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來源：本文編譯自IEEE，謝謝。
世界上只有三家公司能夠以令人難以置信的精度大規模生產最先進的計算機晶片。上個月，日本的一家初創公司邁出了成為第四家公司的第一步。4月 1 日， Rapidus達到了一個關鍵的里程碑，它使用與IBM 合作開發的配方（基於後者的奈米片電晶體結構）啟動並測試了其 2 奈米節點晶片試驗線。Rapidus告訴IEEE Spectrum，其位於千歲的新晶圓廠安裝的 200 多臺尖端裝置現已準備就緒，可以投入執行，其中包括關鍵裝置——價值3 億多美元的最先進的極紫外( EUV )光刻系統。
“我們於2023年9月破土動工，”Rapidus Design Solutions總裁亨利·理查德（Henri Richard）表示。該公司於去年4月在矽谷聖克拉拉成立，負責美國業務發展。 “令人驚訝的是，在2025年第二季度初，我們就完成了EUV光刻系統的首次曝光，現在已準備好開始試生產。”
關於 Rapidus 何時會推出首批測試晶片，Rapidus 執行長 Atsuyoshi Koike在 4 月份接受《日本時報》採訪時表示：“原型晶片可能會在 7 月份生產。”該公司在一份公司宣告中澄清了媒體關於與客戶談判的報道，並表示正在“與許多潛在客戶，從大型成熟企業到人工智慧初創公司”進行洽談。
Rapidus 成立於 2020 年 8 月，由八家日本國內公司組成的財團支援：Denso、Kioxia、MUFJ Bank、NEC、NTT、Softbank、Sony和Toyota 。但事實證明，作為振興該國先進半導體產業的努力的一部分，中央政府的支援更為重要。日本的支援是出於對國家安全的擔憂，因為該國在尖端晶片方面依賴可能存在脆弱的海外供應商。 （出於同樣的原因，美國也採取行動減少對日本的依賴。）迄今為止，政府補貼總額為 1.72 萬億日元（120 億美元）。然而，八位創始人的股權投資仍然僅為 73 億日元（5100 萬美元），這引發了人們對 Rapidus 未來的擔憂。這家新代工廠估計，實現量產目標將需要約 5 萬億日元（350 億美元） 。
然而，Rapidus 的處境與如今業界最大的晶片製造商臺灣 半導體制造股份有限公司 ( TSMC ) 在 20 世紀 90 年代成立時的情況並無二致。早稻田大學商業與金融研究生院的Atsushi Osanai教授指出，當時與日本一樣，臺灣政府支援這家初創企業，而私營企業“最初並不熱衷” 。“同樣，日本私營企業對 Rapidus 也採取了觀望態度。關鍵因素在於政府是否會為 Rapidus 提供足夠的支援，以激勵私營部門。”
Rapidus 的起步速度很快，但其 2027 年的 2 奈米出貨日期可能比業內三大尖端矽片生產商臺積電、英特爾和三星落後兩年，據報道，這三家公司可能會在今年下半年開始大規模生產 2 奈米晶片。
為了迎頭趕上並參與競爭，Rapidus 採取了與三大製造商青睞的大規模晶圓生產模式不同的策略。以臺積電為例，他們的商業模式專注於處理大批次晶圓，用於生產 GPU和 CPU 等大量裝置，並保持高良率，同時依賴於只能逐步改進的僵化加工方法。相比之下，Rapidus 將使用單晶圓工藝來生產針對特定應用的專用晶片、針對利基市場的定製晶片，以及後期的大批次訂單。
顧名思義，單晶圓方法單獨處理每個晶圓，而不是批次處理。儘管許多晶圓可以同時透過生產線，但每個晶圓在流程的每個階段都是單獨處理的。Rapidus 還將應用一種新開發的方案，稱為設計製造協同最佳化 (DMCO)。該公司聲稱，這將透過將設計與製造聯絡起來來促進設計，這還可以幫助抵消因取消批處理而導致的吞吐量下降。透過使用 AI 最佳化生產引數，DMCO 旨在提高設計速度和產量。這需要在裝置內部廣泛使用感測器來測量溫度、氣體密度和反應速率等引數，以收集大量生產資料供 AI 分析。
“這將使我們能夠測量單個晶圓的加工過程，從結果中學習，並快速將資料反饋回系統，”Richard解釋說。“為了提高產量，必須不斷調整引數，而這些變化取決於加工過程中獲取的資料。”
此外，他補充說，該晶圓廠正在使用“革命性的網格傳輸系統，使我們能夠在處理過程中將晶圓移動到任何位置，從而避免在採用線性傳輸系統的標準晶圓廠中機器發生故障或出現問題時發生的交通堵塞。”
東京大學工程學教授黑田忠宏表示：“從製造過程中獲取大量資料並將其反饋回系統，以更快地提高良率，這將縮短Rapidus客戶的上市時間。”黑田忠宏曾在東芝公司半導體部門工作18年，之後轉入學術界。“這是半導體制造業的理想方案，意義非凡。”
然而，由於Rapidus依賴大量新技術，它可能會遇到初期問題，這可能會延長其批次交付產品的時間。與此同時，競爭對手也迫不及待地想趕上它。今年4月，臺積電釋出了其下一代A14工藝（相當於1.4奈米節點晶片），並計劃“於2028年投入生產”。
“從技術上講，Rapidus 的成功取決於 2027 年量產的半導體原型開發能否順利推進，”Osanai 說道。“由於只有兩年的時間來實現量產，這對公司的成功至關重要。”
其他專家則持更為樂觀的看法。黑田表示，鑑於人工智慧應用和新興人工智慧資料中心預計將出現巨大增長，以及隨之而來的功耗飆升，“對2奈米晶片的需求將非常巨大”，因為與當今尖端矽片相比，這些半導體有望將功耗降低30%以上。“因此，預計對人工智慧相關半導體的需求將超過現有代工廠的產能。”
如果後一種觀點成立，並且 Rapidus 能夠按時實現其量產目標，那麼這項由政府支援的、旨在讓日本重新成為先進晶片製造業強國的努力可能會成為一場成功的賭注，而不是一場魯莽的賭博。
參考連結
https://spectrum.ieee.org/rapidus-japan-semiconductor
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