日本晶圆厂，进军先进封装

2024-05-25 02:05

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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自anandtech，谢谢。

我们说全球代工市场现在正在蓬勃发展，其实并不为过。人工智能和高性能计算应用对尖端工艺技术的需求是前所未有的，随着英特尔加入代工芯片制造领域，这一细分市场也再次变得相当有竞争力。

然而，这正是 Rapidus 即将进入的细分市场，Rapidus 是一家由日本政府和几家日本大公司支持的代工初创公司，该公司将在 2027 年进入这一细分市场，届时其第一家晶圆厂将在几年后上线。

Rapidus 公司在最新更新了其首家先进晶圆厂的建设进度后，透露他们也打算涉足芯片封装领域。一旦完工，这家价值 5 万亿日元（320 亿美元）的晶圆厂将提供 2nm 节点的芯片光刻技术，以及为工厂内生产的芯片提供封装服务——这在一个即使封装不是完全外包（OSAT）也通常由专用工厂处理的行业中是一个显著的区别。

最终，虽然该公司希望服务与台积电、三星和英特尔代工厂相同的客户，但该公司计划采取与竞争对手几乎完全不同的方式来加快芯片制造速度，从完成设计到将可运行的芯片从晶圆厂生产出来。

Rapidus 美国子公司总经理兼总裁亨利·理查德 (Henri Richard) 表示：“我们为自己是日本人而感到自豪……我知道有些人可能会认为，日本以质量和注重细节而闻名，但不一定以速度或灵活性而闻名。但我要告诉你，Atsuyoshi Koike（Rapidus 负责人）是一位非常特别的高管。也就是说，他拥有日本的所有品质，还融入了很多美国思维。所以他是一个非常独特的人，而且非常专注于创建一家极其灵活、反应极其迅速的公司。”

起初只有 2nm

Rapidus 与传统代工厂之间最显著的区别或许在于，该公司只向客户提供尖端制造技术：2027 年推出 2 纳米（第一阶段），未来推出 1.4 纳米（第二阶段）。这与包括英特尔在内的其他代工厂形成了鲜明对比，后者倾向于为客户提供全套制造工艺，以吸引更多客户并生产更多芯片。显然，Rapidus 希望有足够多的日本和美国芯片开发商倾向于使用其 2 纳米制造工艺来生产他们的设计。话虽如此，在任何特定时间使用最先进生产节点的芯片设计商数量相对较少——仅限于需要先发优势且有足够利润来证明承担风险的大型公司——因此，Rapidus 的商业模式是否会成功还有待观察。该公司相信它会成功，因为在先进节点上制造的芯片市场正在迅速增长。

“直到最近，IDC 还估计 2nm 及以下市场的规模约为 800 亿美元，我认为我们很快就会看到该市场潜力被修正为 1500 亿美元，”Richard 表示。“

台积电是该领域的巨头，三星也在那里，英特尔也将进入该领域。但市场增长如此显著，需求如此之高，以至于 Rapidus 不需要太多的市场份额就能取得成功。

让我感到非常欣慰的一件事是，当我与我们的 EDA 合作伙伴、与我们的潜在客户交谈时，很明显整个行业都在寻找完全独立的代工厂的替代供应。三星在这个行业有一席之地，英特尔在这个行业有一席之地，这个行业目前由台积电拥有。但另一家完全独立的代工厂受到所有生态系统合作伙伴和客户的热烈欢迎。

所以，我对 Rapidus 的定位感到非常非常满意。”

说到先进的工艺技术，值得注意的是，Rapidus 不打算使用 ASML 的High NA Twinscan EXE 光刻扫描仪进行 2 纳米生产。相反，Rapidus 坚持使用 ASML 久经考验的low NA 扫描仪，这将降低 Rapidus 晶圆厂的成本，尽管这将需要使用 EUV 双重图案化，这会增加成本并以其他方式延长生产周期。即使有这些权衡，SemiAnalysis 分析师认为，考虑到high NA EUV 光刻工具的成本和减半的成像场，low NA 双重图案化可能更具经济可行性。

Richard 表示：“我们认为，我们对当前的 2nm [Low NA EUV] 解决方案非常满意，但我们可能会考虑在 1.4nm 采用不同的解决方案。”

目前，只有英特尔计划在 2020 年左右使用高 NA 工具在其 14A（1.4 纳米级）制造工艺上制造芯片。台积电和三星代工厂似乎更加谨慎，因此 Rapidus 并不是唯一一家对High NA EUV 工具持这种态度的公司。

先进封装技术在尖端晶圆厂的应用

除了先进的工艺技术外，高端芯片设计者（例如用于 AI 和 HPC 应用的芯片设计者）还需要先进的封装技术（例如用于 HBM 集成），而 Rapidus 也已准备好提供这些技术。该公司与业内同行的不同之处在于，它计划在同一晶圆厂制造和封装芯片。

“我们打算将北海道（半导体工厂）的后端能力作为差异化因素，”理查德说。“我认为，我们的优势在于从零开始，能够建造可能是业内第一家完全集成的前端后端半导体工厂。其他公司将改造和调整其现有产能，但我们拥有一张白纸，而小池刚一为 Rapidus 带来的秘诀之一就是一些非常有趣的想法，包括如何整合前端和后端等。”

英特尔、三星和台积电拥有独立的芯片制造和封装设施，因为即使是涉及硅中介层（本质上是大型芯片）的最复杂封装方法也无法与现代处理器的复杂性相匹配。用于制造硅中介层的工具和用于制造完整逻辑芯片的设备有很大不同，因此将它们安装到同一个洁净室中通常没有什么意义，因为它们不能很好地互补。

另一方面，将晶圆从一个地点运输到另一个地点是一项耗时且有风险的工作，因此将所有东西整合到一个园区是有意义的，因为它大大简化了供应链。

“我们将重新发明芯片设计、前端和后端共同完成项目的方式，”理查德说。[…] 整个想法是我们可以快速、高质量、高良率地完成它，并且周期非常短。”

参考链接

https://www.anandtech.com/show/21411/rapidus-adds-chip-packaging-services-to-plans-for-32b-2nm-fab

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