新的半導體晶片廠出現

新台灣

一家神秘的美國初創企業浮出水面，渴望挑戰半導體行業的兩大巨頭：艾司摩爾控股和台積電。

這家名為Substrate的公司開發了一種新型的晶片生產設備，利用粒子加速來完成光刻這一將微電路蝕刻到矽晶圓上的關鍵工序。

Substrate聲稱已解決了技術領域最棘手的問題之一，並希望與艾司摩爾展開競爭。目前，艾司摩爾的設備是製造先進處理器的唯一選擇。

要顛覆晶片製造模式，Substrate面臨重重困難。艾司摩爾的技術耗費了數十年時間和數以十億美元資金才得以完善，而半導體製造的複雜性也使新進入者難以在該行業中擠出空間。Substrate還希望把具有成本效益的晶片生產帶回美國，這本身就是一個艱巨的挑戰。

不過，這家公司獲得了一些關鍵支持。Peter Thiel的Founders Fund與General Catalyst和Valor Equity Partners共同參與了Substrate的早期投資。該公司稱，美國商務部長霍華德·盧特尼克也在多個場合與其創始人會面，並且該公司還與商務部、能源部及其他機構進行了討論。

「總體目標是在美國以最低價格、大批量生產最好的晶圓，」Substrate創始人兼執行長James Proud在該公司舊金山辦公室接受採訪時表示。Proud說，行業內很多人覺得這辦不到。「但我認為歷史告訴你，這種看法是不對的。」

晶片的功能來自構建在矽片上的奈米級結構。圖形會被燒蝕進多層材料中，隨後以金屬和其他物質填充，形成晶體管及其互連。

問題在於：構成這些電路的某些線路如今細到其尺寸已經小於光的波長。艾司摩爾的機器通過使用極紫外光（EUV），以及極其平整的反射鏡和透鏡組合來解決這一難題。該設備能夠生成地球上自然不存在的一種光，從而在當今最先進的晶片上刻畫線條。

Substrate試圖在這一方法上做出變通。儘管這家初創企業出於競爭原因對細節保持保密，但其設備利用粒子加速器從更短波長的X射線中創造光源，Proud表示這使得形成更窄的光束成為可能。

Substrate稱，其設備正在打印12奈米級電路圖形，與艾司摩爾所謂的高數值孔徑極紫外光刻機的水平相當。這將使該初創企業的設備與當今最先進的產品線處於同一檔次。

Substrate表示，其不使用外部生產的光刻工具或智慧財產權，並且「構建了一種與其他任何半導體公司都不重疊的差異化技術」。

如果Substrate成功將其推向市場，其X射線光刻設備將比艾司摩爾動輒數億美元的龐然大物更便宜、更小。

最終目標是超越艾司摩爾只向其他公司銷售設備的做法，使其自身成為一家晶片製造商。Substrate希望建立一家美國晶圓代工廠，生產定制半導體。按照Proud目前的計畫，他表示，其設備可能在未來「幾年內」在一家位於美國的晶片製造廠投產。

在這一領域，Substrate將要挑戰另一家占據主導地位的公司：台積電。總部在台灣的全球最大晶圓代工企業台積電已在美國及其他地區開設工廠，為輝達和蘋果等客戶生產業界最先進的晶片。

為追求其雄心勃勃的目標，Substrate已經以超過10億美元的估值完成了1億美元的種子輪融資，並深知僅僅建設幾座配備自家設備的晶圓廠就需要再融資數百億美元。

Proud表示，他相信公司最終能夠打造出「全球成本最低的先進製程晶圓廠及晶圓」。

arco

我們的智慧型手機、汽車和飛彈內部都裝有指甲蓋大小的晶片。每個晶片都包含數十億個被稱為電晶體的微小元件——這些微型閥門可以打開和關閉，充當電腦大腦的通訊通道。它們是人類製造過的最小的物體。

一旦製造並完善，它們就會被連接到驅動現代生活各個層面的設備和資料中心。我們的人工智慧實驗室、國防系統和醫院都依賴它們，我們的拖拉機、洗碗機、咖啡機、空調和工廠設備也是一樣。

它們是所有電子設備的大腦，2024年，美國進口了價值1560億美元的晶片。毫不誇張地說，整個全球經濟的命運和韌性——更不用說美國能否保持其在地緣政治中的主導地位——都取決於能否獲得這些晶片。

然而，目前只有一家公司能夠大規模生產先進晶片。而這家公司位於台灣。

美國是世界上許多最先進晶片的設計地，由英偉達、蘋果和高通的工程師設計。但我們幾乎完全依賴台積電（TSMC）來生產這些晶片。

儘管我們的基礎設施、運算能力和人工智慧主導地位都依賴美國，但世界上最先進的晶片卻沒有一個是美國製造的。同時，中國在晶片產業的投資比世界上任何其他國家都多——為迎接一個技術優勢決定全球秩序的時代做好了準備。

這項挑戰的嚴峻性在華盛頓難得達成共識。 2022年，總統拜登通過了《晶片與科學法案》，要求在半導體製造、研發上投資530億美元。

今年6月，唐納德·川普總統從私人企業獲得了2000億美元的投資，用於全國建造製造工廠。

儘管亞利桑那州的一座這樣的工廠已於2024年投入使用，但它很可能要到2028年才能生產出最先進的晶片——即使到那時，其成本也將非常高昂，產量也不足以減少美國對台灣的依賴。

台灣法律也禁止台積電在國外生產其最先進的晶片——因此，在美國生產的晶片將始終落後至少一代。簡而言之，前景黯淡。

Substrate是一家矽谷新創公司，自2022年以來一直秘密運營，但今天終於公開亮相。

該公司提出了一個大膽的主張：他們聲稱已開發出創新技術，能夠在美國本土生產世界上最尖端的晶片。

這是Substrate的網站