3000万美元建小晶圆厂！非洲等地区将成可能

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自eetimes

只需12到14个月就能建成一条新生产线。

两家公司已经开始销售小型晶圆厂，即可以在小空间内建造的半导体制造工厂。虽然建造一个典型的半导体工厂的成本可能高达数十亿美元，但一个小型工厂仅需3000 万美元就可以建造整个半导体制造设施。

该小型工厂将致力于生产用于零售标签和消费电子产品的老一代功率半导体和柔性芯片。英国Pragmatic Semiconductor 公司首席执行官戴维·摩尔 (David Moore) 在接受 EE Times 采访时表示：“该工厂可以建在以前被认为不适合半导体制造的地点。”

Pragmatic Semiconductor 首席执行官 David Moore

据称，Pragmatic 的“Fabs-in-a-Box”比典型的半导体晶圆厂（造价200 亿美元）便宜得多，并且可以在大约三分之一的时间内开始生产。

“我们只需12 到 14 个月就能建成一条新生产线，而通常需要 3 到 5 年，”摩尔说。 “通过减少步骤数量和使用更具成本效益的材料，我们可以更好地优化产品的总体成本。”

在小型晶圆厂制造氧化镓功率半导体

在大西洋彼岸的美国，Nanotronics 公司已经证明其“Cubefabs”可以生产性能超越尖端功率半导体的设备。

Nanotronics 首席执行官 Matthew Putman 向 EE Times 表示：“我们在保持热性能的同时实现了更高的额定电压。” “我们现在正在生产这些芯片，并与半导体公司合作扩大生产规模。”

Nanotronics 的 Cubefab 是一个模块化预制工厂，设计用于在全球 85% 的环境中运行，但不包括地震高风险地区。该微型工厂使用通常用于制造功率半导体的生产工具，但通过利用人工智能技术，据说它在超宽带隙材料氧化镓方面取得了优异的成果。

普特曼认为，实现这一目标的关键在于利用Nanotronics 的生成人工智能。

“利用生成式人工智能，我们可以用氧化镓制造芯片。这是我们的首款产品，但其他产品也是可能的。我们利用那些已经过科学验证但尚未准备好大规模生产的产品，并利用人工智能来提高产量，使其更具成本竞争力，并且比现有产品好几倍。”普特曼说道。

普特曼表示，Cubefab 不需要 ASML 设备或典型半导体制造商使用的昂贵工具。他说：“我们与设备供应商建立了牢固的合作伙伴关系，他们信任我们，将专有算法和设备交给我们。”

Nanotronics 正在纽约建设一条试验生产线，计划于 2025 年底投入使用。

预计到2025 年将生产数十亿块柔性集成电路

每个小型工厂开发公司都有不同的背景。

Nanotronics 成立于 2010 年，销售检测工具和人工智能驱动的过程控制功能。 Pragmatic 成立于同一时期，正在制造其首批用于零售标签和医疗保健可穿戴设备的近场通信 (NFC) 和 RFID 的柔性 IC。

Pragmatic 公司的 Moore 表示：“我们将薄膜晶体管技术与尖端的 300 毫米晶圆加工技术相结合，实现了这一目标，这是以前从未实现过的。”他说，通过将电路印刷到柔性薄膜上，Pragmatic 将能够进入硅无法解决的新应用领域。

他说：“其中一些层的厚度为 5 至 10 纳米，每平方毫米集成了数千个 TFT（薄膜晶体管）。” “虽然它还没有达到尖端的5纳米节点级别，但本质上是一个非常复杂的集成过程。”

Pragmatic 将于 2024 年推出其首家 300 毫米晶圆厂。该公司目前正在建设另一家工厂，预计将于 2025 年中期投入生产。

摩尔表示：“到 2025 年底，我们预计每年能够生产数十亿块柔性集成电路。”客户对本地化制造非常感兴趣。在这种情况下，晶圆厂的成本将根据地点和部署的具体工具而有所不同，但基本的工具和工艺配方将始终保持一致。

无需停止生产即可扩建工厂

普特曼说：“Cubefab 只需花费 3000 万美元就可以开始生产，最多可以将四个花瓣状的制造设施连接到一个中央立方体上。”

工厂是一个中央立方体，每个“花瓣”都是一个晶圆厂。每个“花瓣”晶圆厂的价格在3000万到4000万美元之间，具体取决于规格。你可以先建一个，之后每增加一个，价格就会下降。这样做的好处是你不必停止生产。由于每个“花瓣”晶圆厂都是独立的，你可以在不中断运营的情况下添加另一个“花瓣”，而且立方体晶圆厂网络可以共享产能。

Pragmatic 正在建造一座 20 x 30 米的晶圆厂

Pragmatic 在其位于英格兰东北部达勒姆郡的制造基地设立了多个 Fabs-in-a-Box。摩尔表示：“每个晶圆厂的面积为 20 米 x 30 米，但每年可以生产数十亿块柔性集成电路。”

Pragmatic 的 300mm 柔性晶圆

“它不仅极其节省资本，而且极其节省空间和生产效率。它还具有高度的可持续性。从原材料到制造晶圆只需几天时间，而制造典型的硅片则需要几个月的时间。它还显著减少了能源和水的消耗，因此最终生产的半导体芯片的碳足迹将小一个数量级。”摩尔说道。

摩尔表示：“在当今世界，半导体制造的本地化具有重要的战略意义。能够在如此短的时间内建成一座碳高效工厂，同时还能在600平方米的场地上保持每年生产十亿片柔性集成电路的规模，这极其罕见。这是一种有趣且创新的方法。”

对非洲和“全球南方”国家的希望

普特曼没有透露Cubefab的客户。他说：“我们很高兴能在 2025 年某个时候为我们的某位客户破土动工。但对于我们来说，真正的里程碑是看到芯片在数据中心或汽车逆变器中出货并运行。”

普特曼表示，在以前从未生产过芯片的地方建造立方体晶圆厂也是可能的。“我们对非洲和全球南方等地区非常感兴趣。这些地区拥有令人难以置信的人工智能人才，但半导体市场一直以来成本过高，难以进入。建造数十亿美元的晶圆厂可能在过去不是一个选择，但现在情况已经不同了。”

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