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Rapidus是日本第一家也是唯一一家代工廠，他的命運備受矚目。Rapidus最近又獲得了39億美元的政府援助。在這個沒有OSAT公司存在的國家，補貼中包括了幫助Rapidus發(fā)展后端封裝的一攬子計劃。但Rapidus甚至尚未證明其2nm工藝可用于前端芯片的量產。它是否想做得太多了？?
導致日本半導體產業(yè)最終衰落的因素有很多。日本半導體產業(yè)在1990年代的衰落主要是由于長期的美日半導體貿易戰(zhàn)?？裢c執(zhí)著促使日本一味追求更高質量的DRAM，卻很少關注只需“足夠好”的PC制造商的需求。最后，日本在80年代憑借DRAM（當時日本的優(yōu)勢）稱霸全球半導體市場，卻從未成功地將其技術優(yōu)勢轉化為微處理器和邏輯器件。
從那時日本政府和半導體高管吸取的教訓可能會影響日本芯片制造業(yè)“復興”的結果。
最大的“如果”是，由半導體行業(yè)資深人士Atsuyoshi Koike領導的日本政府補貼的北海道初創(chuàng)公司Rapidus能否取得成功。
使用“復興”這樣的字眼也有待商榷。
不過，“日本崛起”的說法確實可信，但其基礎并不是Rapidus的誕生。相反，是TSMC在九州的業(yè)務擴張。
TSMC從日本政府獲得了80億美元的補貼，用于在九州新建兩座晶圓廠，目前正在為日本的第三座晶圓廠選址，該晶圓廠將采用6/7nm制程，最終達到3nm制程。與此同時，TSMC正在茨城建立3DIC研究中心。據報道，TSMC計劃在日本建立先進的封裝廠和全面的芯片生產基地。
盡管如此，日本業(yè)內人士仍然對Rapidus寄予厚望。Koike帶來了無與倫比的熱情、毫不掩飾的膽識、遠大的抱負和無畏的決心，他要振興幾十年前在全球半導體競爭中被淘汰出局的日本半導體產業(yè)。
前不久，Koike正在圣克拉拉開設美國子公司。Rapidus還任命Henri Richard為Rapidus Design Solutions總經理兼總裁。
三大基本要素??
在采訪中，Koike列出了成功代工廠的三個基本要素：1）堅實的基礎技術；2）經驗豐富的工人；3）足夠多的客戶使生產線保持運轉。
Koike認為，Rapidus已經滿足了第一點。
Rapdius正在與IBM合作，目前有100名Rapidus工程師（即將達到200名）與IBM研究人員合作，手把手地學習2nm工藝技術的基礎知識。
第二項要求仍在進行中。由于IBM從未將其2nm工藝應用到商業(yè)量產，Rapidus在Albany的200名工程師將肩負起這一挑戰(zhàn)。
不過，Koike指出，IBM研究人員和Rapidus工程師之間的合作跡象明顯增多。
然而，日本面臨的芯片制造難題仍不容忽視。日本上一次成為全球半導體強國還是30多年前。當時日本的重點方向是DRAM生產。如今，日本最先進的晶圓廠是采用40nm設計規(guī)則的生產線，這種工藝技術比TSMC和Samsung落后十年左右。
在這三大基本要素中，客戶仍然是Rapidus在目前階段缺乏的。如果沒有買家，晶圓代工廠就無法證明其先進工藝節(jié)點（包括使用ASML的EUV光刻工具）所需的巨額資本支出是合理的。
需要2nm工藝的客戶在哪里？
需要AI處理器用于高端計算系統(tǒng)、服務器、數據中心和邊緣計算機的客戶大多在硅谷，而不是日本。Koike說：“自從兩年前我們推出Rapidus以來，我每個月都要往返于硅谷。”
Koike說：“為了孵化產品開發(fā)、解決細節(jié)問題并了解每個客戶的具體需求，我們需要一個能夠培養(yǎng)客戶并與他們密切合作的人?！?/p>
TIRIAS Research首席分析師Kevin Krewell承認：“作為一家初創(chuàng)晶圓廠，Rapidus仍是一家未經驗證的公司，但對產能的渴求應該會鼓勵公司對其冒險。”
Tenstorrent-Rapidus-Japan的三角關系??
事實上，由Jim Keller領導的備受矚目的RISC-V和AI初創(chuàng)公司Tenstorrent已經與Rapidus簽訂了協(xié)議。
這場軼聞的奇特之處在于，Rapidus、Tenstorrent和日本政府之間形成了緊密的三角關系。
Tenstorrent今年與日本LSTC（Leading-edge Semiconductor Technology Center）達成了一項“多層次合作協(xié)議”。
據Tenstorrent的首席架構師稱，與LSTC的協(xié)議為Tenstorrent提供了來自日本政府的“大量”資金。根據協(xié)議，Tenstorrent將幫助LSTC定制Tenstorrent的技術，并為包括汽車、機器人和邊緣AI在內的AI應用開發(fā)“可組合”的chiplet。理論上講，日本市場需要的AI芯片種類繁多、數量巨大，這將滿足Rapidus量產的需求。
Rapidus的吸引力在哪里？??
除了對產能的渴求，Tenstorrent到底看中了Rapidus的哪點呢？
Koike指出：“我們最大的優(yōu)勢是速度。我們的芯片生產速度比競爭對手的速度快一倍。如果我們的競爭對手能在3個月內生產出芯片，那么我們可以在1.5個月內完成?！?/p>
為什么能做到這一點？
Rapidus只進行單晶圓加工。競爭對手則通過將批量加工與單晶圓加工相結合來制造芯片。Koike所說的批量加工是指以完全相同的設計批量加工晶圓。
有人認為Rapidus不需要進行批量加工，是因為它還沒有任何客戶的訂單，對此Koike說：“不，批量加工晶圓至少需要4-5個小時。相比之下，單晶圓加工只需幾分鐘?！?/p>
專注于單晶圓的一個更大的好處是，“我們在生產過程中可以收集到更多的數據，從而為更多的創(chuàng)新打開了大門”。
Koike說：“我們可以利用AI，通過識別晶圓生產中需要考慮的眾多不同參數來改進我們的生產。”
Koike指出，硅谷的工程師們對Rapidus在生產過程中收集更多數據的熱情很高，認為這是進一步創(chuàng)新的基礎。
至于單晶圓加工的改進，Koike說Rapidus正在與Applied Materials、Lam Research和Tokyo Electron等半導體生產設備公司合作。Koike說，每家公司都在改進自己的設備，以便更好地進行單晶圓加工。
Koike承認，與批量加工相比，單晶圓加工的成本仍然較高。但后者速度更快，而且不需要庫存。他指出：“不需要庫存，就像豐田的看板方法一樣?！盞oike認為，從整個系統(tǒng)來看，單晶圓加工的成本并不高。
Koike對單晶圓加工理論進行了深思熟慮?！拔覀冏C明了它在舊工藝節(jié)點中運行良好。不過，對于2nm工藝節(jié)點是否適用，我們仍在論證之中。”
政府提供更多資金??????????????
Koike并沒有把Rapidus視為一家前端晶圓代工廠。“我們的宏偉計劃是將Rapidus打造成一家提供 RUMS（Rapid & Unified Manufacturing Service）的代工廠。這將涵蓋設計、前端和后端制造。”
日本政府最近批準為Rapidus提供更多資金，并啟動了兩個項目。據該日本公司稱，“第一個項目是其2nm晶圓廠前端項目的延伸，用于晶圓開發(fā)；第二個項目是一個新的后端重點領域，用于封裝，特別是為2nm半導體開發(fā)芯片封裝設計和制造技術?！?/p>
METI新批準的補貼金額高達5,900億日元（39億美元）。這是對之前價值約3,300億日元補貼的補充。
在最新的補貼中，用于先進封裝的535億日元是一項重要補貼。這鞏固了Koike的長期目標，即把Rapidus打造成一個從零開始建設的晶圓代工廠，涵蓋從2nm晶圓代工到為2nm半導體開發(fā)芯片封裝設計和制造的方方面面。
考慮到chiplet尚處于萌芽階段，這一愿望不會一蹴而就。Rapidus并沒有得到先進封裝公司的特別幫助。事實上，日本沒有OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test）公司，因為據Koike說，日本很早就把芯片封裝業(yè)務委托給了中國大陸、臺灣和馬來西亞的公司。也沒有任何日本公司涉足先進封裝業(yè)務。
考慮到Rapidus不僅從事前端2nm工藝技術，而且還從事chiplet和封裝技術，Rapidus在先進半導體生產領域是否涉足太多？
Krewell懷疑，Rapidus可能計劃在封裝方面大力依賴IBM的幫助。至于初創(chuàng)晶圓廠涉足chiplet領域的問題，他指出：“在目前的行業(yè)中，chiplet是無法避免的?！?/p>
如果他們能開發(fā)出真正符合承諾的chiplet，“他們就能制造出另一個代工廠在產品中使用的chiplet，并與其他chiplet一起使用”。Krewell 補充說：“Chiplet的優(yōu)勢之一是能夠利用多個代工廠和多個節(jié)點制造成品芯片。”
除此之外，Koike還有一個計劃。
在制造chiplet時，TSMC將使用自己的interposer。Intel正在探索chiplet的玻璃基板。Koike解釋說，與此相反，Rapidus將使用一個600*600mm的正方形玻璃基板作為“托盤”，在上面構建一個interposer。他相信，這樣做的結果將使芯片與芯片之間的接合更加精細。
Koike也不擔心日本明顯缺乏封裝專業(yè)技術。
日本半導體材料和設備供應商???????
Koike說，Rapidus希望為Kyocera等日本材料供應商和Tokyo Electron等設備供應商提供一個創(chuàng)新平臺。盡管日本的半導體材料供應商規(guī)模往往很小，而且非常分散，但它們擁有全球市場50%的份額。
Koike堅持認為：“日本真正的優(yōu)勢在于半導體制造材料。如果沒有日本自己的代工廠，這些材料和制造設備就沒有機會了解其材料在先進芯片生產中的應用和改進情況?！?/p>
“這就是Tokyo Electron前總裁兼CEO Tetsuro Higashi最初來找我的原因，這就是Rapidus成立的起源。”Higashi現在是Rapidus董事會的首任主席。
日本政府對Rapidus的支持在一定程度上是基于加強日本優(yōu)勢的目標。
日本客戶不足????????????
Rapidus硅谷辦事處負責人Henri Richard說：“坦率地說，我之所以從退休狀態(tài)中走出來，是因為我認為Rapidus的時機和故事無可挑剔?！?/p>
Richard在SanDisk工作時就認識了Koike，他說：“他管理得很嚴格……四日市的工廠在質量、時間和產量方面一直都是一流的。因此，如果你把一個擁有良好執(zhí)行記錄的人和一個偉大的愿景結合起來，再加上一個真正希望聽到有比現在更多選擇的市場……老實說，他們都在爭奪我們。如果Rapidus能夠取得成功，客戶群將會非常高興。我認為，整個行業(yè)都認為，日本重返先進邏輯制造領域是一件大好事?！?/p>
在經歷了上世紀90年代開始的國家半導體產業(yè)衰落之后，日本政府和產業(yè)界吸取了許多經驗教訓。日本政府在國家半導體產業(yè)政策中發(fā)揮了領導作用，并已重回正軌。然而，今天最大的不同是，日本在與世界其他國家合作方面更加開放。雖然Rapidus仍有很多東西需要證明（從2nm前端單晶圓處理到chiplet高級封裝的新方法），但具有諷刺意味的是，掌握Rapidus生存關鍵的是美國客戶，而不是日本客戶。
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