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小刀马
【方面|为什么是日本携手台积电研究半导体先进制程？】众所周知 ， 台积电之所以在半导体（芯片）代工市场获得全球几乎一半的份额 ， 极大的因素就是在半导体制造中的制程方面技术优秀 ， 目前在7nm、5nm方面已经领先全球 ， 3nm制程的研发和量产也日益临近 。 三星电子是紧随其后的另一家巨头 ， 此外 ， 其他半导体企业在这方面就略逊一筹了 。 包括近日表示要重返半导体代工市场的英特尔也是吃了制程的亏 ， 一直“跳票”自己的先进制程出品时间 ， 让AMD等企业抢到了不少的份额 ， 甚至苹果公司的最新研发的电脑芯片M1也已经量产 ， 还是台积电为其代工 。 当大合作伙伴都不再使用英特尔公司的芯片时 ， 对其压力是可想而知的 。
可以说 ， 先进制程对于半导体制造来说是异常重要的 。 制程实际上就是半导体工艺 ， 5nm、7nm、10nm等等都代表了什么？一般的用户或许根本不关注 。 不过 ， 对于制程我们还是经常会听说的 。 其实 ， 简单地说 ， 制程就是我们能够把一个单位的电晶体刻在多大尺寸的一块芯片上 。 先进制程生产出来的芯片主要应用在移动终端产品上 ， 比如手机 。 因为手机处理器不同于一般的电脑处理器 ， 手机中能够给芯片留下的尺寸是相当有限的 。 尺寸越小 ， 相同大小的处理器中拥有的计算单元也就越多 ， 性能也就越强 。 这也是为何厂商会频繁强调处理器制程的原因 。
还有一个非常重要的技术支持是 ， 随着频率的提升 ， 处理器所产生的热量也会提高 ， 先进的蚀刻技术就是可以减小晶体管间电阻 ， 让CPU所需的电压降低 ， 从而使功率大幅度减小 。 先进制程带来的好处就是不仅性能大幅度提高 ， 功耗和发热量还会不断降低 。 在先进制程的布局方面 ， 需要使用到另一个设备 ， 那就是新的蚀刻工艺—极紫外光刻(EUV) ， 用更小更锋利的“刻刀”来切割出更小的电晶体结构 。 这也是为何台积电和三星电子都在抢购最先进的EUV光刻机的原因所在 ， 而我们的企业在这方面存在的差距就更大了 。
如今 ， 台积电的制程领先其他企业 ， 技术的能力也是最强的 。 包括三星电子、英特尔都和其有一定的差距 。 或许是因为这个原因 ， 日本官方将出资420亿日元 ， 联合日本三大半导体厂商——佳能、东京电子以及Screen Semiconductor Solutions共同开发2nm先进制程工艺 。 同时 ， 还将与台积电建立合作关系 ， 寻求收复在全球半导体竞赛中的失地 。 而在这个市场 ， 台积电和三星电子都有布局 。
曾几何时 ， 日本也是半导体大国 ， 不过 ， 近年来的技术下滑 ， 已经被挤出了市场前列 。 这一次 ， 日本联合制造光刻机的佳能、半导体生产厂商东京电子以及半导体设备商Screen Semiconductor Solutions ， 共同研发2nm先进制程工艺 。 也是希望在先进的制程工艺方面 ， 能够有所突破 。 而且 ， 早在2020年5月 ， 日本政府邀请国外芯片制造商赴日建设晶圆工厂的消息就屡屡传出 。 不过 ， 后来台积电选择去美国建厂 。
有消息称 ， 台积电的先进封测厂将设在东京 ， 日本茨城县筑波市也将新设台积电的技术研发中心 ， 研发内容主要涉及晶圆制程研发及3D封装 。 在半导体制造市场 ， 其实日本也有自己的优势 ， 其中 ， 日本很多厂商在EUV光刻工序方面 ， 都有参与 。 比如 ， 全球仅有日本厂商能够提供EUV光刻胶 。 东京应化、合成橡胶(JSR)、住友化学、信越化学和富士胶片这五家日本厂商 ， 可以生产出EUV光刻工序中不可缺少的EUV光刻胶 ， 日本企业在EUV光刻胶领域的市场占有率为100% 。
同时 ， 东京电子生产的EUV涂覆显影设备能够将特殊的化学液体涂在硅片上 ， 作为半导体材料进行显影 。 在这个领域 ， 日本企业也是独一无二的 。 除了在技术上积累之外 ， 日本的半导体企业也看到中国的庞大市场需求 ， 也在积极布局中国市场 。 其中 ， Ferrotec实施了中国晶圆子公司等增资和股权出售 。 积极融资之后 ， 在尖端半导体采用的直径12英寸晶圆产品的量产方面进行投资 。 Ferrotec自2020年度起在浙江省杭州市启动量产 ， 计划到2022年将产能增至每月10万片 ， 扩大晶圆业务的投资额预计至少达到1500亿日元 。 对于我们的企业来说 ， 在芯片制造方面 ， 也应该好好地深耕市场 ， 把技术研发投入到量产中 ， 尽快弥补差距才是王道 。
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