Rapidus 2nm工艺, 密度追平台积电?

数据显示了Rapidus的2nm制程在面积端的良好表现。

9月1日，消息人士Kurnal在X上发帖表示，根据日本芯片制造商Rapidus分享的其2nm尖端节点2HP的数据，进行拟合计算后得出Rapidus 2HP工艺逻辑密度可达237.31 MTr/mm2，与台积电同代制程N2的236.17 MTr/mm2几无差异。

这一数据显示了Rapidus的2nm制程在PPA三个角度之一Area（面积）端的良好表现，不过其综合水平尚需Power（功耗）和Performance（性能）数据出炉方能判定，此外良率和生产效率也在一个先进制程节点是否能在商业上取得成功中起到关键作用。

Rapidus已于今年7月完成了首块2nm GAA晶圆的试制，其2nm芯片基于ASML极紫外（EUV）光刻机制造，节点工艺已达到预设的所有电气性能指标。2027年，Rapidus位于IIM-1工厂的月产能预计可达2.5万片晶圆。

Rapidus在Hot Chips大会上介绍了IIM-1工厂的发展目标及其对潜在客户的吸引力。公司希望通过生产灵活性来实现差异化：

单晶圆工艺概念：从设计到晶圆完成的周期可缩短至50天，而传统批量-单晶圆混合工艺通常需要约120天。

快速交付：为满足特定产品的紧急需求，标准交付周期为50天，Rapidus承诺在2nm节点实现15天的晶圆交付，这在行业内前所未有。

Rapidus表示，这一模式依赖于定制化后端流程，结合OSAT、EDA、IP、研发及材料供应链，以实现快速流片和交付。

Rapidus的技术跃迁

在不到三年的时间里，Rapidus已完成IIM-1工厂的主要里程碑：2023年9月工厂破土动工、2025年6月安装并接入超过200台先进半导体设备。

值得一提的是，Rapidus选择直接从40nm跳跃至2nm，这种跨越在半导体史上绝无仅有。技术来源依托三大支柱：与IBM合作获得2nm技术基础；联合比利时IMEC获取EUV光刻技术；佳能、铠侠开发的纳米压印技术作为“秘密武器”。

当制程升级至2nm时，晶体管结构从多年来一直使用的FinFET（鳍式场效应晶体管）转变为GAAFET（全环绕栅极场效应晶体管）。这给制程迭代带来了新的挑战：如何实现多阈值电压以使芯片在较低电压下执行复杂计算。

由于2nm名义制程下N型和P型半导体通道之间的距离相当狭窄，需要精确的光刻才能实现多阈值电压，并且不会对半导体性能产生巨大影响。然而，IBM和Rapidus引入了两种不同的选择性减少层（SLR）芯片构建工艺，成功地达到了目标效果。

IBM研究院高级技术人员Bao Ruqiang表示：“与上一代FinFET相比，Nanosheet纳米片的结构非常不同，而且可能更复杂。我们提出的新生产工艺比以前使用的方法更简单，我们认为这将使我们的合作伙伴Rapidus更容易、更可靠地大规模使用2nm片技术来制造芯片。”

在市场定位上，Rapidus表示不会与台积电正面竞争大规模标准品，而是聚焦专用芯片市场，瞄准机器人、自动驾驶和远程医疗等新兴领域。

2025年6月，Rapidus宣布将基于西门子Calibre平台开发专用设计套件，实现制造与设计的协同优化（MFD）。Rapidus 社长小池淳义指出，通过与西门子的合作，Rapidus 将推进制造和设计的协同优化，实现设计制造协同优化（DMCO）概念，大幅缩短2nm工艺的流片时间，为客户提供更高效的服务。

在客户拓展方面，除博通外，NVIDIA CEO黄仁勋在2024年11月暗示可能考虑Rapidus代工AI芯片。此外，日本AI企业Preferred Networks和Sakura Internet也将成为其客户。

Rapidus，日本半导体战略的核心

20世纪80年代，日本芯片制造商在全球市场占据了主导地位。然而，随着市场的发展以及东亚地区新竞争对手的出现，日本在先进逻辑芯片制造领域的竞争中逐渐落败。如今，日本已落后世界领先水平多达二十年。

出于战略原因，重建国内芯片制造业的需求已在日本决策者中变得愈发紧迫。疫情期间的供应链中断暴露了全球半导体供应的脆弱性。同样，不断上升的地缘政治风险也表明某些供应链瓶颈存在脆弱性。随着人工智能技术的全球爆炸式增长，先进的半导体也被视为更广泛经济增长的关键驱动力。

作为日本经济战略的核心，Rapidus成立于2022年，由日本经济产业省（METI）和八家龙头企业共同出资成立，其中包括丰田汽车、NTT、索尼和软银集团等。Rapidus通过积极投资并汲取全球顶尖技术，力争在短短五年内实现当今最先进的2nm工艺节点逻辑芯片的量产。

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