為什麼是日本攜手台積電研究半導體先進制程？

眾所周知，台積電之所以在半導體（芯片）代工市場獲得全球幾乎一半的份額，極大的因素就是在半導體製造中的製程方面技術優秀，目前在7nm、5nm方面已經領先全球，3nm製程的研發和量產也日益臨近。三星電子是緊隨其後的另一家巨頭，此外，其他半導體企業在這方面就略遜一籌了。包括近日表示要重返半導體代工市場的英特爾也是吃了製程的虧，一直「跳票」自己的先進制程出品時間，讓AMD等企業搶到了不少的份額，甚至蘋果公司的最新研發的電腦芯片M1也已經量產，還是台積電為其代工。當大合作夥伴都不再使用英特爾公司的芯片時，對其壓力是可想而知的。

可以說，先進制程對於半導體製造來說是異常重要的。製程實際上就是半導體工藝，5nm、7nm、10nm等等都代表了什麼？一般的用戶或許根本不關注。不過，對於製程我們還是經常會聽說的。其實，簡單地說，製程就是我們能夠把一個單位的電晶體刻在多大尺寸的一塊芯片上。先進制程生產出來的芯片主要應用在移動終端產品上，比如手機。因為手機處理器不同於一般的電腦處理器，手機中能夠給芯片留下的尺寸是相當有限的。尺寸越小，相同大小的處理器中擁有的計算單元也就越多，性能也就越強。這也是為何廠商會頻繁強調處理器製程的原因。

還有一個非常重要的技術支持是，隨着頻率的提升，處理器所產生的熱量也會提高，先進的蝕刻技術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。先進制程帶來的好處就是不僅性能大幅度提高，功耗和發熱量還會不斷降低。在先進制程的布局方面，需要使用到另一個設備，那就是新的蝕刻工藝—極紫外光刻(EUV)，用更小更鋒利的「刻刀」來切割出更小的電晶體結構。這也是為何台積電和三星電子都在搶購最先先進的EUV光刻機的原因所在，而我們的企業在這方面存在的差距就更大了。

如今，台積電的製程領先其他企業，技術的能力也是最強的。包括三星電子、英特爾都和其有一定的差距。或許是因為這個原因，日本官方將出資420億日元，聯合日本三大半導體廠商——佳能、東京電子以及Screen Semiconductor Solutions共同開發2nm先進製程工藝。同時，還將與台積電建立合作關係，尋求收復在全球半導體競賽中的失地。而在這個市場，台積電和三星電子都有布局。

曾幾何時，日本也是半導體大國，不過，近年來的技術下滑，已經被擠出了市場前列。這一次，日本聯合製造光刻機的佳能、半導體生產廠商東京電子以及半導體設備商Screen Semiconductor Solutions，共同研發2nm先進制程工藝。也是希望在先進的製程工藝方面，能夠有所突破。而且，早在2020年5月，日本政府邀請國外芯片製造商赴日建設晶圓工廠的消息就屢屢傳出。不過，後來台積電選擇去美國建廠。

有消息稱，台積電的先進封測廠將設在東京，日本茨城縣筑波市也將新設台積電的技術研發中心，研發內容主要涉及晶圓製程研發及3D封裝。在半導體製造市場，其實日本也有自己的優勢，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。東京應化、合成橡膠(JSR)、住友化學、信越化學和富士膠片這五家日本廠商，可以生產出EUV光刻工序中不可缺少的EUV光刻膠，日本企業在EUV光刻膠領域的市場佔有率為100%。

同時，東京電子生產的EUV塗覆顯影設備能夠將特殊的化學液體塗在硅片上，作為半導體材料進行顯影。在這個領域，日本企業也是獨一無二的。除了在技術上積累之外，日本的半導體企業也看到中國的龐大市場需求，也在積極布局中國市場。其中，Ferrotec實施了中國晶圓子公司等增資和股權出售。積極融資之後，在尖端半導體採用的直徑12英寸晶圓產品的量產方面進行投資。Ferrotec自2020年度起在浙江省杭州市啟動量產，計划到2022年將產能增至每月10萬片，擴大晶圓業務的投資額預計至少達到1500億日元。對於我們的企業來說，在芯片製造方面，也應該好好地深耕市場，把技術研發投入到量產中，儘快彌補差距才是王道。