上周五，日本半導(dǎo)體制造商Rapidus召開發(fā)布會，一下子成了行業(yè)焦點(diǎn)。這家被稱作日本“芯片國家隊”的企業(yè)，正式對外宣布，旗下工廠已經(jīng)開始制作2nm全環(huán)繞柵極（GAA）晶體管的測試晶圓原型，而且早期的2nm測試晶圓，電氣特性完全達(dá)到了預(yù)期。這事兒可不簡單，意味著Rapidus在先進(jìn)制程芯片研發(fā)上，扎扎實(shí)實(shí)往前邁了一大步。
在半導(dǎo)體生產(chǎn)里，原型制作是個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。它就像給新技術(shù)做“體檢”，看看用新技術(shù)造出來的早期測試電路，靠不靠譜、效率高不高，能不能達(dá)到事先設(shè)定的性能標(biāo)準(zhǔn)。這次Rapidus能做出原型晶片，顯然是對它技術(shù)方向的一次有力認(rèn)可。
多方支持下快速成長，硬件基礎(chǔ)逐步夯實(shí)
Rapidus的成長速度挺驚人。2022年才成立的公司，背后是軟銀、索尼、豐田、三菱日聯(lián)等8家日本大企業(yè)一起出資。它的2nm芯片生產(chǎn)技術(shù)，來自美國IBM。更重要的是，日本政府還承諾給它高達(dá)1.7萬億日元的補(bǔ)貼。再看工廠建設(shè)，2023年9月，首座工廠IIM-1動工；到了2024年，潔凈室工程完工，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備也陸續(xù)進(jìn)場了。
設(shè)備方面的進(jìn)展也很順。去年12月拿到阿斯麥NXE:3800EEUV光刻機(jī)后，今年4月，北海道IIM-1工廠的試點(diǎn)生產(chǎn)線就啟動了。才過兩個月，到6月的時候，工廠里已經(jīng)有200多臺半導(dǎo)體設(shè)備投入使用。有了這些設(shè)備和生產(chǎn)線，原型晶圓的制作才有了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
量產(chǎn)仍需時日，行業(yè)競爭壓力不小
不過，雖然原型晶片做出來了，Rapidus社長小池淳義還是很實(shí)在地說，公司打算到2027年某個時候，才能實(shí)現(xiàn)2nm工藝量產(chǎn)。這話也能看出來，這家新晶圓廠要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，還有不少坎兒要過。
目前，臺積電、三星和英特爾都在抓緊時間，想在今年內(nèi)實(shí)現(xiàn)2nm芯片量產(chǎn)。這么一比，Rapidus的2nm產(chǎn)能肯定要慢一些。對于這家成立還不到3年的公司來說，眼下最要緊的是能在競爭白熱化的半導(dǎo)體行業(yè)，先穩(wěn)住陣腳。
采用獨(dú)特生產(chǎn)策略，利弊并存有考量
值得一提的是，Rapidus在周五的公告里，提到了一個特別的做法——IIM-1工廠所有前端步驟，都采用單片晶圓處理策略，也就是每片晶圓單獨(dú)進(jìn)行處理、加工和檢測。
要知道，臺積電、三星這些老牌大廠，一般是批量處理和單片處理結(jié)合著來。只有光刻、等離子刻蝕、原子層沉積這些對精度要求極高的關(guān)鍵步驟，才用單片處理；像氧化、清洗和退火這些步驟，就用批量處理。
Rapidus覺得，單片處理有不少好處。能精準(zhǔn)控制每個操作環(huán)節(jié)，工程師要是發(fā)現(xiàn)問題，能馬上處理，不用等一整批都做完。而且這種方式能收集到更多數(shù)據(jù)，正好可以用來訓(xùn)練人工智能算法，提高芯片良率。另外，這種生產(chǎn)方式靈活，能在大批量和小批量生產(chǎn)之間自由切換，考慮到以后可能要給很多小公司提供服務(wù)，這一點(diǎn)很有優(yōu)勢。
當(dāng)然，單片處理也有缺點(diǎn)，成本高、生產(chǎn)周期長、產(chǎn)能也比較低。Rapidus自己也承認(rèn)這些問題，但它認(rèn)為，從長遠(yuǎn)來看，在提高良率、減少缺陷方面能帶來不少好處，所以這種方式會成為2nm及更先進(jìn)制程的有效辦法。
后續(xù)規(guī)劃與潛在影響因素
還有個消息，Rapidus確認(rèn)正在開發(fā)一套適配IIM-1工廠2nm制程的工藝開發(fā)套件，計劃2026年一季度提供給客戶。到那時候，客戶就能馬上開始自己設(shè)計的原型制作了。
不過，Rapidus的發(fā)展也受外部因素影響。畢竟拿了日本政府這么多補(bǔ)貼，日本政壇有個風(fēng)吹草動，比如本周末的參議院選舉，都可能影響到公司的資金狀況。
總的來說，Rapidus在2nm芯片研發(fā)上有了階段性的成績，但要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，還有很長的路要走，挑戰(zhàn)不少。它能不能在半導(dǎo)體行業(yè)闖出一片天，還得再看看。
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