本文由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫（ID：ICVIEWS）編譯自eetimes

只需12到14個月就能建成一條新生產(chǎn)線。

兩家公司已經(jīng)開始銷售小型晶圓廠，即可以在小空間內(nèi)建造的半導(dǎo)體制造工廠。雖然建造一個典型的半導(dǎo)體工廠的成本可能高達數(shù)十億美元，但一個小型工廠僅需3000 萬美元就可以建造整個半導(dǎo)體制造設(shè)施。

該小型工廠將致力于生產(chǎn)用于零售標簽和消費電子產(chǎn)品的老一代功率半導(dǎo)體和柔性芯片。英國Pragmatic Semiconductor 公司首席執(zhí)行官戴維·摩爾 (David Moore) 在接受 EE Times 采訪時表示：“該工廠可以建在以前被認為不適合半導(dǎo)體制造的地點?！?/p>

Pragmatic Semiconductor 首席執(zhí)行官 David Moore

據(jù)稱，Pragmatic 的“Fabs-in-a-Box”比典型的半導(dǎo)體晶圓廠（造價200 億美元）便宜得多，并且可以在大約三分之一的時間內(nèi)開始生產(chǎn)。

“我們只需12 到 14 個月就能建成一條新生產(chǎn)線，而通常需要 3 到 5 年，”摩爾說。 “通過減少步驟數(shù)量和使用更具成本效益的材料，我們可以更好地優(yōu)化產(chǎn)品的總體成本?！?/p>

在小型晶圓廠制造氧化鎵功率半導(dǎo)體

在大西洋彼岸的美國，Nanotronics 公司已經(jīng)證明其“Cubefabs”可以生產(chǎn)性能超越尖端功率半導(dǎo)體的設(shè)備。

Nanotronics 首席執(zhí)行官 Matthew Putman 向 EE Times 表示：“我們在保持熱性能的同時實現(xiàn)了更高的額定電壓?！?“我們現(xiàn)在正在生產(chǎn)這些芯片，并與半導(dǎo)體公司合作擴大生產(chǎn)規(guī)模?！?/p>

Nanotronics 的 Cubefab 是一個模塊化預(yù)制工廠，設(shè)計用于在全球 85% 的環(huán)境中運行，但不包括地震高風(fēng)險地區(qū)。該微型工廠使用通常用于制造功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)工具，但通過利用人工智能技術(shù)，據(jù)說它在超寬帶隙材料氧化鎵方面取得了優(yōu)異的成果。

普特曼認為，實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵在于利用Nanotronics 的生成人工智能。

“利用生成式人工智能，我們可以用氧化鎵制造芯片。這是我們的首款產(chǎn)品，但其他產(chǎn)品也是可能的。我們利用那些已經(jīng)過科學(xué)驗證但尚未準備好大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品，并利用人工智能來提高產(chǎn)量，使其更具成本競爭力，并且比現(xiàn)有產(chǎn)品好幾倍?！逼仗芈f道。

普特曼表示，Cubefab 不需要 ASML 設(shè)備或典型半導(dǎo)體制造商使用的昂貴工具。他說：“我們與設(shè)備供應(yīng)商建立了牢固的合作伙伴關(guān)系，他們信任我們，將專有算法和設(shè)備交給我們?！?/p>

Nanotronics 正在紐約建設(shè)一條試驗生產(chǎn)線，計劃于 2025 年底投入使用。

預(yù)計到2025 年將生產(chǎn)數(shù)十億塊柔性集成電路

每個小型工廠開發(fā)公司都有不同的背景。

Nanotronics 成立于 2010 年，銷售檢測工具和人工智能驅(qū)動的過程控制功能。 Pragmatic 成立于同一時期，正在制造其首批用于零售標簽和醫(yī)療保健可穿戴設(shè)備的近場通信 (NFC) 和 RFID 的柔性 IC。

Pragmatic 公司的 Moore 表示：“我們將薄膜晶體管技術(shù)與尖端的 300 毫米晶圓加工技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了這一目標，這是以前從未實現(xiàn)過的?！彼f，通過將電路印刷到柔性薄膜上，Pragmatic 將能夠進入硅無法解決的新應(yīng)用領(lǐng)域。

他說：“其中一些層的厚度為 5 至 10 納米，每平方毫米集成了數(shù)千個 TFT（薄膜晶體管）?！?“雖然它還沒有達到尖端的5納米節(jié)點級別，但本質(zhì)上是一個非常復(fù)雜的集成過程?！?/p>

Pragmatic 將于 2024 年推出其首家 300 毫米晶圓廠。該公司目前正在建設(shè)另一家工廠，預(yù)計將于 2025 年中期投入生產(chǎn)。

摩爾表示：“到 2025 年底，我們預(yù)計每年能夠生產(chǎn)數(shù)十億塊柔性集成電路?！笨蛻魧Ρ镜鼗圃旆浅８信d趣。在這種情況下，晶圓廠的成本將根據(jù)地點和部署的具體工具而有所不同，但基本的工具和工藝配方將始終保持一致。

無需停止生產(chǎn)即可擴建工廠

普特曼說：“Cubefab 只需花費 3000 萬美元就可以開始生產(chǎn)，最多可以將四個花瓣狀的制造設(shè)施連接到一個中央立方體上?！?/p>

工廠是一個中央立方體，每個“花瓣”都是一個晶圓廠。每個“花瓣”晶圓廠的價格在3000萬到4000萬美元之間，具體取決于規(guī)格。你可以先建一個，之后每增加一個，價格就會下降。這樣做的好處是你不必停止生產(chǎn)。由于每個“花瓣”晶圓廠都是獨立的，你可以在不中斷運營的情況下添加另一個“花瓣”，而且立方體晶圓廠網(wǎng)絡(luò)可以共享產(chǎn)能。

Pragmatic 正在建造一座 20 x 30 米的晶圓廠

Pragmatic 在其位于英格蘭東北部達勒姆郡的制造基地設(shè)立了多個 Fabs-in-a-Box。摩爾表示：“每個晶圓廠的面積為 20 米 x 30 米，但每年可以生產(chǎn)數(shù)十億塊柔性集成電路?！?/p>

Pragmatic 的 300mm 柔性晶圓

“它不僅極其節(jié)省資本，而且極其節(jié)省空間和生產(chǎn)效率。它還具有高度的可持續(xù)性。從原材料到制造晶圓只需幾天時間，而制造典型的硅片則需要幾個月的時間。它還顯著減少了能源和水的消耗，因此最終生產(chǎn)的半導(dǎo)體芯片的碳足跡將小一個數(shù)量級?！蹦栒f道。

摩爾表示：“在當(dāng)今世界，半導(dǎo)體制造的本地化具有重要的戰(zhàn)略意義。能夠在如此短的時間內(nèi)建成一座碳高效工廠，同時還能在600平方米的場地上保持每年生產(chǎn)十億片柔性集成電路的規(guī)模，這極其罕見。這是一種有趣且創(chuàng)新的方法?！?/p>

對非洲和“全球南方”國家的希望

普特曼沒有透露Cubefab的客戶。他說：“我們很高興能在 2025 年某個時候為我們的某位客戶破土動工。但對于我們來說，真正的里程碑是看到芯片在數(shù)據(jù)中心或汽車逆變器中出貨并運行?！?/p>

普特曼表示，在以前從未生產(chǎn)過芯片的地方建造立方體晶圓廠也是可能的?！拔覀儗Ψ侵藓腿蚰戏降鹊貐^(qū)非常感興趣。這些地區(qū)擁有令人難以置信的人工智能人才，但半導(dǎo)體市場一直以來成本過高，難以進入。建造數(shù)十億美元的晶圓廠可能在過去不是一個選擇，但現(xiàn)在情況已經(jīng)不同了?！?/p>