Rapidus携手IBM，共同开发2nm工艺Chiplet封装量产技术

半导体先进制造工艺已经进入3nm大关，这也是目前行业内能量产的最先进技术，不过目前只有台积电和三星有能力做到。

日前，日本Rapidus公司宣布与IBM公司展开合作，共同开发适用于2nm工艺的Chiplet封装量产技术。这家日本半导体新贵预计将在2nm制程项目上投资5万亿日元（约合350亿美元），大致相当于台积电和另一家全球领先芯片制造商的年度支出。

左为Rapidus总裁兼首席执行官 小池淳義（Atsuyoshi Koike），右为IBM日本副总裁、IBM 研发部首席技术官 森本典繁（Norishige Morimoto）

Rapidus成立之初，双方就密切合作

关于合作双方，“百年老店”IBM的实力自然不用多说，拥有数十年先进封装技术积累的跨国企业，是芯片研发领域的先行者。2021年，IBM成功推出了全球首款采用2nm工艺的芯片，其2nm芯片采用了GAA技术（Gate-All-Around）——即环绕栅极晶体管。

此次合作中，IBM将为Rapidus提供其在高性能半导体领域的芯粒封装技术，这将极大增强Rapidus在尖端制造技术方面的实力。

Rapidus成立于2022年，这家公司此前《电子工程专辑》也曾多次报道，是一家由索尼、丰田、NTT、三菱、NEC、铠侠和软银等八家日本企业，共同出资成立的半导体公司。作为日本半导体复兴计划的关键参与者，Rapidus成立目的在于重振日本在全球半导体产业中的地位。

根据官方资料，Rapidus专注于先进逻辑半导体的研发与制造，目标直指全球最前沿的芯片技术。公司不仅在2纳米工艺技术研发上取得了显著进展，还获得了日本政府的强力支持，包括来自经产省535 亿日元的后端工艺巨额补贴，意在缩短设计、晶圆加工、三维封装等半导体生产周期。

本次协议是日本新能源和工业技术开发组织（NEDO）开展的“2nm半导体芯片和封装设计与制造技术开发”项目框架内国际合作的一部分，并建立在Rapidus与IBM共同开发2nm工艺节点技术的现有协议基础上。

早在2022年底，Rapidus成立还不到一个月就与IBM签署了技术授权协议。作为协议的一部分，Rapidus与IBM的工程师将在IBM位于北美的工厂，合作开发和制造高性能计算机系统(HPC)的半导体封装技术，为Rapidus将来的商业代工生产打下坚实基础。

2023年IBM全球副总裁兼IBM东京研究院院长Norishige Morimoto在接受采访时曾表示，“当谈到2nm工艺技术时，我们正把精力集中在Rapidus上，并在这个项目上投入了大量的资源，甚至牺牲了一些本可以用于其他研究的能力。”

“我们希望Rapidus取得成功。我们希望其能为我们和世界日益增加的芯片需求，提供稳定的供应，”Morimoto补充道，“只要它们符合我们的业务需求，我们不会排除任何选择。”IBM还为三星的代工部门提供芯片制造技术。

重点在GAA

此前有报道称，Rapidus已于今年4月向IBM派遣了大概100名员工，目前正在IBM位于美国纽约的奥尔巴尼纳米技术中心，专注于2nm工艺所需的GAA技术。GAA技术是为了在半导体电路线宽进一步最小化的同时防止漏电流而开发的，它被认为是半导体先进工艺持续演进的关键。

此外，Rapidus的员工还在向IBM的技术人员学习如何使用极紫外（EUV）光刻设备。当前Rapidus计划租用紧邻其 IIL-1 晶圆厂的精工爱普生空置厂房，建设与 2nm 工艺配套的先进封装产能，目标是在2027年实现2nm芯片的量产。

为什么选择Chiplet封装技术？因为这项技术允许将多个优化过的小芯片（Chiplet）集成到单一封装中，每个小芯片可以针对特定功能进行优化，从而提升整体性能和效率。而相比3nm工艺，2nm工艺可以在更小的空间内集成更多的晶体管，这将使得芯片性能得到显著提升，同时降低能耗。

不过有业内专家认为，要实现2nm工艺，最需要克服的是芯片间的高密度互连技术，另外Chiplet封装技术增加了制造过程的复杂性，需要优化生产技术和建立严格的质量控制措施。

Rapidus 总裁兼首席执行官 Atsuyoshi Koike 博士评论说：“基于我们目前针对 2nm 半导体技术的联合开发协议，我们非常高兴今天正式宣布与 IBM 建立合作伙伴关系以建立芯片封装技术。” 

Koike 强调说：“我们将充分利用这次国际合作。此外，我们将采取举措，让日本在半导体封装供应链中发挥更重要的作用。” 

IBM 高级副总裁兼研究总监 Darío Gil 表示：“凭借数十年在先进封装领域的创新，IBM 很荣幸能够扩大与 Rapidus 的合作，共同开发最先进的小芯片技术。通过我们的协议，我们致力于支持最先进节点生产流程、设计和封装的开发。（此外，我们将）开发新的用例并支持半导体员工。”

与三星师出同门

预计Rapidus和IBM的合作将加快2nm工艺的研发和应用，推动整个半导体行业的技术进步。此外在当前地缘政治影响下，行业也迫切需要实现半导体供应链的地理多元化，减少对特定地区的依赖，为市场提供了台积电和三星之外的第三个选择。

Omdia分析师Akira Minamikawa指出，“Rapidus和三星在同一个平台上，因为它们都使用IBM的技术，两家很有可能达成双赢的合作关系，因为它们的商业模式截然不同。”

台积电则认为Rapidus还远远不能称为有力的竞争对手，刘德音此前表示，他认为这家日本芯片制造商仍需专注于培养工程人才。