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Rapidus是日本第一家也是唯一一家代工厂，他的命运备受瞩目。Rapidus最近又获得了39亿美元的政府援助。在这个没有OSAT公司存在的国家，补贴中包括了帮助Rapidus发展后端封装的一揽子计划。但Rapidus甚至尚未证明其2nm工艺可用于前端芯片的量产。它是否想做得太多了？
导致日本半导体产业最终衰落的因素有很多。日本半导体产业在1990年代的衰落主要是由于长期的美日半导体贸易战。狂妄与执着促使日本一味追求更高质量的DRAM，却很少关注只需“足够好”的PC制造商的需求。最后，日本在80年代凭借DRAM（当时日本的优势）称霸全球半导体市场，却从未成功地将其技术优势转化为微处理器和逻辑器件。
从那时日本政府和半导体高管吸取的教训可能会影响日本芯片制造业“复兴”的结果。
最大的“如果”是，由半导体行业资深人士Atsuyoshi Koike领导的日本政府补贴的北海道初创公司Rapidus能否取得成功。
使用“复兴”这样的字眼也有待商榷。
不过，“日本崛起”的说法确实可信，但其基础并不是Rapidus的诞生。相反，是TSMC在九州的业务扩张。
TSMC从日本政府获得了80亿美元的补贴，用于在九州新建两座晶圆厂，目前正在为日本的第三座晶圆厂选址，该晶圆厂将采用6/7nm制程，最终达到3nm制程。与此同时，TSMC正在茨城建立3DIC研究中心。据报道，TSMC计划在日本建立先进的封装厂和全面的芯片生产基地。
尽管如此，日本业内人士仍然对Rapidus寄予厚望。Koike带来了无与伦比的热情、毫不掩饰的胆识、远大的抱负和无畏的决心，他要振兴几十年前在全球半导体竞争中被淘汰出局的日本半导体产业。
前不久，Koike正在圣克拉拉开设美国子公司。Rapidus还任命Henri Richard为Rapidus Design Solutions总经理兼总裁。
三大基本要素
在采访中，Koike列出了成功代工厂的三个基本要素：1）坚实的基础技术；2）经验丰富的工人；3）足够多的客户使生产线保持运转。
Koike认为，Rapidus已经满足了第一点。
Rapdius正在与IBM合作，目前有100名Rapidus工程师（即将达到200名）与IBM研究人员合作，手把手地学习2nm工艺技术的基础知识。
第二项要求仍在进行中。由于IBM从未将其2nm工艺应用到商业量产，Rapidus在Albany的200名工程师将肩负起这一挑战。
不过，Koike指出，IBM研究人员和Rapidus工程师之间的合作迹象明显增多。
然而，日本面临的芯片制造难题仍不容忽视。日本上一次成为全球半导体强国还是30多年前。当时日本的重点方向是DRAM生产。如今，日本最先进的晶圆厂是采用40nm设计规则的生产线，这种工艺技术比TSMC和Samsung落后十年左右。
在这三大基本要素中，客户仍然是Rapidus在目前阶段缺乏的。如果没有买家，晶圆代工厂就无法证明其先进工艺节点（包括使用ASML的EUV光刻工具）所需的巨额资本支出是合理的。
需要2nm工艺的客户在哪里？
需要AI处理器用于高端计算系统、服务器、数据中心和边缘计算机的客户大多在硅谷，而不是日本。Koike说：“自从两年前我们推出Rapidus以来，我每个月都要往返于硅谷。”
Koike说：“为了孵化产品开发、解决细节问题并了解每个客户的具体需求，我们需要一个能够培养客户并与他们密切合作的人。”
TIRIAS Research首席分析师Kevin Krewell承认：“作为一家初创晶圆厂，Rapidus仍是一家未经验证的公司，但对产能的渴求应该会鼓励公司对其冒险。”
Tenstorrent-Rapidus-Japan的三角关系
事实上，由Jim Keller领导的备受瞩目的RISC-V和AI初创公司Tenstorrent已经与Rapidus签订了协议。
这场轶闻的奇特之处在于，Rapidus、Tenstorrent和日本政府之间形成了紧密的三角关系。
Tenstorrent今年与日本LSTC（Leading-edge Semiconductor Technology Center）达成了一项“多层次合作协议”。
据Tenstorrent的首席架构师称，与LSTC的协议为Tenstorrent提供了来自日本政府的“大量”资金。根据协议，Tenstorrent将帮助LSTC定制Tenstorrent的技术，并为包括汽车、机器人和边缘AI在内的AI应用开发“可组合”的chiplet。理论上讲，日本市场需要的AI芯片种类繁多、数量巨大，这将满足Rapidus量产的需求。
Rapidus的吸引力在哪里？
除了对产能的渴求，Tenstorrent到底看中了Rapidus的哪点呢？
Koike指出：“我们最大的优势是速度。我们的芯片生产速度比竞争对手的速度快一倍。如果我们的竞争对手能在3个月内生产出芯片，那么我们可以在1.5个月内完成。”
为什么能做到这一点？
Rapidus只进行单晶圆加工。竞争对手则通过将批量加工与单晶圆加工相结合来制造芯片。Koike所说的批量加工是指以完全相同的设计批量加工晶圆。
有人认为Rapidus不需要进行批量加工，是因为它还没有任何客户的订单，对此Koike说：“不，批量加工晶圆至少需要4-5个小时。相比之下，单晶圆加工只需几分钟。”
专注于单晶圆的一个更大的好处是，“我们在生产过程中可以收集到更多的数据，从而为更多的创新打开了大门”。
Koike说：“我们可以利用AI，通过识别晶圆生产中需要考虑的众多不同参数来改进我们的生产。”
Koike指出，硅谷的工程师们对Rapidus在生产过程中收集更多数据的热情很高，认为这是进一步创新的基础。
至于单晶圆加工的改进，Koike说Rapidus正在与Applied Materials、Lam Research和Tokyo Electron等半导体生产设备公司合作。Koike说，每家公司都在改进自己的设备，以便更好地进行单晶圆加工。
Koike承认，与批量加工相比，单晶圆加工的成本仍然较高。但后者速度更快，而且不需要库存。他指出：“不需要库存，就像丰田的看板方法一样。”Koike认为，从整个系统来看，单晶圆加工的成本并不高。
Koike对单晶圆加工理论进行了深思熟虑。“我们证明了它在旧工艺节点中运行良好。不过，对于2nm工艺节点是否适用，我们仍在论证之中。”
政府提供更多资金
Koike并没有把Rapidus视为一家前端晶圆代工厂。“我们的宏伟计划是将Rapidus打造成一家提供 RUMS（Rapid & Unified Manufacturing Service）的代工厂。这将涵盖设计、前端和后端制造。”
日本政府最近批准为Rapidus提供更多资金，并启动了两个项目。据该日本公司称，“第一个项目是其2nm晶圆厂前端项目的延伸，用于晶圆开发；第二个项目是一个新的后端重点领域，用于封装，特别是为2nm半导体开发芯片封装设计和制造技术。”
METI新批准的补贴金额高达5,900亿日元（39亿美元）。这是对之前价值约3,300亿日元补贴的补充。
在最新的补贴中，用于先进封装的535亿日元是一项重要补贴。这巩固了Koike的长期目标，即把Rapidus打造成一个从零开始建设的晶圆代工厂，涵盖从2nm晶圆代工到为2nm半导体开发芯片封装设计和制造的方方面面。
考虑到chiplet尚处于萌芽阶段，这一愿望不会一蹴而就。Rapidus并没有得到先进封装公司的特别帮助。事实上，日本没有OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test）公司，因为据Koike说，日本很早就把芯片封装业务委托给了中国大陆、台湾和马来西亚的公司。也没有任何日本公司涉足先进封装业务。
考虑到Rapidus不仅从事前端2nm工艺技术，而且还从事chiplet和封装技术，Rapidus在先进半导体生产领域是否涉足太多？
Krewell怀疑，Rapidus可能计划在封装方面大力依赖IBM的帮助。至于初创晶圆厂涉足chiplet领域的问题，他指出：“在目前的行业中，chiplet是无法避免的。”
如果他们能开发出真正符合承诺的chiplet，“他们就能制造出另一个代工厂在产品中使用的chiplet，并与其他chiplet一起使用”。Krewell 补充说：“Chiplet的优势之一是能够利用多个代工厂和多个节点制造成品芯片。”
除此之外，Koike还有一个计划。
在制造chiplet时，TSMC将使用自己的interposer。Intel正在探索chiplet的玻璃基板。Koike解释说，与此相反，Rapidus将使用一个600*600mm的正方形玻璃基板作为“托盘”，在上面构建一个interposer。他相信，这样做的结果将使芯片与芯片之间的接合更加精细。
Koike也不担心日本明显缺乏封装专业技术。
日本半导体材料和设备供应商
Koike说，Rapidus希望为Kyocera等日本材料供应商和Tokyo Electron等设备供应商提供一个创新平台。尽管日本的半导体材料供应商规模往往很小，而且非常分散，但它们拥有全球市场50%的份额。
Koike坚持认为：“日本真正的优势在于半导体制造材料。如果没有日本自己的代工厂，这些材料和制造设备就没有机会了解其材料在先进芯片生产中的应用和改进情况。”
“这就是Tokyo Electron前总裁兼CEO Tetsuro Higashi最初来找我的原因，这就是Rapidus成立的起源。”Higashi现在是Rapidus董事会的首任主席。
日本政府对Rapidus的支持在一定程度上是基于加强日本优势的目标。
日本客户不足
Rapidus硅谷办事处负责人Henri Richard说：“坦率地说，我之所以从退休状态中走出来，是因为我认为Rapidus的时机和故事无可挑剔。”
Richard在SanDisk工作时就认识了Koike，他说：“他管理得很严格……四日市的工厂在质量、时间和产量方面一直都是一流的。因此，如果你把一个拥有良好执行记录的人和一个伟大的愿景结合起来，再加上一个真正希望听到有比现在更多选择的市场……老实说，他们都在争夺我们。如果Rapidus能够取得成功，客户群将会非常高兴。我认为，整个行业都认为，日本重返先进逻辑制造领域是一件大好事。”
在经历了上世纪90年代开始的国家半导体产业衰落之后，日本政府和产业界吸取了许多经验教训。日本政府在国家半导体产业政策中发挥了领导作用，并已重回正轨。然而，今天最大的不同是，日本在与世界其他国家合作方面更加开放。虽然Rapidus仍有很多东西需要证明（从2nm前端单晶圆处理到chiplet高级封装的新方法），但具有讽刺意味的是，掌握Rapidus生存关键的是美国客户，而不是日本客户。
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