在半导体的国际供应链重组及日本国产化备受关注的背景下，被称为“芯粒”的技术显示出了其重要性。通过将不同时期的制造技术和不同用途的半导体进行区块组合，将其作为一个整体的芯片使用，可以不单纯依赖工艺微细化，也能提升性能。我们向熟悉该技术的东京工业大学特任教授栗田洋一郎询问了该技术的动向及日本的战略。
东京工业大学特任教授栗田洋一郎
——芯粒的优点是什么？
“第一个，就是可以提高制造的成品率。半导体的芯片面积越小（芯片内越不容易含有缺陷等），成品率就会越高。芯粒由多种工艺的芯片组合而成，因此与一个大芯片的产品相比，每个芯片的面积能做得更小。”
“另一个就是，有时不是最先进的工艺制造反而效率更好。负责数据处理的处理器电路等，通过微细化实现高速化及低电力化很重要，但在处理模拟信号等的输入输出电路上并不一定有利。随着微细化的发展，制造成本越来越高，比起用最先进的工艺制作芯片，组合不同工艺在成本上更有利。”
——芯粒需要怎样的制造技术？
“半导体制造，大致分为在硅晶圆上形成电路的前端工艺，以及从晶圆中切出半导体芯片并进行封装的后端工艺。芯粒属于后端工艺。当然其中也会使用到很多晶圆制造技术等前端工艺中的技术。暂且称之为承前启后的‘中端工艺’吧。”
——关于芯粒，我们应该关注哪方面的动向呢？
“在国外，芯粒标准化已经蓬勃发展起来了。晶圆代工（受托制造公司）的台积电制造（TSMC）和韩国三星电子，无晶圆厂（半导体设计公司）的美国高通、英国ARM，半导体用户的美国谷歌、美国META等都有参与，并制定了芯片互联的开放规格。通过标准化，这项技术的开发和普及将会越来越活跃。”
——日本企业需要采取怎样的战略？
“我认为，现在不应向微细化一边倒，而应利用芯粒推进半导体技术的进步，或这对日本而言是发展的顺风车。因为在硅晶圆、药液等材料、（用于成膜工序等的）半导体制造装置方面，日本有着强劲的实力。”
“另外，日本也有汽车、机器人、超级计算机等承托半导体的产业基础。在半导体开发中，用户的反馈非常重要，因此日本在芯粒的进化中将会发挥重要的作用。我认为日本在半导体领域实现复兴的可能性很大。”
不是只有微细化才是最先进的技术
为了日本半导体技术的复兴，由丰田汽车和索尼集团等出资设立的新公司“Rapidus”受到广泛关注。该公司致力于在日本制造最先进的半导体，并表示将在2027年量产电路线宽为2nm（1nm为10亿分之一米）的产品。
另一方面，半导体的最尖端领域不仅仅是微细化。在过去的半个世纪里，半导体按照每1年半到2年集成度翻倍的“摩尔定律”不断进化。但最近几年，业内认为仅通过微细化已经难以达到翻倍的目标了，因此需要探索其他方法来维持翻倍目标。
如今，包括芯粒在内的“三维化”封装备受期待。多个芯片、芯片内的晶体管等元件除了在平面上，还将在三维方向上重叠配置。这种三维化方法，不仅在运算用半导体上，在储存数据的存储器中也会逐渐展现出其重要性。
日文：松元则雄、《日经产业新闻》、2023/2/6
中文：JST客观日本编辑部
