日美正加紧合作,迈向下一代半导体的国内生产。Rapidus公司(东京千代田)正在向美国的IBM公司派遣工程师,共派出100人。其目的是获得2纳米(纳米=十亿分之一米)电路线宽时代所需的全方位门控(GAA)技术。日本半导体复兴的命运取决于这一技术转变的时机。
据说2纳米产品的处理性能比3纳米产品的处理性能高10%。耗电量将减少20-30%,这将对我们的日常生活产生重大影响,例如,延长智能手机电池的寿命。2纳米产品的实现也有望支持人工智能(AI)和自动驾驶方面的进步。
IBM的半导体研究设施,阿尔巴尼纳米技术综合体,位于美国东部的纽约州。该公司负责研发的高级副总裁达里奥-吉尔说,这里是"优秀的日本人员和在海外的日本工程师开始聚集的地方"。
2022年12月,Rapidus与IBM敲定合作,推进IBM2-纳米技术的转让;IBM在2021年开创了世界上第一个2-纳米产品原型,Rapidus将支付许可费以获得该技术。第一批人员已于4月派出。
重点是提高生产力。Rapidus正在招聘工程师。这些人包括在20世纪90年代和21世纪初在大型电子公司开发技术的人,当时日本在半导体领域有一定的影响力。然而,学习2-纳米技术并不容易。
吉尔说:"制造需要原子级的控制。表面处理、曝光、晶体管成型和物理特性的控制都是最高精度的。这是人类能够处理的最困难的技术之一"。
Rapidus公司将于2025年4月在北海道千岁市建立一条样板线。一旦启动准备工作,各种开发将在纽约和北海道同时进行。重点将是我们能否提高生产力,吉尔说,他强调主要目标将是达到大规模生产,而Rapidus已将此目标定为2027年。
日本政府正在对已经开始的合作给予支持。4月,经济贸易和工业部(METI)透露为Rapidus公司提供2600亿日元的额外补贴,主要用于向IBM公司派遣学习人员。
经济安全并不是政府和相关公司合作振兴半导体的唯一原因。该技术现在正处于转型期,有机会可以进入。
长期以来,半导体晶体管(元件)一直使用一种被称为平面型的结构。在过去的十几年里,领先的是"翅片式"结构,美国英特尔公司的22纳米产品就采用了这种结构。台湾半导体制造公司(TSMC)在2010年底开始大规模生产的3纳米产品也是翅片式的。然而,在2纳米及以下,器件结构必须改变。这是因为性能的提高达到了一个上限。