在半導體的國際供應鏈重組及日本國產化備受關注的背景下，被稱爲「芯粒」的技術顯示出了其重要性。透過將不同時期的製造技術和不同用途的半導體進行區塊組合，將其作爲一個整體的晶片使用，可以不單純依賴工藝微細化，也能提升性能。我們向熟悉該技術的東京工業大學特任教授慄田洋一郎詢問了該技術的動向及日本的戰略。
東京工業大學特任教授慄田洋一郎
——芯粒的優點是什麼？
「第一個，就是可以提高製造的成品率。半導體的晶片面積越小（晶片内越不容易含有缺陷等），成品率就會越高。芯粒由多種工藝的晶片集合而成，因此與一個大晶片的產品相比，每個晶片的面積能做得更小。」
「另一個就是，有時不是最先進的工藝製造反而效率更好。負責資料處理的處理器電路等，透過微細化實施高速化及低電力化很重要，但在處理類比信號等的輸入輸出電路上並不一定有利。隨着微細化的隊形變換，製造成本越來越高，比起用最先進的工藝製作晶片，組合不同工藝在成本上更有利。」
——芯粒需要怎樣的製造技術？
「半導體製造，大致分爲在硅晶圓上形成電路的前端工藝，以及從晶圓中切出半導體晶片並進行封裝的後端工藝。芯粒屬於後端工藝。當然其中也會使用到很多晶圓製程技術等前端工藝中的技術。暫且稱之爲承前啓後的‘中端工藝’吧。」
——關於芯粒，我們應該關注哪方面的動向呢？
「在國外，芯粒標準化已經蓬勃隊形變換起來了。晶圓代工（受託製造公司）的臺積電製造（TSMC）和韓國三星電子，無晶圓廠（半導體設計公司）的美國高通、英國ARM，半導體客戶的美國谷歌、美國META等都有參與，並制定了晶片互聯的開放規格。透過標準化，這項技術的開發和普及將會越來越活躍。」
——日本企業需要採取怎樣的戰略？
「我認爲，現在不應向微細化一邊倒，而應利用芯粒推進半導體技術的進步，或這對日本而言是隊形變換的順風車。因爲在硅晶圓、藥液等材料、（用於成膜工序等的）半導體製造裝置方面，日本有着強勁的實力。」
「另外，日本也有汽車、機器人、超級計算機等承託半導體的產業基礎。在半導體開發中，客戶的回饋非常重要，因此日本在芯粒的演化中將會發揮重要的作用。我認爲日本在半導體領域實施復興的可能性很大。」
不是隻有微細化才是最先進的技術
爲了日本半導體技術的復興，由豐田汽車和索尼集團等出資設立的新公司「Rapidus」受到廣泛關注。該公司致力於在日本製造最先進的半導體，並表示將在2027年量產電路線寬爲2nm（1nm爲10億分之一米）的產品。
另一方面，半導體的最尖端領域不僅僅是微細化。在過去的半個世紀裏，半導體按照每1年半到2年整合度翻倍的「摩爾定律」不斷演化。但最近幾年，業内認爲僅透過微細化已經難以達到翻倍的目標了，因此需要探索其他方法來維持翻倍目標。
如今，包括芯粒在内的「三維化」封裝備受期待。多個晶片、晶片内的電晶體等元件除了在平面上，還將在三維方向上重疊配置。這種三維化方法，不僅在運算用半導體上，在儲存資料的記憶體中也會逐漸展現出其重要性。
日文：松元則雄、《日經產業新聞》、2023/2/6
中文：JST客觀日本編輯部
