日本的半導體封裝技術正受到關注。在半導體組件的微細化日益困難的背景下，通過把半導體晶片堆疊起來提升性能的「3D堆疊技術」的重要性正在提高。日本匯聚揖斐電（IBIDEN）、芝浦機電（SHIBAURA MECHATRONICS）、JSR等擁有較高技術實力的設備和材料廠商。世界最大半導體代工企業台積電（TSMC）也開始在日本啟動最尖端堆疊技術的聯合開發。

 　　

　　位於茨城縣筑波市的産業綜合研究所的無塵室成為力爭開發新半導體技術的日台聯盟的基地。

　　　

日本的後製程技術擁有較強的競爭力（迪思科的研發中心內）

  　　

　　台積電的子公司——台積電日本3DIC研發中心（橫濱市）構建了以揖斐電、JSR、迪思科等21家日本半導體相關企業為中心的聯合開發體制。5月31日，一直在爭取台積電的日本經濟産業省發佈了夥伴企業的名單。在股票市場，相關企業的股價聯袂上漲。

   　　

　　將在筑波市聯合開發的是新的3D堆疊技術。以立體形式把半導體晶片連接起來，實現高速通信和節電化。能突破在2D設計微細化的極限，提高性能。

  　　

　　還能把晶片之間的數據移動所需的能源減為約1000分之1，大幅減少系統整體的耗電量。有望實現數據中心的節電化以及提高人工智慧（AI）性能。以台積電為代表，英特爾、三星電子等世界知名半導體廠商在3D堆疊技術的開發方面展開激烈競爭。

  　　

　　日本企業擁有大量3D堆疊所需關鍵技術。這是被稱為「後製程」的製造流程需要的技術領域。指的是經過在晶圓上形成電路的「前製程」階段後，切分為晶片、連接電極、通過樹脂進行封裝的技術等。

   　　

　　台積電2月宣佈在日本建立研發基地，日本經濟産業省一名高官回顧稱，「如果沒有揖斐電，就無法把台積電吸引到日本」。即使是台積電，要實現最尖端的3D堆疊技術，也離不開日本企業的技術。

    　　

　　3D堆疊需要以立體形式把半導體晶片和基板直接堆疊連接起來。要以高精度對準晶片和基板的細小端子，並進一步提高生産效率和散熱性等，必須具備綜合性的産品製造能力。台積電選擇的合作夥伴全都是在半導體的封裝和材料技術上擁有頂尖實力的企業。

     　　

　　在切分晶片的切割機領域，迪思科（DISCO）約佔7成份額。在把晶片和基板連接起來的組裝設備領域，芝浦機電能提供面向尖端封裝的設備。

　　　　　

　　　    　　

　　芝浦機電的組裝設備能以高密度堆疊晶片，被用於製造面向高性能手機的半導體製造。

  　　

　　封裝半導體晶片的高性能封裝基板是揖斐電和新光電氣工業獨領風騷的舞臺，上述企業與英特爾長期合作推進研發。昭和電工材料涉足封裝所需的各種製程材料。

     　　

　　在製造工序使用的感光材料領域，JSR和東京應化工業等日本企業佔全球大部分份額。信越化學工業精通半導體材料，在成為半導體母材的矽晶圓領域佔據約3成份額，份額全球最大。該公司也成為台積電的合作夥伴。

　　　　

      　　 　　 

　　隨著台積電在日本建立研發基地，新冠疫情導致的出行限制和跨境材料運輸問題將迎刃而解。與中小材料廠商的合作也將容易推進，能促進研發工作。

  　　

　　3D堆疊技術受到關注，是因為半導體微細化技術增長乏力。微細化是指通過提高電路整合度來提升性能，技術提升空間有限，越來越難以獲得與投資相稱的成果。

  　　

　　「摩爾定律」接近極限

  　　

　　半導體的整合度在18個月裏達到2倍這一「摩爾定律」已成為過去。英特爾等多次推遲微細化的發展藍圖。面向英特爾尖端生産線的設備供貨推遲，有聲音指出「（設備）在倉庫裏堆積如山」。

    　　

　　另一方面，借助3D堆疊和感測器融合等微細化以外方法來提升性能的「超越摩爾定律（More than Moore）」的思路正受到關注。掌握關鍵的是半導體生産的後製程。東京理科大學研究所教授若林秀樹表示，「後製程的附加值今後將提高，日本能發揮潛力」。

　　

　　其一，是日本匯聚著今後半導體需求將擴大的汽車和機器人産業這一點。這些領域需要使用根據用途進行優化的專用半導體。日本具備掌握客戶需求，能迅速推進開發的「地利」。

   　　     

     

　　另一個，是在日本容易推進半導體多功能化這一點。針對把半導體和電子零部件結合起來，實現組件多功能化的「混合積體電路（Hybrid IC）」。台積電將與TDK、村田製作所、羅姆等日本強有力電子零部件廠商加強合作。若林表示，「如果在後製程掌握主導權，有助於恢復日本半導體的競爭力」。

　　　　　　　　　　　   　　

　　日本經濟産業省6月提出了吸引海外大型代工企業，鼓勵在日本國內生産尖端半導體的戰略。日本經濟産業省商務資訊政策局組件與半導體戰略室室長刀禰正樹表示，「雖然希望立即在國內建立半導體工廠，但首先需要磨練日本的優勢」。日本將首先在後製程上提升競爭力，鞏固立足點。

      　　

　　3D堆疊技術第一人的東京大學教授黑田忠廣表示，如果後製程的技術提升，「還能應用於屬於前製程的晶圓加工階段」。他期待後製程成為日本在半導體製造領域東山再起的立足點。

      　　 　　 　

　　不過，雖然日本在後製程領域具有較高技術實力，但很多企業規模小、投資能力有限。在半導體行業，隨著技術不斷進步，研發和設備投資費用不斷增加。在這樣的背景下，存在如果無法果斷作出投資判斷，就難以應對迅速變化的行情的風險。若林表示，「日企由於規模小，不被海外的強有力企業當回事。進行行業重組是提高競爭力的選項之一」。  

      　     

　　此前日本政府主導的很多援助措施並未推動産業發展，成果有限。能否借助與台積電的共同研究提高後製程的國際競爭力，同時開闢「超越摩爾定律」的新市場？具有優勢的後製程將成為日本重振半導體的旗幟。

     　　

　　日本經濟新聞（中文版：日經中文網）佐藤雅哉　

　　

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