為什么是日本攜手臺(tái)積電研究半導(dǎo)體先進(jìn)制程？

眾所周知，臺(tái)積電之所以在半導(dǎo)體（芯片）代工市場(chǎng)獲得全球幾乎一半的份額，極大的因素就是在半導(dǎo)體制造中的制程方面技術(shù)優(yōu)秀，目前在7nm、5nm方面已經(jīng)領(lǐng)先全球，3nm制程的研發(fā)和量產(chǎn)也日益臨近。三星電子是緊隨其后的另一家巨頭，此外，其他半導(dǎo)體企業(yè)在這方面就略遜一籌了。包括近日表示要重返半導(dǎo)體代工市場(chǎng)的英特爾也是吃了制程的虧，一直“跳票”自己的先進(jìn)制程出品時(shí)間，讓AMD等企業(yè)搶到了不少的份額，甚至蘋果公司的最新研發(fā)的電腦芯片M1也已經(jīng)量產(chǎn)，還是臺(tái)積電為其代工。當(dāng)大合作伙伴都不再使用英特爾公司的芯片時(shí)，對(duì)其壓力是可想而知的。

可以說(shuō)，先進(jìn)制程對(duì)于半導(dǎo)體制造來(lái)說(shuō)是異常重要的。制程實(shí)際上就是半導(dǎo)體工藝，5nm、7nm、10nm等等都代表了什么？一般的用戶或許根本不關(guān)注。不過(guò)，對(duì)于制程我們還是經(jīng)常會(huì)聽說(shuō)的。其實(shí)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，制程就是我們能夠把一個(gè)單位的電晶體刻在多大尺寸的一塊芯片上。先進(jìn)制程生產(chǎn)出來(lái)的芯片主要應(yīng)用在移動(dòng)終端產(chǎn)品上，比如手機(jī)。因?yàn)槭謾C(jī)處理器不同于一般的電腦處理器，手機(jī)中能夠給芯片留下的尺寸是相當(dāng)有限的。尺寸越小，相同大小的處理器中擁有的計(jì)算單元也就越多，性能也就越強(qiáng)。這也是為何廠商會(huì)頻繁強(qiáng)調(diào)處理器制程的原因。

還有一個(gè)非常重要的技術(shù)支持是，隨著頻率的提升，處理器所產(chǎn)生的熱量也會(huì)提高，先進(jìn)的蝕刻技術(shù)就是可以減小晶體管間電阻，讓CPU所需的電壓降低，從而使功率大幅度減小。先進(jìn)制程帶來(lái)的好處就是不僅性能大幅度提高，功耗和發(fā)熱量還會(huì)不斷降低。在先進(jìn)制程的布局方面，需要使用到另一個(gè)設(shè)備，那就是新的蝕刻工藝—極紫外光刻(EUV)，用更小更鋒利的“刻刀”來(lái)切割出更小的電晶體結(jié)構(gòu)。這也是為何臺(tái)積電和三星電子都在搶購(gòu)最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)的原因所在，而我們的企業(yè)在這方面存在的差距就更大了。

如今，臺(tái)積電的制程領(lǐng)先其他企業(yè)，技術(shù)的能力也是最強(qiáng)的。包括三星電子、英特爾都和其有一定的差距?；蛟S是因?yàn)檫@個(gè)原因，日本官方將出資420億日元，聯(lián)合日本三大半導(dǎo)體廠商——佳能、東京電子以及Screen Semiconductor Solutions共同開發(fā)2nm先進(jìn)制程工藝。同時(shí)，還將與臺(tái)積電建立合作關(guān)系，尋求收復(fù)在全球半導(dǎo)體競(jìng)賽中的失地。而在這個(gè)市場(chǎng)，臺(tái)積電和三星電子都有布局。

曾幾何時(shí)，日本也是半導(dǎo)體大國(guó)，不過(guò)，近年來(lái)的技術(shù)下滑，已經(jīng)被擠出了市場(chǎng)前列。這一次，日本聯(lián)合制造光刻機(jī)的佳能、半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商?hào)|京電子以及半導(dǎo)體設(shè)備商Screen Semiconductor Solutions，共同研發(fā)2nm先進(jìn)制程工藝。也是希望在先進(jìn)的制程工藝方面，能夠有所突破。而且，早在2020年5月，日本政府邀請(qǐng)國(guó)外芯片制造商赴日建設(shè)晶圓工廠的消息就屢屢傳出。不過(guò)，后來(lái)臺(tái)積電選擇去美國(guó)建廠。

有消息稱，臺(tái)積電的先進(jìn)封測(cè)廠將設(shè)在東京，日本茨城縣筑波市也將新設(shè)臺(tái)積電的技術(shù)研發(fā)中心，研發(fā)內(nèi)容主要涉及晶圓制程研發(fā)及3D封裝。在半導(dǎo)體制造市場(chǎng)，其實(shí)日本也有自己的優(yōu)勢(shì)，其中，日本很多廠商在EUV光刻工序方面，都有參與。比如，全球僅有日本廠商能夠提供EUV光刻膠。東京應(yīng)化、合成橡膠(JSR)、住友化學(xué)、信越化學(xué)和富士膠片這五家日本廠商，可以生產(chǎn)出EUV光刻工序中不可缺少的EUV光刻膠，日本企業(yè)在EUV光刻膠領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率為100%。

同時(shí)，東京電子生產(chǎn)的EUV涂覆顯影設(shè)備能夠?qū)⑻厥獾幕瘜W(xué)液體涂在硅片上，作為半導(dǎo)體材料進(jìn)行顯影。在這個(gè)領(lǐng)域，日本企業(yè)也是獨(dú)一無(wú)二的。除了在技術(shù)上積累之外，日本的半導(dǎo)體企業(yè)也看到中國(guó)的龐大市場(chǎng)需求，也在積極布局中國(guó)市場(chǎng)。其中，F(xiàn)errotec實(shí)施了中國(guó)晶圓子公司等增資和股權(quán)出售。積極融資之后，在尖端半導(dǎo)體采用的直徑12英寸晶圓產(chǎn)品的量產(chǎn)方面進(jìn)行投資。Ferrotec自2020年度起在浙江省杭州市啟動(dòng)量產(chǎn)，計(jì)劃到2022年將產(chǎn)能增至每月10萬(wàn)片，擴(kuò)大晶圓業(yè)務(wù)的投資額預(yù)計(jì)至少達(dá)到1500億日元。對(duì)于我們的企業(yè)來(lái)說(shuō)，在芯片制造方面，也應(yīng)該好好地深耕市場(chǎng)，把技術(shù)研發(fā)投入到量產(chǎn)中，盡快彌補(bǔ)差距才是王道。