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來(lái)源：內(nèi)容來(lái)自半導(dǎo)體行業(yè)觀察綜合。

日本半導(dǎo)體制造商Rapidus 于18日首度公開2奈米制程晶片試作樣品，力拼2027年量產(chǎn)。韓國(guó)成均館大學(xué)教授權(quán)錫俊（音譯，Seok Joon Kwon）并不看好Rapidus的發(fā)展，他在臉書發(fā)布近萬(wàn)字文章吐槽，還建議可以找買家收購(gòu)，首選就是臺(tái)積電。若無(wú)人收購(gòu)，不妨考慮日韓合作。

以下為文章正文：

日本政府為振興半導(dǎo)體制造業(yè)而雄心勃勃推行的雙向戰(zhàn)略之一，便是Rapidus項(xiàng)目。我一有機(jī)會(huì)就在各種媒體上談?wù)撨@個(gè)項(xiàng)目，最近的最新消息表明，該項(xiàng)目的方向幾乎已成定局。當(dāng)然，至少在我看來(lái)，它的方向會(huì)朝著一個(gè)糟糕的方向發(fā)展。

根據(jù)最近披露的數(shù)據(jù)，Rapidus于2023年9月在北海道千歲地區(qū)開始建設(shè)其首座晶圓廠——IIM-1晶圓廠，僅用了8個(gè)月的時(shí)間，即2024年4月，晶圓廠的框架、潔凈室和基礎(chǔ)設(shè)備就已完工。與此同時(shí)，Rapidus于2024年12月引進(jìn)了ASML的EUV光刻機(jī)設(shè)備，這是日本半導(dǎo)體行業(yè)首臺(tái)、全球第五臺(tái)量產(chǎn)晶圓廠（設(shè)備安裝儀式于12月18日舉行）。更令人驚訝的是，他們宣布在2024年4月1日啟動(dòng)了中試線，距離設(shè)備引進(jìn)還不到四個(gè)月，盡管他們幾乎沒有任何ArFi DUV光刻技術(shù)的操作經(jīng)驗(yàn)，更不用說EUV了。更令人驚訝的是，他們報(bào)告稱，在2025年4月1日中試線開始試生產(chǎn)僅僅三個(gè)月后，就在7月中旬成功完成了第一片基于GAAFET晶圓的電特性測(cè)試（即器件能夠正常工作的最低概念驗(yàn)證信號(hào)）。

從Rapidus最近的披露信息中，我們需要關(guān)注他們聲稱完成的三項(xiàng)任務(wù)的完成速度。首先是晶圓廠的竣工速度。從破土動(dòng)工到竣工僅用了8個(gè)月。這比通常的兩年時(shí)間快了三倍多。其次是引入EUV后工藝穩(wěn)定的速度。從引入到中試線僅用了100天。第三，EUV 測(cè)試運(yùn)行后，僅用了 100 天就生產(chǎn)出了第一片測(cè)試晶圓。為了比較這些流程的執(zhí)行速度，我們將其與臺(tái)積電或三星電子的代工廠進(jìn)行比較。

即使設(shè)備到達(dá)晶圓廠后，EUV 光刻機(jī)也至少需要半年時(shí)間才能安裝和穩(wěn)定。臺(tái)積電或三星電子在采用 3nm 工藝的過程中引入 EUV 時(shí)，至少需要 30 到 50 周，而 S 公司甚至花了一年多的時(shí)間。當(dāng)然，提取 EUV 光束、將其引導(dǎo)到晶圓表面，并使用像 Rapidus 這樣的反射式掩模版進(jìn)行圖案化的過程本身并不需要那么長(zhǎng)時(shí)間，但由于這家晶圓廠不是研發(fā)晶圓廠，而是以“量產(chǎn)”為目標(biāo)的晶圓廠，因此很難避免花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)穩(wěn)定初始良率。如果我們相信Rapidus的聲明，他們已經(jīng)將EUV光刻工藝的穩(wěn)定時(shí)間縮短到不到臺(tái)積電或三星電子通常所需時(shí)間的1/3到1/4。

當(dāng)然，我們很難完全相信這些說法。從披露的信息中我們可以得到的一個(gè)提示是，他們的代工工藝采用單晶圓工藝，這與臺(tái)積電或三星電子的代工廠不同。這與其他主要采用批量生產(chǎn)方式的公司不同。打個(gè)比方，如果其他公司擁有像現(xiàn)代或豐田這樣的大規(guī)模生產(chǎn)線，那么Rapidus就像是手工制造蘭博基尼或法拉利等超級(jí)跑車的流程，一輛接一輛。這個(gè)比喻其實(shí)非常恰當(dāng)，因?yàn)橄裉m博基尼或法拉利這樣的超級(jí)跑車可以保持比一般量產(chǎn)汽車高出近10倍的單價(jià)，這使得這種手工制造成為可能。當(dāng)然，沒有人能保證 Rapidus Fab 一定能夠制造出蘭博基尼級(jí)別的超級(jí)跑車。

如果該晶圓廠以單晶圓方式生產(chǎn)，那么獲得的EUV光刻數(shù)據(jù)很可能與批量生產(chǎn)多晶圓并同時(shí)獲得的數(shù)據(jù)存在質(zhì)的差異，因?yàn)榕可a(chǎn)能夠保持一致的質(zhì)量水平。換句話說，這意味著只有從最初幾片曝光工藝的晶圓中抽取合適的數(shù)據(jù)，才能宣布該工藝成功。這并不意味著這種方法不誠(chéng)實(shí)。當(dāng)然可以這樣做。然而，這種策略的問題在于，它與Rapidus最初設(shè)想的“量產(chǎn)”模式相去甚遠(yuǎn)。換句話說，Rapidus的公開信息很可能是為了技術(shù)營(yíng)銷而做的宣傳。

該晶圓廠的竣工速度之快也令人難以接受。從破土動(dòng)工到竣工不到一年，是因?yàn)樵摼A廠的規(guī)模本來(lái)就很小。月產(chǎn)能不足1萬(wàn)片的晶圓廠，與采用研發(fā)型產(chǎn)線的晶圓廠在規(guī)模上并無(wú)太大差異。如果晶圓廠規(guī)模較小，引入的設(shè)備數(shù)量也較少，安裝時(shí)間也較短。雖然骨架施工和潔凈室安裝是最耗時(shí)的工序，但如果晶圓廠規(guī)模較小，那么竣工速度與技術(shù)實(shí)力關(guān)系不大。更值得注意的是，EUV的安裝是在晶圓廠竣工后迅速完成的。如前所述，如果專注于單晶圓生產(chǎn)，那么晶圓廠內(nèi)部的工藝設(shè)備布置很可能只關(guān)注EUV，而不是像以往那樣注重布局工藝的密集布置。換句話說，考慮到最佳布局和其他設(shè)備可用性的優(yōu)化被擱置了，很可能只是為了快速提取首次曝光工藝的數(shù)據(jù)而臨時(shí)安排的。

Rapidus 項(xiàng)目宣布啟動(dòng)之初，眾多專家持懷疑態(tài)度，原因在于 Rapidus 瞄準(zhǔn)的 2nm 工藝采用“蛙跳法”，跳過了日本已停產(chǎn)的 18nm 及以下工藝與 2nm 工藝之間的所有“階梯式”技術(shù)。在現(xiàn)階段，誰(shuí)會(huì)拒絕采用這種能夠瞬間跳過 10 多個(gè)步驟的突破性方法呢？如果可以，中國(guó)晶圓代工廠或許也想這么做，而且他們已經(jīng)做到了，甚至做得更多。然而，Rapidus 和其他后來(lái)的晶圓代工廠必須經(jīng)歷從成熟工藝中積累經(jīng)驗(yàn)的過程，即使這需要一些時(shí)間，這也是有原因的。即使是 DUV，大多數(shù)工藝也并沒有太大區(qū)別，尤其是通過在晶圓批次中重復(fù)多次 LE 工藝來(lái)管理良率，這是一種如果沒有足夠經(jīng)驗(yàn)就很難掌握的訣竅。 18納米、14納米、10納米、8納米、7納米、6納米、5納米、4納米和3納米等各個(gè)階段不僅僅是確保漸進(jìn)式技術(shù)的策略，更是至關(guān)重要的墊腳石。它們是邁向下一階段必須確保的技術(shù)大本營(yíng)。特別是在個(gè)位數(shù)納米工藝中，不僅光刻技術(shù)的轉(zhuǎn)變，而且包括金屬氧化物在內(nèi)的材料轉(zhuǎn)變也在各個(gè)階段發(fā)生。在這個(gè)過程中，不僅需要滿足工藝是否簡(jiǎn)單可行，還需要同時(shí)優(yōu)化芯片性能和無(wú)晶圓廠客戶所需的工藝。

Rapidus 表示，他們將跳過近十個(gè)中間環(huán)節(jié)，而非一兩個(gè)，這并非完全合理。他們已與 IBM 達(dá)成協(xié)議，引入 GAAFET 授權(quán)，并且據(jù)悉，他們也曾與 ASML 和 IMEC 進(jìn)行過某種程度的工藝合作洽談。然而，目前尚不清楚他們將如何獲得這些工藝中必須自主掌握的技術(shù)訣竅，以及他們是否擁有足夠的專家在短時(shí)間內(nèi)將其提升到足夠高的水平。Rapidus 披露的資料中，據(jù)稱他們已確認(rèn)完成初始 EUV 工藝的晶圓的電氣特性，但具體數(shù)據(jù)尚未披露。如果他們真的掌握了足夠的技術(shù)，就應(yīng)該詳細(xì)披露晶圓的電氣特性（例如閾值電壓、漏電流、驅(qū)動(dòng)電流、亞閾值斜率、開關(guān)速度、功耗、電容等），并且從戰(zhàn)略上講，披露大家都關(guān)心的EUV曝光工藝質(zhì)量水平數(shù)據(jù)也是正確的，例如圖案的LER/LWR、CD/CDL均勻性、套刻均勻性、曝光功率和劑量。這是因?yàn)樗麄兛梢韵驖撛诘臒o(wú)晶圓廠客戶宣傳他們的晶圓廠工藝能力具有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。

然而，Rapidus尚未披露詳細(xì)數(shù)據(jù)，也沒有提及規(guī)格類型，更不用說曝光工藝數(shù)據(jù)了。當(dāng)然，如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，Rapidus可能會(huì)在定于2025年12月舉行的VLSI技術(shù)研討會(huì)上公布詳細(xì)規(guī)格，但詳細(xì)規(guī)格仍然籠罩在神秘之中。在搜索專利時(shí)也是如此。如果在專利搜索門戶上搜索Rapidus的文獻(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些工藝技術(shù)專利，但大部分只主張2nm工藝集成度的權(quán)利，無(wú)法確認(rèn)具體工藝參數(shù)的描述（柵極堆棧配置、光刻掩模設(shè)計(jì)、氧化物材料等）。

盡管Rapidus項(xiàng)目宣布了令人印象深刻的快速晶圓建成、曝光工藝穩(wěn)定和原型晶圓生產(chǎn)，但仍然難以改變最初關(guān)于從商業(yè)角度來(lái)看難以確保作為晶圓代工廠可持續(xù)發(fā)展的判斷。最大的原因是他們最近信心滿滿地宣布的以單晶圓為導(dǎo)向的生產(chǎn)策略。考慮到他們的晶圓廠規(guī)模相對(duì)較小，客戶生態(tài)系統(tǒng)尚未充分形成，這并不難理解。但是，如前所述，像手工制作超級(jí)跑車一樣的單晶圓工藝與其他公司的批量方法不同。

*免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個(gè)人觀點(diǎn)，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)一種不同的觀點(diǎn)，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對(duì)該觀點(diǎn)贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。

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