舉國體制的豪賭:日本晶圓廠劍指2奈米!

全球尖端半導體製造的競爭格局迎來一位雄心勃勃的挑戰者。日本政府支援的晶圓代工企業Rapidus近日向經濟產業省提交的業務計畫顯示,該公司目標在2027年下半年啟動2奈米級晶片的量產,並在投產後的第一年內,將月產能從初期的6000片晶圓迅速提升至約25000片。這一激進擴張計畫,意味著這家新興企業試圖在短短一年內完成通常需要數年才能實現的產能爬坡,直接挑戰台積電、三星和英特爾等行業巨頭的領先地位。

根據計畫,生產將在其位於北海道的千歲工廠進行。該工廠的一大特點是整合了前端的晶圓製造與後端的切割、封裝等流程。Rapidus高層表示,將前後端整合於同一設施,有助於簡化生產流程、縮短晶片從設計到交付的周期,特別是在日益重要的晶片粒(Chiplet)整合領域形成差異化競爭力。

然而,要實現這一目標,Rapidus必須在技術、工程和供應鏈上面臨多重嚴峻考驗。首先,在2nm這一節點,電晶體結構將從現有的FinFET轉向更為複雜的全環繞柵極(GAA)架構,這本身就增加了製造難度。公司需要安裝並偵錯超過200台涵蓋光刻、刻蝕、沉積等環節的尖端裝置,並實現良率的快速穩定。據京都新聞報導,如何通過先進工藝控制來提升良率,被視為Rapidus面臨的最大難關。在產能從6000片快速擴張至25000片的過程中,良率的些許波動都將被急劇放大,直接衝擊毛利率和客戶信心。

為攻克技術難關,Rapidus正積極借助外力,特別是來自人工智慧晶片領導者輝達(NVIDIA)的支援。輝達通用計算工程總經理蒂姆·科斯塔向日本經濟新聞證實,雙方已展開合作。輝達的GPU加速技術正被應用於計算光刻等關鍵製造環節,據稱可將相關計算速度提升數十倍甚至上百倍,這對確保2nm工藝按計畫推進至關重要。

Rapidus的激進路線圖,是日本重振本土半導體製造業的國家戰略核心。在失去先進製造能力數十年後,日本正通過大規模資金注入和政策支援,力圖重回產業鏈頂端。但對一家從零起步的合同製造商而言,政府的支援並不能直接換來客戶訂單。要在25000片的月產能水平上維持健康的工廠利用率,Rapidus必須在短期內向潛在的無晶圓廠客戶證明其具備穩定、高良率的交付能力。否則,即使工廠建成,也將面臨巨大的商業化風險。

隨著台積電、三星計畫在2025至2027年間量產2nm,英特爾也在力推其18A工藝,Rapidus的計畫無疑將使這一節點的競爭更趨白熱化。它能否在強敵環伺的“毫米波”時代,成功從邊緣切入並站穩腳跟,將是未來幾年全球半導體產業最值得關注的焦點之一。 (晶片行業)