日本初创代工厂Rapidus的社长小池淳义在接受采访时表示，该公司将于2025年4月开设2nm试点晶圆厂。据最近访问过日本Rapidus的一位分析师称，这家台积电(TSMC)和三星的新竞争对手仍面临着巨大障碍。
日本初创代工厂Rapidus的社长小池淳义在接受笔者采访时表示，该公司将于2025年4月开设2nm试点晶圆厂。据最近访问过日本Rapidus的一位分析师称，这家台积电(TSMC)和三星的新竞争对手仍面临着巨大障碍。
日本初创代工厂Rapidus的社长小池淳义(来源：imec)
Rapidus和台积电是日本政府寄希望于重建日本衰落的半导体产业的两家芯片制造商。如果成功，Rapidus将生产最先进的2nm芯片，而台积电将在其位于日本熊本的基地生产不太先进的硅片。
小池依靠IBM和全球研发组织imec的支持，开始商业化生产世界上最先进的硅片，这比行业重量级企业台积电只晚了两年。小池表示，其单晶圆加工创新将通过加快生产周期，为Rapidus提供超越台积电和三星的竞争优势。
“如果在相同成本下，我能提供比普通晶圆厂快两三倍的生产周期，客户会更喜欢哪个呢？”小池问道，“我们的速度还不足以先于台积电启动2nm工艺，但我们可以迎头赶上，因为我们有高速反馈，可以快速提升产能。”
小池表示，单晶圆处理可以为Rapidus提供更多必要的关键数据，而让Rapidus比其他代工厂快40%将芯片良率提高到量产质量。
“单晶圆概念肯定比间歇式反应器的创新好一百倍。”小池表示，“这是起点。”
人们正在意识到单晶圆处理可以通过更好的数据来提高产量，但大型代工厂将难以采用这项技术。
“台积电或三星不可能遵循这种想法。”小池表示，“所有工程师都认为间歇式反应器效率更高，生产率高。他们不可能改变。”
几十年来，芯片制造商一直使用间歇式反应器，一次可以处理50片硅片。Rapidus表示，它已说服Tokyo Electron(TEL)应用材料等主要半导体工具制造商，为Rapidus提供所需的一系列单晶圆设备。
“我有很多像应用材料公司首席执行官Gary Dickerson这样的好朋友。”小池说，“TEL也是如此。他们逐渐理解了我的想法。我曾与应用材料、泛林集团、TEL和Dai Nippon Screen等多家设备公司合作开发新型单晶圆设备。”
大约在2024年底，Rapidus将安装其第一台EUV光刻工具。它将不会是高数值孔径(High-NA)EUV。
“建立这项技术需要时间。”小池说。像ASML的NXE: 3800E这样的工具“应该很棒”，他补充说。
奥尔布赖特石桥集团(Albright Stonebridge Group)的全球技术客户顾问Paul Triolo认为，预测一个雄心勃勃的项目能否成功是一件复杂的事情，因为Rapidus将先进生产工艺商业化的道路尚未得到验证。大约一个月前，他访问了Rapidus。
“该公司拥有出色的管理层、日本政府的强大支持以及备受赞誉的技术合作伙伴，例如imec和IBM。”Triolo告诉笔者，“挑战之一将是为Rapidus的代工服务找到主要客户——必须要让这些公司确信Rapidus-IBM-imec团队开创的先进工艺技术能够以令人信服的方式提供与全球领先的台积电和三星相媲美的性能和成本。”
Triolo认为，Rapidus需要自力更生。该代工厂需要证明其工艺技术可以在质量和成本方面实现扩展，同时赢得那些将先进设计置于危险境地的客户。
该公司希望将更多的AI芯片设计公司(如Tenstorrent和Esperanto)纳入其合作伙伴名单。小池表示，有几家硅谷公司有意成为其客户，但他拒绝透露任何名字。
该公司计划生产用于低功耗边缘计算的AI芯片，以及用于数据中心高性能计算的高速硅片。
Rapidus的早期投资者包括索尼、电装、丰田、软银和铠侠，该公司将需要更多的外部投资才能开始商业化生产。小池估计，他的公司总共需要5万亿日元（约合318亿美元）。小池表示，日本政府将根据Rapidus的年度业绩向其提供补贴。
将制造和封装结合起来
小池正在Rapidus将芯片制造和封装结合在一起。传统上，这两个过程由不同的公司负责。
小池说，前端和后端的工程师被一堵大墙隔开。
“没有讨论。他们说着不同的语言。我已经在公司里拆除了这堵墙，这样他们就可以互相讨论。”
小池补充说，通过将制造和封装整合在同一屋檐下，Rapidus还将缩短生产周期。
该公司将把混合键合技术作为其先进封装技术之一，目前正在研究非常窄间距的技术。
Rapidus还在与测试公司合作开发已知良好裸片(KGD)测试，并将提供组装设计套件(ADK)——这在半导体行业尚属首次。
小池说：“工艺设计套件(PDK)是用于前端的，但我将创建一个ADK。”
Triolo认为，先进封装将是Rapidus面临的另一大挑战。
“目前尚不清楚Rapidus是否会像台积电、英特尔和三星在代工服务方面所做的那样，开发自己专有的先进封装方法，还是会寻求与其他公司合作，建立一些更标准的芯片和先进封装方法。”他说。
快速发展
据小池称，迄今为止，Rapidus在日本北海道岛北部千岁市的晶圆厂建设没有出现任何延误。
Rapidus已与日本历史最悠久、规模最大的建筑公司之一Kajima签订了建造该晶圆厂的合同。
“他们目前有2,000－3,000名员工。”小池说。Kajima将在10月左右为该项目配备5,000名工人，他补充说。
Rapidus雇用了400多名工程师，预计每年还将增加300人。
Triolo表示，尽管如此，随着台积电、西部数据、美光和铠侠等其他半导体制造商扩大产能，日本国内对熟练技术工人的需求也在增加，因此该公司在劳动力发展方面仍面临巨大的挑战。
“到目前为止，Rapidus已经从其他行业参与者那里挖走一些工程人才，但长期来看，为千岁的大批量生产设施招聘到足够数量的工程师和操作员仍将面临挑战。”他说。
小池去年派遣了100名工程师，今年还将再派遣100名工程师前往纽约州奥尔巴尼市，在那里，该公司向IBM支付了一笔金额未公开的费用，以便将这家美国公司的2nm技术商业化。据不愿透露姓名的消息人士称，IBM可能会成为Rapidus的客户。IBM没有回复笔者的置评请求。
（原文刊登于EE Times美国版，参考链接：Rapidus Set to Open 2-nm Pilot Fab, CEO Says，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子工程专辑》2024年9月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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