半导体已经成为经济安全保障的核心，世界各国都在大力推进本土的技术研发与制造落地。在当前半导体水平分工的产业格局之下，美国英伟达掌握芯片设计、中国台湾台积电把持晶圆制造，两家企业占据显著领先地位。但半导体技术迭代速度飞快，全球产业竞争格局随时都有可能发生剧变。日本本土芯片制造实力已出现明显滑坡，它是否还有机会实现产业复兴？本文就来剖析被视作日本半导体 “翻盘王牌” 的两项前沿技术。
本文摘编自平成国际大学法学部教授漆畑春彦著作《日台的半导体产业与经济安全保障》（展转社），聚焦日本两大技术方向：NTT 主导的光半导体构想 IOWN，以及东北大学深耕的自旋存储 MRAM。
在全球半导体产业链里，日本的设备、材料依旧发挥着不可替代的支撑作用；倘若缺少日本的相关产品，即便是台积电、英伟达，也很难维持稳定的产品品质。但不可否认，在芯片制造环节，日本已经落后于中国台湾、韩国与美国。 1988 年，日本半导体的全球市场份额一度达到 50.3%。1991 年日本泡沫经济破裂之后，各大综合电机企业相继退出重资本投入的芯片制造业务，市场份额持续萎缩；2019 年份额约 10%，如今已经远低于这一水平。在作者看来，日本手中仍握有两项关键技术，有机会扭转当前的产业劣势。
用光跑通电路：NTT IOWN 光半导体构想
第一张王牌是光半导体。传统半导体依靠电流的通断完成运算；而光拥有高于电的传输速度，日本正在攻关一项全新路线：在微细化的芯片电路内部，以光信号替代电信号进行传输。 按照文章给出的测算，如果该技术落地，到 2030 年，系统传输容量有望达到现有半导体的 125 倍。光信号在电路传输过程中几乎不会产生热量，功耗也会大幅降低；有观点认为，搭载光半导体的智能手机甚至可以做到一年仅需充电一次。依托光通信，远距离访问的信号延迟几乎可以消除，为高精度远程手术、自动驾驶技术提供重要支撑。
NTT 的 IOWN（Innovative Optical and Wireless Network，创新光无线网络）项目，目标约在 2032 年实现技术落地，被业内认为具备改写半导体行业规则的潜力。2024 年 8 月，NTT 已经联合中国台湾中华电信，正式开通台日之间基于 IOWN 的跨区域通信网络。
以磁实现存储：东北大学 MRAM 磁阻存储器
第二张王牌是基于自旋电子学的 MRAM（磁阻随机存取存储器）。日本以东北大学为核心，研发依靠电子自旋磁矩实现数据存储的存储器件。 东北大学校长大野英男团队研发的材料体系，已经成为自旋电子学集成电路领域的事实行业标杆。东北大学在 MRAM 方向的研发积淀，相较全球其他研究机构领先十年以上，手握约 900 件相关专利。
这项存储技术已经走向商用落地：Arm 面向物联网的测试芯片 Musca‑S1、索尼半导体的 GPS 接收芯片 CXD5605，均已搭载 MRAM 存储单元。
