงปลายทศวรรษ 1980 แต่ภายในปี 2022 สัดส่วนของประเทศลดลงเหลือราว 9 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากการผลิตย้ายไปต่างประเทศและการลงทุนชะลอตัว นับแต่นั้นรัฐบาลได้ปรับแนวทางใหม่ แทนที่จะพยายามฟื้นฟูภาคอุตสาหกรรมภายในประเทศแบบปิด โตเกียวหันไปจับมือกับบริษัทพันธมิตรและลงทุนในงานวิจัยร่วมกัน แนวทางนี้รวมถึงศูนย์เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์แนวหน้า ซึ่งเชื่อมโยงรัฐบาล ภาคอุตสาหกรรม และมหาวิทยาลัย ตลอดจนโครงการส่งเสริมการบรรจุชิปขั้นสูงและความเป็นผู้นำด้านวัสดุ ซึ่งเป็นสาขาที่บริษัทญี่ปุ่นมีความเชี่ยวชาญ ผู้กำหนดนโยบายยังมองว่าแหล่งชิปขั้นสูงที่มั่นคงมีความสำคัญต่อความมั่นคงทางเศรษฐกิจ หลังผลกระทบจากโรคระบาดและความขัดข้องทางทะเลเผยให้เห็นความเปราะบางของระบบโลจิสติกส์โลก

มุมมองด้านความมั่นคงทางเศรษฐกิจ

โครงการสนับสนุนไมครอนเป็นส่วนหนึ่งของโครงการขนาดใหญ่ที่เป็นที่จับตาอื่น ๆ ด้วย Rapidus บริษัทใหม่ของญี่ปุ่นซึ่งทำงานร่วมกับพันธมิตรในสหรัฐฯ และยุโรป ตั้งเป้าผลิตชิปตรรกะขนาด 2 นาโนเมตรในฮอกไกโดช่วงปลายทศวรรษนี้ ส่วนในคิวชู กำลังขยายคลัสเตอร์อีกแห่งเพื่อเพิ่มขีดความสามารถด้านชิปตรรกะและการบรรจุชิป รองรับผู้ผลิตในท้องถิ่น ความเคลื่อนไหวเหล่านี้มีเป้าหมายกระจายแหล่งจัดหา ลดการพึ่งพาภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่ง และกระชับความร่วมมือระหว่างสหรัฐฯ ญี่ปุ่น ไต้หวัน และเกาหลีใต้ โรงงาน DRAM ขั้นสูงในฮิโรชิมาขยายยุทธศาสตร์นี้ไปสู่ภาคหน่วยความจำ ซึ่งเป็นรากฐานของระบบประมวลผลทุกประเภท

ถ้อยแถลงจากเจ้าหน้าที่

ยาสุโตชิ นิชิมูระ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรม อธิบายเหตุผลเบื้องหลังการสนับสนุนจากรัฐระหว่างการแถลงข่าวในปี 2023 โดยชี้ถึงความจำเป็นในการลงทุนต่อไปแม้อุตสาหกรรมอยู่ในช่วงขาลง และการสร้างแหล่งผลิตชิปขั้นสูงภายในประเทศเพื่อรองรับอุตสาหกรรมเชิงยุทธศาสตร์

ตลาดกำลังเผชิญความยากลำบาก แต่การลงทุนในช่วงเวลาเช่นนี้เป็นสิ่งจำเป็น

แนวคิดดังกล่าวเป็นแนวทางสำหรับเงินอุดหนุนหลายรอบในภาคหน่วยความจำ ชิปตรรกะ และการบรรจุชิป อีกทั้งยังสอดคล้องกับความพยายามของประเทศพันธมิตรในการขยายความร่วมมือด้านเซมิคอนดักเตอร์ ปรับมาตรการควบคุมการส่งออกให้สอดคล้องกัน และแบ่งปันงานวิจัย เพื่อไม่ให้จุดคอขวดเพียงจุดเดียวส่งผลกระทบต่อเศรษฐกิจโดยรวม

การจ้างงาน ทักษะ และผลกระทบต่อภูมิภาค

ไมครอนได้รับฐานวิศวกรรมที่แข็งแกร่งในญี่ปุ่นเมื่อเข้าซื้อเอลพิดา ผู้ผลิต DRAM ในปี 2013 ปัจจุบันบริษัทมีวิศวกรและช่างเทคนิคในประเทศมากกว่า 4,000 คน โดยมีฮิโรชิมาเป็นฐานการผลิต DRAM หลัก การขยายงานระยะใหม่นี้จะสร้างงานก่อสร้าง งานติดตั้งอุปกรณ์ และงานให้แก่ซัพพลายเออร์หลากหลายประเภทที่จัดหาก๊าซ สารเคมี การจัดการเวเฟอร์ โฟโตมาสก์ และชิ้นส่วนความแม่นยำ รัฐบาลท้องถิ่นคาดว่าจะเกิดผลต่อเนื่องด้านการฝึกอบรมและบริการ เมื่อผู้รับเหมาขยายกิจการเพื่อรองรับความต้องการด้านห้องปลอดเชื้อและสาธารณูปโภค

บุคลากรยังคงเป็นข้อจำกัด ญี่ปุ่นมีบุคลากรผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุและอุปกรณ์จำนวนมาก แต่การดำเนินงานโรงงานผลิตชิปขั้นสูงต้องอาศัยพนักงานควบคุมเครื่องจักร ผู้เชี่ยวชาญด้านการบำรุงรักษา วิศวกรกระบวนการ และทีมซอฟต์แวร์นับพันคน มีการจัดตั้งโครงการภาครัฐเพื่อขยายหลักสูตรเซมิคอนดักเตอร์ในมหาวิทยาลัยและวิทยาลัยเทคนิค ขณะที่บริษัทต่าง ๆ เปิดสถาบันฝึกอบรมภายในเพื่อเตรียมพนักงานใหม่ ไมครอนและบริษัทพันธมิตรมีแนวโน้มใช้ทั้งสองแนวทาง โดยให้ทีมงานที่มีประสบการณ์ทำงานร่วมกับผู้สำเร็จการศึกษารุ่นใหม่ ซึ่งสามารถพัฒนาสู่บทบาทดูแลเครื่องมือและควบคุมกระบวนการผลิตได้

การแข่งขันและศึกชิงตลาดหน่วยความจำ AI

DRAM เป็นธุรกิจที่ต้องผลิตในปริมาณมากและมีเส้นโค้งการเรียนรู้ที่ท้าทาย ซัมซุง อิเล็กทรอนิกส์ และ SK ไฮนิกซ์ เป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งในตลาดหน่วยความจำสำหรับเซิร์ฟเวอร์ อุปกรณ์พกพา และกราฟิก อีกทั้งยังมีสถานะโดดเด่นในตลาดหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูงที่ใช้ขับเคลื่อนตัวเร่งประมวลผล AI ไมครอนกำลังผลักดันสายการผลิต HBM ของตนเอง พร้อมกับพัฒนาโหนด DRAM เพื่อเพิ่มความหนาแน่นและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน โรงงานฮิโรชิมาทำให้ไมครอนมีฐานการผลิตมูลค่าสูงในตลาดสำคัญ พร้อมแรงสนับสนุนจากรัฐบาลอย่างเข้มแข็ง การเข้าถึงความเชี่ยวชาญด้านวัสดุในท้องถิ่น และหลักนิติรัฐที่มั่นคง ปัจจัยเหล่านี้สำคัญในช่วงที่ลูกค้าให้ความสำคัญกับห่วงโซ่อุปทานที่ปลอดภัย สำหรับผลิตภัณฑ์โครงสร้างพื้นฐานซึ่งต้องจัดส่งตามกำหนดเวลาที่เข้มงวด

การเปลี่ยนมาใช้ DDR5 ในเซิร์ฟเวอร์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และการเปลี่ยนผ่านจะดำเนินต่อไปอีกหลายปี ขณะที่ศูนย์ข้อมูลทยอยเปลี่ยนแพลตฟอร์มรุ่นเก่าเป็นรุ่นใหม่ งานประมวลผล AI ต้องใช้ทั้งแบนด์วิดท์และความจุหน่วยความจำมหาศาล ทั้งในตัวเร่งประมวลผลและระบบโฮสต์ พลังงานทุกวัตต์ที่ประหยัดได้จาก DRAM จะช่วยลดภาระด้านพลังงานและการทำความเย็นของทั้งสถานที่ นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ผู้ให้บริการคลาวด์และผู้ผลิตระบบให้ความสนใจอย่างมากต่อการเพิ่มความหนาแน่นในโหนด 1 beta และ 1 gamma รวมถึงการปรับปรุงการแก้ไขข้อผิดพลาดและการจัดการการรีเฟรชข้อมูล

ความเสี่ยงและข้อจำกัด

หน่วยความจำเป็นหนึ่งในภาคธุรกิจที่มีวัฏจักรขึ้นลงรุนแรงที่สุดของอุตสาหกรรมชิป ช่วงที่กำลังการผลิตตึงตัวอาจตามมาด้วยราคาที่ลดลงอย่างหนัก หากอุปทานขยายเร็วกว่าความต้องการ ไมครอนและรัฐบาลญี่ปุ่นกำลังเดิมพันว่าแนวโน้มระยะยาวด้าน AI อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ และบริการคลาวด์จะช่วยหนุนการเติบโตของ DRAM อย่างต่อเนื่อง แม้จะมีความผันผวนในแต่ละปี ความเสี่ยงด้านการดำเนินงานยังคงมีอยู่ เครื่องมือ EUV ต้องใช้เวลารอส่งมอบนานและต้องปรับเทียบอย่างแม่นยำ ต้องขยายกำลังการผลิตไฟฟ้าและน้ำให้เพียงพอต่อห้องปลอดเชื้อแห่งใหม่ ทีมก่อสร้างและติดตั้งอุปกรณ์ต้องทำงานให้ได้ตามเป้าหมาย เพื่อให้เริ่มการรับรองกระบวนการได้ตรงเวลา นอกจากนี้ ความเคลื่อนไหวของอัตราแลกเปลี่ยนและอัตราดอกเบี้ยอาจทำให้งบโครงการเพิ่มขึ้นหรือลดลง

ปัจจัยด้านนโยบายก็มีความสำคัญเช่นกัน การควบคุมการส่งออก กฎระเบียบข้อมูล และการตรวจสอบการลงทุนข้ามพรมแดนมีผลต่อการตัดสินใจวางเครื่องมือและจัดสรรผลิตภัณฑ์ของบริษัท ไมครอนเผชิญข้อจำกัดในจีน ซึ่งเป็นหนึ่งในตลาดหน่วยความจำที่ใหญ่ที่สุดในโลก การกระจายการผลิตไปยังสหรัฐฯ ญี่ปุ่น และประเทศพันธมิตรอื่น ๆ เป็นวิธีหนึ่งในการจัดการความเสี่ยงดังกล่าว แผนงานฮิโรชิมาสอดคล้องกับแนวทางนี้ โดยเสริมฐานการผลิตในประเทศที่เป็นศูนย์กลางของระบบนิเวศวัสดุและอุปกรณ์ระดับโลก

ประเด็นสำคัญ

• ญี่ปุ่นจะสนับสนุนโครงการ DRAM ขั้นสูงของไมครอนในฮิโรชิมาสูงสุด 536,000 ล้านเยน (ประมาณ 3,630 ล้านดอลลาร์)
• กระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมจะจัดสรรเงินทุนทั้งด้านการวิจัยและพัฒนา รวมถึงการลงทุนด้านทุน
• ไมครอนตั้งเป้าเริ่มจัดส่ง DRAM ขั้นสูงจากฮิโรชิมาเร็วที่สุดในปี 2028
• โครงการนี้เน้นการถ่ายลวดลายด้วย EUV และโหนด DRAM รุ่นใหม่ 1 beta และ 1 gamma ซึ่งเพิ่มความหนาแน่นและลดการใช้พลังงาน
• การอนุมัติก่อนหน้านี้ในปี 2023 รวมถึงเงินสนับสนุนสูงสุด 192,000 ล้านเยน เพื่อช่วยให้ไมครอนติดตั้งอุปกรณ์ EUV ในญี่ปุ่น
• คาดว่าการก่อสร้างและติดตั้งเครื่องมือจะเร่งขึ้นตั้งแต่ปี 2026 โดยโรงงานแห่งใหม่ตั้งเป้าเริ่มดำเนินงานราวปี 2027
• ญี่ปุ่นใช้เงินอุดหนุน การวิจัยร่วม และพันธมิตร เพื่อฟื้นฟูความแข็งแกร่งด้านชิป หลังสัดส่วนการผลิตทั่วโลกลดลงเหลือประมาณ 9 เปอร์เซ็นต์ในปี 2022
• ฮิโรชิมาจะรองรับงานทักษะสูงหลายพันตำแหน่ง และสร้างฐานซัพพลายเออร์ในวงกว้างด้านวัสดุ อุปกรณ์ และบริการ
• การแข่งขันจากซัมซุงและ SK ไฮนิกซ์เข้มข้น โดย AI กระตุ้นความต้องการทั้ง DRAM และหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง
• ความเสี่ยงสำคัญ ได้แก่ วัฏจักรอุตสาหกรรม ระยะเวลารอเครื่องมือ EUV สาธารณูปโภค การขาดแคลนบุคลากร และการเปลี่ยนแปลงนโยบายในตลาดหลัก