O ambicioso plano do Japão para transformar Hokkaido num polo global de chips

Porque razão Hokkaido está no centro do regresso do Japão aos semicondutores

Hokkaido é famosa pelas suas manadas de gado leiteiro, campos de lavanda e neve profunda, mas a ilha é agora o palco do mais agressivo impulso industrial do Japão numa geração. Gruas e construtores de salas limpas estão a remodelar a periferia de Chitose, junto ao Novo Aeroporto de Chitose. O objetivo é simples e arrojado: ancorar uma nova era de fabrico avançado de semicondutores dentro do Japão e reduzir a dependência do aprovisionamento externo numa altura em que os chips alimentam tudo, desde automóveis e telefones a centros de dados e inteligência artificial.

A ponta de lança do projeto é a Rapidus, uma jovem fundição japonesa formada em 2022 com o apoio de oito pesos-pesados industriais do país e um forte apoio de Tóquio. Em pouco tempo, a Rapidus garantiu know-how de processo de ponta através de colaborações, instalou equipamento de litografia ultravioleta extrema em Hokkaido e produziu um dispositivo protótipo funcional de 2 nm numa linha-piloto. A empresa pretende atingir a produção em massa ainda nesta década. Se esse calendário se mantiver, o Japão voltaria a integrar o grupo mais avançado de produtores de chips pela primeira vez em décadas, ao lado da TSMC, de Taiwan, e da Samsung, da Coreia do Sul.

Os riscos são elevados. O mercado global de chips vale centenas de milhares de milhões de dólares por ano. A procura está a aumentar à medida que os fabricantes de automóveis se eletrificam e os prestadores de serviços de cloud e as startups competem para implementar IA. As perturbações no aprovisionamento durante a pandemia expuseram a fragilidade da cadeia de fornecimento de chips. Para o Japão, que já produziu mais de metade dos semicondutores do mundo, mas agora produz apenas uma pequena parte, recuperar alguma produção de chips críticos é também uma questão de segurança económica.

Quem é a Rapidus e o que está planeado em Chitose

A Rapidus foi criada como um consórcio que inclui a Toyota, a Sony, a NTT, a SoftBank, a Kioxia, a Denso, a NEC e o MUFG, com apoio estratégico do Ministério da Economia, Comércio e Indústria. A empresa obteve licença da IBM para tecnologia-chave de lógica de 2 nm, associou-se ao instituto de investigação belga imec e propôs-se construir uma nova fábrica chamada IIM 1 em Chitose. O local foi escolhido pelo solo industrial abundante, acesso a energia e água, e um aeroporto que encurta os prazos logísticos para pessoas e equipamento sensível.

As escolhas de design no IIM 1 refletem tanto necessidades técnicas como um toque local. O complexo está a ser revestido com relva para se integrar na paisagem de Hokkaido. As autoridades locais descrevem também o local como comparativamente menos propenso a grandes sismos do que outras partes do país. A Rapidus está a instalar sistemas de manuseamento totalmente automatizados e ferramentas de processo de nova geração concebidas para transístores gate all around da classe de 2 nm.

Uma peça central desse conjunto de ferramentas é a litografia ultravioleta extrema. A Rapidus recebeu um sistema ASML TWINSCAN NXE:3800E, o único modelo EUV amplamente disponível capaz de fabrico de alto volume em nós de ponta. A empresa abriu uma linha-piloto no início de 2025 e depois verificou o funcionamento de um dispositivo protótipo de 2 nm. Continua a pretender lançar a produção em massa em 2027 se forem cumpridas as metas de rendimento e qualidade.

O diretor-executivo da Rapidus, Atsuyoshi Koike, um engenheiro de chips veterano, tem mantido um ritmo acelerado e uma mensagem clara sobre colaboração internacional e urgência.

Antes de apresentar as suas declarações, é útil notar o seu papel. Koike lidera a Rapidus e supervisiona o projeto de Chitose desde o seu início. Tem salientado tanto a velocidade do desenvolvimento como o valor das parcerias com detentores de tecnologia no estrangeiro.

Conseguimos fabricar o protótipo de 2 nm pela primeira vez no Japão, e a uma velocidade sem precedentes no Japão e a nível global.

Koike também sublinhou como as parcerias ajudaram a equipa a avançar rapidamente e porque quer competir com produção personalizada de resposta rápida, em vez de pura escala.

As parcerias com empresas globais são essenciais para adquirir tecnologia a este nível. A nossa vantagem é a velocidade: conseguimos produzir e entregar chips três a quatro vezes mais depressa do que qualquer outro.

A ambição por si só não garante o sucesso. A empresa ainda tem de passar de provar um dispositivo numa linha-piloto para uma produção em massa estável, um passo que já desafiou muitos novos participantes no passado.

Porque razão Hokkaido é adequada ao fabrico avançado de chips

Para uma fábrica de ponta, a localização é importante. Hokkaido oferece várias vantagens que os executivos e responsáveis apontam repetidamente. A ilha tem água abundante, um clima fresco que ajuda no arrefecimento de centros de dados e instalações, e grandes extensões de terreno apto para construção, em comparação com regiões urbanas congestionadas. Tem também um forte potencial de energias renováveis a partir do vento, hídrica e solar que, com o tempo, poderá ajudar a compensar as elevadas necessidades energéticas da produção de chips.

Estes pontos fortes naturais estão a ser combinados com um esforço político. A Visão de Promoção da Indústria de Semicondutores e Digital da prefeitura apela a um cluster concentrado que possa atrair investidores e difundir benefícios por toda a região. Os fornecedores já estão a seguir a Rapidus até Chitose. A ASML, a Tokyo Electron, a Applied Materials e a Lam Research estão entre os líderes de equipamento e materiais que começaram a estabelecer uma presença local para servir a nova fábrica. A imec e outros parceiros de investigação estão a envolver-se com universidades e centros de formação para fomentar talento e projetos conjuntos.

O impacto local é visível no aumento da procura de trabalhadores qualificados, habitação, serviços e logística perto do corredor do aeroporto. Os urbanistas de Chitose estão a trabalhar em alojamento e ligações de transporte, e as empresas, desde a construção à restauração, preparam-se para uma afluência de engenheiros, técnicos e das suas famílias.

A questão do dinheiro

O Japão está a gastar fortemente para trazer de volta ao país a produção avançada de semicondutores. O esforço vai muito além de uma única fábrica. Inclui subsídios para fabricantes nacionais e estrangeiros, programas de investigação e novas leis centradas na segurança económica. Mesmo assim, o custo de recuperar o atraso na linha da frente é elevado por qualquer medida.

Quanto vai custar

As estimativas da indústria indicam que a Rapidus precisa de cerca de 5 biliões de ienes para financiar a produção em massa inicial. O apoio governamental já totaliza milhares de milhões de dólares, com pacotes adicionais para IA e semicondutores anunciados no final de 2024. Relatos indicam também que Tóquio planeia investir mais 100 mil milhões de ienes no ano fiscal de 2025, uma medida que tornaria o Estado acionista maioritário enquanto acelera o impulso nacional para capacidade interna. Embora a combinação exata de subvenções, incentivos fiscais e garantias mude a cada orçamento, a direção é consistente: mais apoio público para impulsionar a produção de ponta dentro do Japão.

Dinheiro público e instrumentos de política

Os subsídios são acompanhados de iniciativas políticas. O quadro de Promoção da Segurança Económica do Japão visa assegurar cadeias de abastecimento críticas. O Estado designou empresas como a ROHM como fornecedoras de produtos críticos e alargou o apoio a líderes de memórias como a Micron para expansões de instalações em Hiroshima. Outras medidas incluem financiamento para investigação através do Centro de Tecnologia de Semicondutores de Ponta e incentivos para atrair investimento estrangeiro. Paralelamente, a TSMC recebeu apoio para novas instalações em Kumamoto, que já produzem dispositivos de 12 a 28 nm e estão a construir uma segunda fábrica com início previsto para cerca de 2027.

Para a Rapidus, o apoio público reduz o risco inicial, mas não elimina a necessidade de um investimento privado significativo nem a disciplina exigida para conquistar e manter clientes. Os críticos preocupam-se com uma dependência perpétua de subsídios. Os defensores argumentam que, sem financiamento decisivo, o país ficaria ainda mais para trás. O resultado dependerá da rapidez com que a Rapidus consegue transformar protótipos em produtos fiáveis e de alto rendimento em que os clientes confiem.

A corrida tecnológica nos 2 nm

O objetivo principal da Rapidus são os 2 nm, o que a coloca frente a concorrentes de classe mundial. Compreender o que isso significa ajuda a explicar tanto o entusiasmo como a dificuldade da tarefa.

O que 2 nm significa realmente

Nomes de nós de processo como 7 nm, 3 nm ou 2 nm são abreviaturas da indústria. Já não correspondem a uma única dimensão física num chip. Em vez disso, assinalam uma geração de tecnologia de processo com características mais pequenas, novos desenhos de transístores e interligações mais densas. Nesta classe, as fundições líderes utilizam transístores gate all around, nos quais o canal é envolvido pela porta em vários lados para melhorar o controlo e reduzir correntes de fuga. O resultado pode ser um desempenho superior e um consumo de energia inferior à mesma velocidade de relógio, em comparação com nós anteriores.

Porque a EUV é importante

Avançar para estes nós exige litografia ultravioleta extrema. A EUV utiliza um comprimento de onda de luz muito mais curto do que as ferramentas de ultravioleta profundo das gerações anteriores. Isso permite padrões mais precisos de características minúsculas. A ASML é a única empresa que fabrica scanners EUV. O modelo NXE:3800E que a Rapidus instalou foi concebido para elevado débito nos nós lógicos mais avançados. Conseguir instalar e pôr a funcionar uma destas máquinas complexas é, por si só, um marco, porque exige competências especializadas, ambientes ultra-limpos e uma coordenação estreita entre dezenas de fornecedores.

O obstáculo mais difícil é o rendimento

Produzir um dispositivo funcional numa linha-piloto prova que a pilha de processos pode ser colocada a funcionar. A produção em massa é diferente. As fundições têm de entregar milhares de wafers por mês com elevado rendimento, ou seja, uma grande parte dos chips em cada wafer cumpre rigorosos objetivos de desempenho e fiabilidade. A subida do rendimento exige tempo, capital e iteração com os clientes. A TSMC e a Samsung têm profunda experiência nesta área, o que é uma das razões pelas quais dominam na vanguarda. A Rapidus terá de avançar rapidamente no controlo de processos, na redução de defeitos e na disponibilidade dos equipamentos para competir.

O mapa competitivo também está a mudar. A TSMC iniciou trabalhos preliminares nos 2 nm e continua a aperfeiçoar os 3 nm. A Samsung está a comunicar o seu próprio calendário para os 2 nm. A Intel está a impulsionar o seu processo Intel 18A, frequentemente descrito como aproximadamente a classe de 1,8 nm no jargão da indústria, embora as suas convenções de nomenclatura sejam diferentes. O resultado é uma corrida renhida, com vários líderes a melhorar os seus processos todos os anos.

Clientes, concorrentes e estratégia

Conquistar clientes é tão crítico como construir a fábrica. A TSMC e a Samsung têm relações de longa data com fabricantes de telemóveis, empresas de cloud e projetistas de chips. Essas parcerias moldam as escolhas de design e até o desenvolvimento em conjunto, tornando difícil para um novo entrante desalojar os operadores estabelecidos.

A Rapidus diz que vai competir pela velocidade e pela atenção ao cliente, oferecendo produção personalizada de resposta rápida para clientes que querem lógica avançada adaptada às suas necessidades. Essa abordagem poderá atrair os fabricantes de automóveis e as empresas industriais do Japão, que querem um fornecimento local mais previsível após as escassezes dos últimos anos. Poderá também atrair projetistas de chips de IA que precisam de iterações rápidas durante os primeiros ciclos de produto. Para construir essas relações, a Rapidus abriu um escritório nos Estados Unidos e organizou eventos para clientes em Hokkaido em 2025 para demonstrar progressos e envolver potenciais clientes.

Entretanto, o resto do ecossistema japonês de chips está a mexer. A Kioxia expandiu instalações em Yokkaichi e Kitakami com apoio de Tóquio. A Toshiba construiu uma nova fábrica em Ishikawa. A Micron está a aumentar a capacidade em Hiroshima com subsídios de vários milhares de milhões de dólares. A Samsung está a criar uma base de I&D em Yokohama. E a presença da TSMC em Kumamoto já impulsionou fornecedores, crescimento salarial e melhorias de infraestruturas locais em Kyushu, reforçando a ideia de que uma fábrica pode atrair um cluster mais vasto.

Talento e comunidade local

As máquinas não fazem chips sozinhas. Uma nova fábrica precisa de milhares de trabalhadores qualificados, desde engenheiros de processo e técnicos de equipamento a equipas de instalações, segurança e logística. O Japão enfrenta um mercado de trabalho restrito nos semicondutores, com uma escassez estimada de dezenas de milhares de engenheiros nos próximos anos. Hokkaido tem de persuadir o talento a mudar-se para norte e a ficar.

Formação e educação

A Rapidus está a estabelecer parcerias com a Universidade de Hokkaido e outras escolas para criar canais para futuras contratações. O plano nacional inclui o Centro de Tecnologia de Semicondutores de Ponta, que coordena investigação e formação com a indústria. Estão previstos cursos ministrados por especialistas para acelerar o desenvolvimento de competências em litografia, gravação, deposição, metrologia, encapsulamento e telecomunicações. Estes programas destinam-se tanto a recém-licenciados como a trabalhadores a meio da carreira que transitam de áreas adjacentes.

Imigração e habitação

Os líderes da empresa reconhecem que terão de contratar especialistas estrangeiros para cumprir calendários ambiciosos. Este continua a ser um tema sensível num país com baixo apoio público à entrada de mão de obra em larga escala. As autoridades locais de Chitose estão a preparar habitação e serviços comunitários para os trabalhadores que chegam e as suas famílias. Coordenar escolas, transportes e equipamentos será essencial se a região quiser manter esse talento a longo prazo.

A energia é outro fator no talento e nas operações. As fábricas avançadas consomem grandes quantidades de eletricidade com requisitos de qualidade rigorosos. O mix de hídrica, eólica e solar de Hokkaido está a crescer, e os debates continuam sobre a melhor forma de garantir energia de base estável para uma instalação que não pode dar-se ao luxo de parar. O planeamento energético regional estará ao lado do recrutamento e da formação na lista de desafios práticos a resolver.

Geopolítica e segurança da cadeia de abastecimento

Os semicondutores estão no centro da competição estratégica. O impulso de Tóquio alia objetivos económicos a metas de segurança nacional, incluindo o desejo de reduzir o risco de tensões políticas ou militares poderem estrangular o fornecimento de chips. As preocupações com uma crise no Estreito de Taiwan aguçaram o foco na diversificação geográfica. O Japão alinhou-se com parceiros nos Estados Unidos e na Europa em controlos de exportação para as ferramentas mais avançadas. Está também a trabalhar em estreita colaboração com centros de investigação e empresas americanas e europeias para partilhar know-how e construir cadeias de abastecimento resilientes.

O Japão continua a ter posições fortes em materiais, produtos químicos especializados e equipamento de fabrico de chips através de empresas como a Tokyo Electron, a Shin-Etsu e a JSR. Ao acrescentar produção avançada de lógica a esses pontos fortes, os decisores políticos esperam criar um mercado interno que apoie o design e o fabrico locais, mantendo-se profundamente ligado aos mercados aliados.

O que observar a seguir

Os próximos dois anos mostrarão se a aposta de Hokkaido consegue passar da promessa à produção. Marcos importantes incluem a instalação e qualificação contínuas de ferramentas de processo no IIM 1, uma produção estável da linha-piloto e as primeiras entregas de chips protótipo a clientes pagantes. Fique atento a sinais de que os rendimentos estão a subir e de que um conjunto de clientes principais se comprometeu com encomendas repetidas.

O financiamento continuará a ser uma questão central. O governo está a preparar apoio adicional, e o capital privado terá um papel maior se os marcos técnicos forem cumpridos dentro do prazo. O número de trabalhadores em Chitose e o ritmo de contratação em universidades e centros de formação mostrarão se o fosso de talento está a diminuir. O planeamento energético para uma energia estável e de alta qualidade em Hokkaido também marcará presença nos debates locais e nacionais.

Noutros locais do Japão, a segunda fábrica da TSMC em Kumamoto deverá entrar em funcionamento por volta de 2027. Esse calendário sobrepõe-se ao objetivo de produção em massa da Rapidus, criando um teste para saber se o Japão consegue apoiar vários polos de crescimento no fabrico avançado ao mesmo tempo. O efeito de cluster, se se consolidar, poderá remodelar as economias regionais tanto em Kyushu como em Hokkaido.

Pontos-chave

• A Rapidus instalou um scanner EUV em Chitose, iniciou uma linha-piloto e verificou o funcionamento de um dispositivo protótipo de 2 nm.
• A empresa tem como objetivo a produção em massa em 2027, competindo com a TSMC e a Samsung na classe de nós de ponta.
• Hokkaido oferece terra, água, um clima fresco e energias renováveis em crescimento, atraindo fornecedores como a ASML e a Tokyo Electron para a região.
• As necessidades de financiamento são grandes, cerca de 5 biliões de ienes para produção em massa, com o Estado a planear investimento adicional e apoio político.
• O Japão está a combinar subsídios com investigação e formação através do Centro de Tecnologia de Semicondutores de Ponta para responder a uma grande escassez de talento.
• As fábricas da TSMC em Kumamoto e as expansões da Micron, Kioxia, Toshiba e Samsung mostram um renascimento mais amplo da atividade de semicondutores no Japão.
• A geopolítica e a segurança económica são motores centrais, com Tóquio a procurar cadeias de abastecimento resilientes ao lado dos Estados Unidos e da Europa.
• O progresso entre 2025 e 2027 dependerá da subida dos rendimentos, do compromisso dos clientes, do crescimento da força de trabalho e de energia estável para operações contínuas da fábrica.