在過去的幾十年里，半導(dǎo)體的發(fā)展一直圍繞著制造“前端”的小型化。然而，隨著生成式AI的興起，半導(dǎo)體現(xiàn)在被要求擁有前所未有的計(jì)算能力，現(xiàn)在人們的注意力轉(zhuǎn)向了“后端”的技術(shù)創(chuàng)新——一個(gè)傳統(tǒng)上相對(duì)被忽視的領(lǐng)域。

臺(tái)積電過去十年來一直在加強(qiáng)后端制造的研發(fā)。臺(tái)積電在日本筑波建立了先進(jìn)封裝技術(shù)研發(fā)中心，可能并不廣為人知。然而，與日本企業(yè)共創(chuàng)的基礎(chǔ)已經(jīng)奠定。
為何立足日本，促進(jìn)與日本企業(yè)的合作？我們采訪了臺(tái)積電日本3DIC研發(fā)中心（以下簡(jiǎn)稱3DIC研發(fā)中心）主任江本豐;Shinpei Yamaguchi，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)材料開發(fā);以及負(fù)責(zé)工藝開發(fā)的 Ryutaro Yasuhara。

半導(dǎo)體制造是一門“綜合藝術(shù)”

──傳統(tǒng)上，半導(dǎo)體的主要關(guān)注點(diǎn)是通過小型化提高性能的“前端工藝”，但近年來，人們的注意力集中在更下游的“后端工藝”上。
江本：是的，沒錯(cuò)。我是這個(gè)“后處理”的研發(fā)中心主任，但實(shí)際上我不喜歡“后處理”這個(gè)詞。

傳統(tǒng)上，制造業(yè)的下游流程被認(rèn)為只不過是“組裝成品零件”，并且被認(rèn)為在技術(shù)上比上游流程難度較低。

然而，當(dāng)今半導(dǎo)體制造的尖端與“簡(jiǎn)單的組裝工作”完全不同。它已經(jīng)演變成“先進(jìn)封裝”領(lǐng)域，需要極其先進(jìn)的技術(shù)。

為什么會(huì)發(fā)生這種演變？
山口：簡(jiǎn)單來說，就是因?yàn)榘雽?dǎo)體所需的計(jì)算能力急劇增加。
舉個(gè)最近的例子，生成式人工智能的興起增加了對(duì)高性能半導(dǎo)體的需求，我們現(xiàn)在處于僅靠前端工藝的技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)不夠的境地。
我個(gè)人在3DIC研發(fā)中心參與材料研發(fā)，我每天都覺得即使在半導(dǎo)體芯片的封裝過程中也需要?jiǎng)?chuàng)新。
封裝工藝的最新技術(shù)是“3D封裝”。
該技術(shù)將多個(gè)半導(dǎo)體芯片垂直堆疊和連接，縮短了芯片之間的距離，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，從而提高了半?dǎo)體性能。

── 芯片的垂直堆疊是一種技術(shù)創(chuàng)新嗎？
山口：是的。臺(tái)積電量產(chǎn)的尖端半導(dǎo)體的電路線寬小至3nm（納米）。
這些微小的半導(dǎo)體必須堆疊起來，然后緊密重疊，以確保電氣連接。
從材料選擇到精確的對(duì)準(zhǔn)和熱管理，需要廣泛的高度先進(jìn)技術(shù)。
安原什么更困難的是，除非有一定的良率，否則業(yè)務(wù)將無法生存。
我在我們中心負(fù)責(zé)工藝開發(fā)，因?yàn)槲覀兲幚矸浅０嘿F的半導(dǎo)體芯片，所以我們需要盡一切努力減少封裝過程中的不良品。
因此，防止不良品生產(chǎn)或盡早發(fā)現(xiàn)不良品的檢查技術(shù)也很重要。
半導(dǎo)體制造是一種“綜合藝術(shù)”。
就像電影或歌劇一樣，只有通過動(dòng)員一群具有廣泛專業(yè)知識(shí)的工程師來創(chuàng)作，從材料化學(xué)、機(jī)械工程、熱工程到信息控制。

臺(tái)積電為何在筑波設(shè)立研發(fā)中心

──臺(tái)積電于2021年在筑波市設(shè)立了3DIC研發(fā)中心，這是一個(gè)專門研究先進(jìn)封裝技術(shù)的研發(fā)中心。聽說日本是臺(tái)灣以外第一個(gè)擁有這樣的研發(fā)中心的國家。
江本中心是與日本供應(yīng)商（提供零部件和材料的公司）合作，研究開發(fā)與先進(jìn)封裝技術(shù)相關(guān)的材料和設(shè)備技術(shù)的基地。
日本公司在許多半導(dǎo)體材料和設(shè)備產(chǎn)品中占據(jù)著全球最高的市場(chǎng)份額。
通過利用日本企業(yè)優(yōu)勢(shì)的研究和開發(fā)，我們希望創(chuàng)造出滿足半導(dǎo)體行業(yè)尖端需求的技術(shù)。
臺(tái)積電日本3DIC研發(fā)中心，位于筑波市。照片由臺(tái)積電提供。

--與該中心合作似乎對(duì)供應(yīng)商也有好處。
江本：是的。相信通過與臺(tái)積電的合作，日本供應(yīng)商可以磨練出自己獨(dú)特的技術(shù)能力，并與世界分享。
臺(tái)積電是一家“專注代工廠”，沒有自己的產(chǎn)品，但專門制造客戶訂購的產(chǎn)品，與世界各地的客戶一起創(chuàng)造尖端、創(chuàng)新的產(chǎn)品。
因此，通過與臺(tái)積電合作，日本材料和設(shè)備制造商可以緊跟半導(dǎo)體市場(chǎng)的最新趨勢(shì)和需求，使他們能夠銷售滿足全球市場(chǎng)需求的產(chǎn)品和技術(shù)。
因此，在我們的中心，我們作為臺(tái)積電解釋全球客戶要求的規(guī)格，然后具體詢問我們的日本供應(yīng)商，“你們能制造出具有這些特性的材料嗎？
我們相信，通過參與這些類型的討論并做出調(diào)整，我們可以為供應(yīng)商的研發(fā)工作提供價(jià)值。
山口：日本企業(yè)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是他們的產(chǎn)品可能會(huì)被臺(tái)積電采用。
在典型的半導(dǎo)體器件制造商中，研發(fā)部門與制造和量產(chǎn)部門是分開的，因此即使在研究階段取得了良好的結(jié)果，在量產(chǎn)中也往往會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，從而導(dǎo)致返工。
相比之下，我們中心安裝的樣機(jī)線與我們總部工廠的樣機(jī)線相對(duì)應(yīng)，因此所獲得的成果可以直接反映在臺(tái)灣的量產(chǎn)線上。
總部和我們的中心之間沒有“電話游戲”，這就是為什么我們可以更快地從研發(fā)和原型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向批量生產(chǎn)。

日本企業(yè)與全球市場(chǎng)之間的橋梁

──3DIC研發(fā)中心開業(yè)的4年里取得了哪些成果？
江本：一旦我們真正開始運(yùn)營，在日本立足的好處比我們想象的要大。該中心剛開業(yè)
時(shí)，它與大約40家日本公司合作，但現(xiàn)在它正在與大約120家公司進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)。
雖然最初主要是實(shí)驗(yàn)性的，但隨著我們開始看到結(jié)果，研發(fā)主題不斷擴(kuò)大，我們已經(jīng)能夠擴(kuò)大與更多公司的合作范圍。
安原：事實(shí)上，我們也收到了來自臺(tái)灣總部的咨詢。我們收到了很多具體的要求，例如“你們能解決這些問題嗎”或“你們能和我們的日本供應(yīng)商一起嘗試新技術(shù)嗎”，我們確實(shí)感受到了很高的期望。
江本：舉個(gè)具體的例子，我們中心剛開業(yè)，對(duì) 3D 封裝產(chǎn)品的需求就爆炸式增長(zhǎng)，有一段時(shí)間我們的臺(tái)灣總部不得不迅速提高產(chǎn)能。
工廠在擴(kuò)大量產(chǎn)方面面臨著各種挑戰(zhàn)，但本中心與日本制造商合作，找出材料造成的缺陷原因，為解決量產(chǎn)問題做出了貢獻(xiàn)。
另一方面，日本公司也確實(shí)被要求以更快的速度采取行動(dòng)。日本企業(yè)目前在材料和設(shè)備領(lǐng)域所擁有的優(yōu)勢(shì)絕不是穩(wěn)固的。
在海外，快速增長(zhǎng)的材料和設(shè)備制造商層出不窮。日本企業(yè)需要更快地采取行動(dòng)，以保護(hù)并進(jìn)一步擴(kuò)大他們迄今為止積累的市場(chǎng)份額。
臺(tái)積電致力于快速?zèng)Q策和研發(fā)，及時(shí)滿足客戶的產(chǎn)品創(chuàng)新需求。
我們相信，與日本合作伙伴和供應(yīng)商合作，以同樣的速度推進(jìn)材料和設(shè)備的研發(fā)，將進(jìn)一步磨練日本在材料和設(shè)備領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，并引領(lǐng)日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
安原我們中心的作用是充當(dāng)連接日本半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中擁有卓越技術(shù)的公司與全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的橋梁。
我們希望日本材料和設(shè)備相關(guān)企業(yè)將該中心視為通往全球市場(chǎng)的門戶，并充分利用它。
當(dāng)我們一起進(jìn)行研發(fā)時(shí)，我們不在乎公司的規(guī)模。我們希望與半導(dǎo)體領(lǐng)域具有扎實(shí)技術(shù)能力的公司建立聯(lián)系。
江本：半導(dǎo)體領(lǐng)域正在以驚人的速度變化。我們相信，與日本企業(yè)一起開拓這一前沿的能力是我們的主要優(yōu)勢(shì)。
我們將繼續(xù)全速努力，確保該基地源源不斷地產(chǎn)生新技術(shù)和優(yōu)秀的人力資源，并能夠在全球舞臺(tái)上展示其存在感。