日本首块2nm晶圆，亮相

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合

最尖端逻辑制程从“三足鼎立”走向“四厂争霸”，再进一步。

日本半导体制造商Rapidus宣布启动2nm GAA晶体管的试制，并展示了其首块2nm GAA晶圆。这也是最尖端逻辑制程从“三足鼎立”走向“四厂争霸”道路上的关键里程碑。

去年12月， Rapidus在SEMICON Japen 2024上，展示了其与IBM合作在美国纽约州奥尔巴尼纳米技术综合体制造的 2nm GAA晶体管原型晶圆。今年2月，Rapidus社长小池淳义透露，公司计划在2025年4月1日启动2nm GAA制程试产，并于2025年6月向博通交付2nm芯片样品，2027年在IIM-1开始量产2nm产品。

IIM-1是Rapidus位于北海道千岁市的2nm芯片工厂，2023年9月破土动工。2024年12月，Rapidus接收首台ASML EUV光刻机（重达71 吨），并完成四阶段安装，成为日本首家拥有量产用EUV设备的公司。同月，Rapidus会长东哲郎在SEMICON Japan 2024展会上宣布，EUV 光刻设备于当月开始交付，200余台设备计划在2025年3月底前全部到位。2025年3月底，IIM-1晶圆厂完成全部设备安装，包括ASML EUV和DUV光刻系统，具备试生产条件。

值得一提的是，Rapidus选择直接从40nm跳跃至2nm，这种跨越在半导体史上绝无仅有。技术来源依托三大支柱：与IBM合作获得2nm技术基础；联合比利时IMEC获取EUV光刻技术佳能、铠侠开发的纳米压印技术作为“秘密武器”。

当制程升级至2nm时，晶体管结构从多年来一直使用的FinFET（鳍式场效应晶体管）转变为GAAFET（全环绕栅极场效应晶体管）。这给制程迭代带来了新的挑战：如何实现多阈值电压以使芯片在较低电压下执行复杂计算。

由于2nm名义制程下N型和P型半导体通道之间的距离相当狭窄，需要精确的光刻才能实现多阈值电压，并且不会对半导体性能产生巨大影响。然而，IBM和Rapidus引入了两种不同的选择性减少层（SLR）芯片构建工艺，成功地达到了目标效果。

IBM研究院高级技术人员Bao Ruqiang表示：“与上一代FinFET相比，Nanosheet纳米片的结构非常不同，而且可能更复杂。我们提出的新生产工艺比以前使用的方法更简单，我们认为这将使我们的合作伙伴Rapidus更容易、更可靠地大规模使用2nm片技术来制造芯片。”

在市场定位上，东哲郎明确表示不会与台积电正面竞争大规模标准品，而是聚焦专用芯片市场，瞄准机器人、自动驾驶和远程医疗等新兴领域。2025年6月，Rapidus宣布将基于西门子Calibre平台开发专用设计套件，实现制造与设计的协同优化（MFD）。Rapidus 社长小池淳义指出，通过与西门子的合作，Rapidus 将推进制造和设计的协同优化，实现设计制造协同优化（DMCO）概念，大幅缩短2nm工艺的流片时间，为客户提供更高效的服务。

在客户拓展方面，除博通外，NVIDIA CEO黄仁勋在2024年11月暗示可能考虑Rapidus代工AI芯片。例外，日本AI企业Preferred Networks和Sakura Internet也将成为其客户。

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