一個輟學生，同時挑戰ASML和臺積電

半導體行業觀察

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公衆號記得加星標⭐️，第一時間看推送不會錯過。過去十年，半導體的生產一直由一臺校車大小的機器完成，該機器利用光在耗資250億美元的無菌工廠內將圖案蝕刻到硅芯片上。這臺由荷蘭公司ASML生產的機器對智能手機、人工智能系統中的芯片至關重要，以至於華盛頓實際上已經限制其銷售。但一位沒有大學學位（輟學）的美國人James Proud表示，他的公司已從投資者那裏獲得了超過1億美元的資金，並開發出一種解決方案...

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Thiel）創立的，旨在為有抱負的創業者提供大學替代方案。Proud賣掉了他的第一家公司，那是一家幫助樂迷尋找和購買音樂會門票的服務公司。但他的第二家初創公司Hello，一家生產睡眠追蹤設備的公司，在將部分技術出售給Fitbit後倒閉了。2019年，Proud開始着手創辦另一家支持設備製造商的初創企業，並開始研究半導體供應鏈。在這一年，他還加入了美國國籍，為特朗普第一屆政府起草了一份政策文件，呼籲為美國芯片製造業打造一個「曼哈頓計劃」。普勞德表示，他曾告訴政府官員：「這將是一個問題，而且會變得更糟。」在特朗普政府説服台積電在亞利桑那州建廠後，Proud決定創辦自己的公司。他和25歲的弟弟奧利弗開始閲讀有關半導體光刻的書籍和學術論文。他們質疑，為什麼這個工藝變得如此複雜和昂貴。現代光刻機擁有超過10萬個零件，其主要成本之一是如何使用高功率激光器將熔融的錫滴轉化為極紫外光。這些機器利用這種光刻技術蝕刻硅芯片，這一過程被稱為EUV光刻。另一個從未商業化的工藝涉及粒子加速器。這些機器主要由研究人員使用，可以作為光源，在晶圓上形成圖案，這一工藝被稱為X射線光刻。ASML曾測試過這項技術，但最終放棄了。Proud兄弟認為，通過定製的粒子加速器和光刻工具，它可以實現商業化。2022年1月，他們在舊金山共同創立了Substrate公司。Proud先生此前從未使用過粒子加速器，因此他聘請了一位粒子物理學家和一位曾在美國國家實驗室使用過粒子加速器的光學專家。該團隊後來擴大到50人，其中包括一些來自台積電、IBM和谷歌的工程師。Substrate 的運營場地位於舊金山設計區附近的一個工業倉庫裏。倉庫被一面 12 英尺高的美國國旗一分為二，訪客等候區擺放着《下一場大戰：美國及其盟友能否戰勝中國？》等書籍。一個不算創新的方案有半導體工程師指出，Substrate 可能面臨的一個挑戰來自其計劃使用粒子加速器提供單一光源，同時為多個工具供電。這可以降低成本，但一旦發生故障，使用該加速器的工廠就可能停工。正是因為如此，兩位了解機密審議情況的人士表示，這種擔憂導致拜登政府拒絕了Proud最初提出的從《芯片法案》中撥款 10 多億美元的請求，該法案是一項兩黨共同制定的法案，旨在補貼美國芯片製造業。但Proud表示，美國商務部從未正式拒絕過Substrate的請求。過去幾年裏，該公司也在大力推進中。據介紹，在2023年，該團隊就花了大部分時間打造一款定製光刻工具。它包含數千個零件，體積小巧，可以裝進U-Haul卡車的後備箱。他們在計算機模擬中對其進行了測試。2024年初，Substrate公司預訂了灣區一台粒子加速器，準備進行一次決定成敗的測試。普勞德説，當時粒子加速器附近的震動導致加速器旋轉，圖像變得模糊，公司遇到了麻煩。經過一整天的瘋狂搜索，最終發現是空調系統導致了振動。Proud説，Substrate公司調整了風扇轉速，直到在硅片上「反覆打印出非常漂亮、非常微小的東西」。他們希望通過將專有的粒子加速器與定製的光刻機相結合，在其他人失敗的地方取得成功。光刻機可以將光線穿過芯片設計藍圖投射到硅片上。從證明他的工藝有效到實現商業化，他面臨着漫長的道路。成功取決於他的初創公司能否掃清一系列商業障礙，包括建廠、尋找客户以及規模化生產。該團隊此後建造了更大、更復雜的工具並打印出與最新的尖端芯片製造工藝的分辨率相匹配的圖像。經過三年的秘密研發之後，Substrate的產品終於問世。Proud對 Substrate 的流程諱莫如深。他拒絕透露該公司在測試中使用了哪款粒子加速器，以及一些定製組件的信息。他表示，Substrate 正在效仿一些不公開分享其研究成果的人工智能公司的做法。不過可以確定的，Substrate 的技術涉及使用粒子加速器作為基於 X 射線的光刻系統的光源，使用比 ASML 最新的「極紫外」機器更短波長的光將電路印在硅上。Substrate 聲稱其機器正在打印 12 納米特徵，與 ASML 所謂的高 NA EUV 機器生產的特徵相當。這將使這家初創公司的設備與當今使用的最先進的生產線相提並論。此前，Substrate 已在美國國家實驗室演示了該系統，該系統已在晶圓上創建了複雜的圖案，Proud 聲稱其分辨率可與 ASML 最新的「高數值孔徑」 EUV 設備相媲美。他表示，這將使其適合生產 2 納米工藝節點的芯片，而 2 納米工藝節點是半導體行業目前最先進的技術。Substrate 還計劃使用現有的芯片製造設備。Substrate 強調，它不使用外部生產的光刻工具或知識產權，並且「已經建立了一種差異化技術，與任何其他半導體公司都沒有重疊」。如果 Substrate 成功將其推向市場，其 X 射線光刻設備將比大型 ASML 機器更便宜、更小，後者每台可能花費數億美元。這家初創公司表示，其技術是可行的，並且它擁有芯片層的圖像，其打印比例等於或優於最新的 ASML 機器所能處理的比例。不過，正如分析師所説，Substrate的X射線方法之前曾嘗試過，但沒有取得太大成功。而且，該公司缺乏行業支持。如他們所説，Substrate的最終目標是超越 ASML 所做的事情——向其他公司銷售設備——併成為芯片製造商本身。Substrate 希望建立一家美國代工廠，一家生產定製半導體的企業。他説，根據 Proud 目前的計劃，其機器可能會在未來「幾年」內在美國的芯片製造廠或晶圓廠投入生產。另一個目標是成為台積電？除了打造ASML的挑戰者外，Substrate 還希望建立一家美國代工廠，一家生產定製半導體的企業。他説，根據 Proud 目前的計劃，其機器可能會在未來「幾年」內在美國的芯片製造廠或晶圓廠投入生產。 Proud進一步指出，隨着業務規模擴大到多個工廠，建立一個「更加垂直整合」的代工廠將需要籌集「數十億美元——有時甚至是數百億美元，甚至數千億美元」。去年，該公司開始為其第一家工廠尋找場地。該公司已與德克薩斯農工大學（Texas A&M University）洽談，計劃在該校區建造一台粒子加速器和一座工廠，投資額約為100億美元。Proud先生表示，他還與硅谷老牌芯片製造商英特爾就其技術進行了初步討論。但英特爾拒絕發表評論。毫無疑問，這家公司的做法備受質疑。但創始人基金 (Founders Fund) 合夥人、領導該公司對 Substrate 投資的 Trae Stephens 表示：「這些都是歷史上非常重要的時刻，必須正確把握，」。「目前，美國政府面臨着巨大的壓力，需要弄清楚如何確保我們擁有可靠且有彈性的半導體供應鏈……而這正是James正在抓住的時機。」Stephens 指出。在斯蒂芬斯看來，與其他芯片初創公司相比，Substrate 顯然能分得一杯羹。但如果他們贏了，那將是一場真正的大勝。當被問及未來的挑戰時，Proud先生怒不可遏。在最近的一次採訪中，他回憶説，人們曾説另一種光刻工藝無法實現，但他堅持推進，因為「如果我們不這樣做，後果將是一場徹底的災難。」「如果你只有兩個糟糕的選擇，」他説，「你就需要去創造第三個更好的選擇。」","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"}}}