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

發表於 2024-06-02 00:00 作者： 區塊鏈情報速遞pro

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。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。

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《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。

後段工程的材料方面，Resonac控股公司的市佔率為世界第一，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，台積電在茨城縣築波市開設了「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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