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Rapidus是日本第一家也是唯一一家代工廠，他的命運(yùn)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(bǔ)貼中包括了幫助Rapidus發(fā)展后端封裝的一攬子計(jì)劃。但Rapidus甚至尚未證明其2nm工藝可用于前端芯片的量產(chǎn)。它是否想做得太多了？?
導(dǎo)致日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最終衰落的因素有很多。日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在1990年代的衰落主要是由于長期的美日半導(dǎo)體貿(mào)易戰(zhàn)。狂妄與執(zhí)著促使日本一味追求更高質(zhì)量的DRAM，卻很少關(guān)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(dāng)時(shí)日本的優(yōu)勢）稱霸全球半導(dǎo)體市場，卻從未成功地將其技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為微處理器和邏輯器件。
從那時(shí)日本政府和半導(dǎo)體高管吸取的教訓(xùn)可能會影響日本芯片制造業(yè)“復(fù)興”的結(jié)果。
最大的“如果”是，由半導(dǎo)體行業(yè)資深人士Atsuyoshi Koike領(lǐng)導(dǎo)的日本政府補(bǔ)貼的北海道初創(chuàng)公司Rapidus能否取得成功。
使用“復(fù)興”這樣的字眼也有待商榷。
不過，“日本崛起”的說法確實(shí)可信，但其基礎(chǔ)并不是Rapidus的誕生。相反，是TSMC在九州的業(yè)務(wù)擴(kuò)張。
TSMC從日本政府獲得了80億美元的補(bǔ)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(dá)到3nm制程。與此同時(shí)，TSMC正在茨城建立3DIC研究中心。據(jù)報(bào)道，TSMC計(jì)劃在日本建立先進(jìn)的封裝廠和全面的芯片生產(chǎn)基地。
盡管如此，日本業(yè)內(nèi)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(yuǎn)大的抱負(fù)和無畏的決心，他要振興幾十年前在全球半導(dǎo)體競爭中被淘汰出局的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
前不久，Koike正在圣克拉拉開設(shè)美國子公司。Rapidus還任命Henri Richard為Rapidus Design Solutions總經(jīng)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)技術(shù)；2）經(jīng)驗(yàn)豐富的工人；3）足夠多的客戶使生產(chǎn)線保持運(yùn)轉(zhuǎn)。
Koike認(rèn)為，Rapidus已經(jīng)滿足了第一點(diǎn)。
Rapdius正在與IBM合作，目前有100名Rapidus工程師（即將達(dá)到200名）與IBM研究人員合作，手把手地學(xué)習(xí)2nm工藝技術(shù)的基礎(chǔ)知識。
第二項(xiàng)要求仍在進(jìn)行中。由于IBM從未將其2nm工藝應(yīng)用到商業(yè)量產(chǎn)，Rapidus在Albany的200名工程師將肩負(fù)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(dǎo)體強(qiáng)國還是30多年前。當(dāng)時(shí)日本的重點(diǎn)方向是DRAM生產(chǎn)。如今，日本最先進(jìn)的晶圓廠是采用40nm設(shè)計(jì)規(guī)則的生產(chǎn)線，這種工藝技術(shù)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(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)（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(jì)算系統(tǒng)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心和邊緣計(jì)算機(jī)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?！?/p>
Koike說：“為了孵化產(chǎn)品開發(fā)、解決細(xì)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。”
TIRIAS Research首席分析師Kevin Krewell承認(rèn)：“作為一家初創(chuàng)晶圓廠，Rapidus仍是一家未經(jīng)驗(yàn)證的公司，但對產(chǎn)能的渴求應(yīng)該會鼓勵公司對其冒險(xiǎn)?！?/p>
Tenstorrent-Rapidus-Japan的三角關(guān)系??
事實(shí)上，由Jim Keller領(lǐng)導(dǎo)的備受矚目的RISC-V和AI初創(chuàng)公司Tenstorrent已經(jīng)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(guān)系。
Tenstorrent今年與日本LSTC（Leading-edge Semiconductor Technology Center）達(dá)成了一項(xiàng)“多層次合作協(xié)議”。
據(jù)Tenstorrent的首席架構(gòu)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(jù)協(xié)議，Tenstorrent將幫助LSTC定制Tenstorrent的技術(shù)，并為包括汽車、機(jī)器人和邊緣AI在內(nèi)的AI應(yīng)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(shù)量巨大，這將滿足Rapidus量產(chǎn)的需求。
Rapidus的吸引力在哪里？??
除了對產(chǎn)能的渴求，Tenstorrent到底看中了Rapidus的哪點(diǎn)呢？
Koike指出：“我們最大的優(yōu)勢是速度。我們的芯片生產(chǎn)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(nèi)生產(chǎn)出芯片，那么我們可以在1.5個月內(nèi)完成。”
為什么能做到這一點(diǎn)？
Rapidus只進(jìn)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(jié)合來制造芯片。Koike所說的批量加工是指以完全相同的設(shè)計(jì)批量加工晶圓。
有人認(rèn)為Rapidus不需要進(jìn)行批量加工，是因?yàn)樗€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(shí)。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(chǎn)過程中可以收集到更多的數(shù)據(jù)，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(chǎn)中需要考慮的眾多不同參數(shù)來改進(jìn)我們的生產(chǎn)?！?/p>
Koike指出，硅谷的工程師們對Rapidus在生產(chǎn)過程中收集更多數(shù)據(jù)的熱情很高，認(rèn)為這是進(jìn)一步創(chuàng)新的基礎(chǔ)。
至于單晶圓加工的改進(jìn)，Koike說Rapidus正在與Applied Materials、Lam Research和Tokyo Electron等半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備公司合作。Koike說，每家公司都在改進(jìn)自己的設(shè)備，以便更好地進(jìn)行單晶圓加工。
Koike承認(rèn)，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。”Koike認(rèn)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(jìn)行了深思熟慮?！拔覀冏C明了它在舊工藝節(jié)點(diǎn)中運(yùn)行良好。不過，對于2nm工藝節(jié)點(diǎn)是否適用，我們?nèi)栽谡撟C之中?！?/p>
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?！拔覀兊暮陚ビ?jì)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(shè)計(jì)、前端和后端制造。”
日本政府最近批準(zhǔn)為Rapidus提供更多資金，并啟動了兩個項(xiàng)目。據(jù)該日本公司稱，“第一個項(xiàng)目是其2nm晶圓廠前端項(xiàng)目的延伸，用于晶圓開發(fā)；第二個項(xiàng)目是一個新的后端重點(diǎn)領(lǐng)域，用于封裝，特別是為2nm半導(dǎo)體開發(fā)芯片封裝設(shè)計(jì)和制造技術(shù)?！?/p>
METI新批準(zhǔn)的補(bǔ)貼金額高達(dá)5,900億日元（39億美元）。這是對之前價(jià)值約3,300億日元補(bǔ)貼的補(bǔ)充。
在最新的補(bǔ)貼中，用于先進(jìn)封裝的535億日元是一項(xiàng)重要補(bǔ)貼。這鞏固了Koike的長期目標(biāo)，即把Rapidus打造成一個從零開始建設(shè)的晶圓代工廠，涵蓋從2nm晶圓代工到為2nm半導(dǎo)體開發(fā)芯片封裝設(shè)計(jì)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(jìn)封裝公司的特別幫助。事實(shí)上，日本沒有OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test）公司，因?yàn)閾?jù)Koike說，日本很早就把芯片封裝業(yè)務(wù)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(jìn)封裝業(yè)務(wù)。
考慮到Rapidus不僅從事前端2nm工藝技術(shù)，而且還從事chiplet和封裝技術(shù)，Rapidus在先進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域是否涉足太多？
Krewell懷疑，Rapidus可能計(jì)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(lǐng)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(chǎn)品中使用的chiplet，并與其他chiplet一起使用”。Krewell 補(bǔ)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(diǎn)制造成品芯片?！?/p>
除此之外，Koike還有一個計(jì)劃。
在制造chiplet時(shí)，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(gòu)建一個interposer。他相信，這樣做的結(jié)果將使芯片與芯片之間的接合更加精細(xì)。
Koike也不擔(dān)心日本明顯缺乏封裝專業(yè)技術(shù)。
日本半導(dǎo)體材料和設(shè)備供應(yīng)商???????
Koike說，Rapidus希望為Kyocera等日本材料供應(yīng)商和Tokyo Electron等設(shè)備供應(yīng)商提供一個創(chuàng)新平臺。盡管日本的半導(dǎo)體材料供應(yīng)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(jiān)持認(rèn)為：“日本真正的優(yōu)勢在于半導(dǎo)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(shè)備就沒有機(jī)會了解其材料在先進(jìn)芯片生產(chǎn)中的應(yīng)用和改進(jìn)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?！盚igashi現(xiàn)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(qiáng)日本優(yōu)勢的目標(biāo)。
日本客戶不足????????????
Rapidus硅谷辦事處負(fù)責(zé)人Henri Richard說：“坦率地說，我之所以從退休狀態(tài)中走出來，是因?yàn)槲艺J(rèn)為Rapidus的時(shí)機(jī)和故事無可挑剔?！?/p>
Richard在SanDisk工作時(shí)就認(rèn)識了Koike，他說：“他管理得很嚴(yán)格……四日市的工廠在質(zhì)量、時(shí)間和產(chǎn)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(jié)合起來，再加上一個真正希望聽到有比現(xiàn)在更多選擇的市場……老實(shí)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(rèn)為，整個行業(yè)都認(rèn)為，日本重返先進(jìn)邏輯制造領(lǐng)域是一件大好事?！?/p>
在經(jīng)歷了上世紀(jì)90年代開始的國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)衰落之后，日本政府和產(chǎn)業(yè)界吸取了許多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。日本政府在國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策中發(fā)揮了領(lǐng)導(dǎo)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(guān)鍵的是美國客戶，而不是日本客戶。
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