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重金吸引台積電、三星合作研發 日本搶當AI先進製程幕後功臣

本文共1685字

經濟日報 財訊雙週刊

輝達掀起全球半導體熱潮,日商如東京威力科創、Disco、愛德萬測試等製造設備廠商也直接受惠;關鍵正是這些日本企業的產品,在AI半導體的製程中不可或缺,值得關注。

文/孫蓉萍

根據《財訊》雙週刊報導,輝達帶來的半導體熱潮橫掃全球,日本也不例外。東京威力科創、Disco、愛德萬測試等半導體製造設備廠商,今年初帶動日股大漲;原因之一就是這些企業的產品,在AI半導體製程中不可或缺。

日本半導體設備、材料領先

《鑽石週刊》報導,輝達執行長黃仁勳今年3月在GTC大會上亮相時,他右手拿著新的AI半導體B200,另一手拿著帶動輝達業績的現有產品H100;而前者的AI學習、推論、能源效益,都是後者的數倍到數10倍。

性能提升關鍵在於B200結構。它的中央有二顆繪圖處理器(GPU),周邊有八顆高效能DRAM的高寬頻記憶體(HBM),全部整合在一顆晶片上。新產品的GPU晶片在台積電四奈米製程產線生產。HBM)的生產由韓國SK海力士領先,三星電子和美國美光也加入市場。

目前GPU和HBM的晶片能力確實稍微上升,不過讓B200效能大幅提升的,其實是將許多GPU和HBM整合在一起的「小晶片技術」。它像樂高積木一樣把半導體晶片組合在一起,而把多顆小晶片以高密度封裝起來的先進封裝技術創新,掌握了半導體性能提升的關鍵。

輝達的AI半導體,由台積電在後段製程的CoWoS技術製造。AI半導體封裝的基本結構有2.5D與3D兩種。中央處理器(CPU)或GPU等邏輯半導體和HBM,透過中介層電路板來布線、黏合、再封膠固定在特殊材料的封裝基板上,這樣就完成了半導體晶片。HBM黏合在中介層前,以矽穿孔(TSV)方式垂直堆疊,封裝技術會決定HBM的效能。

這種先進封裝技術,包括切割、黏合、堆疊、連接、封膠等一連串作業,需要相關製造設備和材料,而全世界具備這些技術的國家,就是日本。在製造設備方面,晶片切割,到布線、黏合和銲線,以及封膠,到檢查等工程,都是日本企業擅長的領域。

《財訊》雙週刊指出,後段工程的材料方面,Resonac控股公司的市占率為世界第一,黏合、封膠、封裝基板等多數工程都具備競爭力,並在輝達AI半導體後端製程供應許多材料。3月29日,該公司宣布再投資150億日圓,增產AI半導體用的材料。

Resonac成立先進後段工程研究開發團隊「JOINT2」,和Disco、荏原、大日本印刷等日本後段製程設備及材料廠商,推動新世代技術開發,企業共同結盟可望提高技術力。

《鑽石週刊》指出,AI半導體先進後段製程中,創新的封裝基板不可或缺。揖斐電和新光電氣工業公司的封裝基板供應量在全球數一數二。而味之素精細技術、三菱瓦斯化學等公司,則供應基板材料。

台積電、三星搶進在地研發

日本這些設備和材料供應鏈,也吸引了外國大型半導體廠商的注意。2022年6月,台積電在茨城縣筑波市開設了「TSMC日本3DIC研究開發中心」,5年內要投資380億日圓的開發費用,與日本設備和材料廠商共同研發。2023年12月,三星也決定在橫濱市設置先進後段製程封裝技術的研究據點,五年內要投資4百億日圓。

全球頂級代工廠相繼在日本成立設備和材料研究中心,日本政府對台積電補助約190億日圓,三星最多補助2百億日圓,希望和這兩家公司合作的日本企業,技術能進一步升級。日本政府並於4月2日宣布將投資535億日圓,協助日本半導體公司Rapidus研究先進後端製程。

Rapidus位於北海道的千歲工廠正在興建中,目前已在鄰近的精工愛普生公司辦事處內,開始研究並試做先進後段製程的封裝技術。該公司預定2027年開始量產2奈米半導體,配合這個時間點,將提供前後製程一體的代工服務。

根據《財訊》雙週刊報導,為對抗代工台積電和三星,Rapidus也參與先進後端製程的開發。半導體廠商間的開發競爭愈演愈烈,日本這些設備和材料的需求勢必也會升高。

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《財訊雙週刊》隔週四出刊,1974年創刊,是台灣財經雜誌中,最資深權威的財經專業媒體雜誌是創造兩岸三地政經投資理財議題,洞燭市場的先行者。

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