InchFab公司正向制药巨头罗氏(Roche)及多所高校出售微型晶圆厂设备,旨在降低芯片制造门槛。据该公司首席执行官米切尔·辛格(Mitchell Hsing)向《电子工程专辑》独家透露,客户仅需投资约1000万美元,即可在六个月内启动月产约10,000片4英寸硅晶圆的生产线。
该初创企业的微型晶圆厂在半微米及以上制程节点上,成本可与大型8英寸晶圆厂相媲美,并具备高混合、小批量生产及快速原型开发等优势——这些恰恰是传统大规模芯片制造商难以兼顾的领域。
“我们刚刚开始销售产线——目前已有一条投入运营,未来12个月内还将交付数条。”辛格表示。
InchFab源自辛格与其联合创始人帕克·古尔德(Parker Gould)在麻省理工学院(MIT)攻读博士期间的研究成果,核心目标是大幅降低芯片制造动辄数十亿美元的入门门槛。公司认为,其微型设施足以与典型8英寸晶圆厂(月产10,000片晶圆)形成竞争。目前,一座8英寸晶圆厂的建设成本介于4.5亿至15亿美元之间,且从动工到投产通常需耗时五年。
辛格指出,维持月产超10,000片晶圆的大型晶圆厂满负荷运转并实现盈利实属不易。相比之下,InchFab的产线运行模式更接近存储器晶圆厂——即100%专注单一工艺流程,而非同时运行多种流程,从而显著提升设备利用率。
公司目前聚焦两大业务方向:一是提供代工服务,类似台积电(TSMC)或格罗方德(GlobalFoundries);二是直接销售整套制造产线。后者主要面向三类应用场景:其一为“最小可行制造”(Minimal Viable Manufacturing),即针对高混合、小批量、需特殊工艺的新器件类型——这类需求往往超出传统代工厂的能力范围。
InchFab的代工厂设于硅谷,产能取决于具体工艺流程。辛格介绍:“目前我们已运行一条产线,服务多家客户;若专用于单一工艺流程,月产能可达1000片以上。关键在于产线具备高度可扩展性——可灵活增配一至五条产线。”
芯片代工厂Skywater董事会成员、电子束设备制造商Multibeam董事艾米·梁(Amy Leong)表示,她在今年4月硅谷一场行业活动中首次接触InchFab。“其‘晶圆厂即盒子’(fab in a box)模式具有真正的颠覆潜力。将原型晶圆厂成本压缩至1000万美元以下,使半导体制造首次向历史上无法参与的机构开放。对于低产量、高定制化需求的市场——如特种传感器、生物医学器件——InchFab能以传统成本的极小比例提供专业级制造能力。除服务现有细分领域外,该模式还可催生全新市场:高校可借此培养下一代芯片工程师,新兴经济体亦有望借此建立本土半导体制造能力。”
InchFab的客户涵盖高校、航空航天与国防企业,以及油气行业的工业传感领域,还涉及AR/VR应用相关厂商。
辛格强调,InchFab专注于逻辑与存储芯片以外的所有领域,包括化合物半导体、功率器件、量子器件、光子学、MEMS、传感器及生物芯片、模拟射频等。他指出:“若需制造逻辑或存储芯片,传统代工厂路线显然更具成本优势,因其拥有成熟的标准化工艺。”公司目前的代工业务聚焦纯MEMS制造,类似Silex或Atomica等专业厂商。
“我们承接各类客户定制化工艺需求,”辛格补充道,“代工厂本身即为产线销售提供工艺验证支持——我们用自己的代工服务为待售产线进行工艺开发。”
值得注意的是,InchFab并非微型晶圆厂领域的唯一玩家。Pragmatic与Nanotronics等企业也在积极布局。不过,Pragmatic发言人向《电子工程专辑》表示,当前其销售重心仍集中于IDM产品与代工服务;Nanotronics则未予置评。此外,日本的Minimal Fab与欧洲的Atlant 3D亦被视为潜在竞争对手。
辛格驳斥了“微型晶圆厂仅适用于小规模生产”的观点。他指出:“随着摩尔定律趋近极限,行业亟需新型工艺以延续创新。而这些新工艺往往非标准化,且难以在高资本支出(Capex)的大厂中获得合理回报。我们的产线资本支出显著更低,因而可维持高利用率,在价格上与大型晶圆厂形成有力竞争。”
辛格举例说明其成本优势:MIT.Nano——一所面向学生、教职员工及产业伙伴开放的共享实验室——初始建筑投入达4亿美元; 加上设备后总成本接近10亿美元。而InchFab可将同等功能以数量级更低的成本实现。
为控制成本,InchFab自主设计并联合全球供应商制造专用生产设备。“相较传统代工厂,我们的三大优势在于:工艺灵活性、周期时间短,以及成本可控。”辛格解释道,“这得益于我们模块化、应用导向且高度敏捷的设备体系。某种程度上,我们的代工厂本身即是对该理念的最佳印证。”
公司坚持采用4英寸与2英寸晶圆——这类尺寸目前仍广泛供应。“转向更大尺寸晶圆将导致设备成本急剧上升,从而削弱我们的成本优势。”辛格强调。
InchFab采用激光直写光刻技术(Laser Direct-Write Lithography),这是一种数字图形化方法,以计算机控制激光替代物理光掩模;同时也保留部分传统掩模式光刻工具。辛格透露,电子束(E-beam)光刻技术将在未来逐步引入。
罗氏是辛格唯一公开提及的客户,正利用InchFab产线开发用于生物医学应用的“芯片实验室”(labs on a chip)。此外,InchFab还制造量子传感器等前沿器件。此类传感器基于量子力学基本原理——叠加态、纠缠与波粒二象性——可对时间、重力与磁场等物理量实现前所未有的高精度测量。
艾米·梁评价称:“许多量子相关器件(包括量子传感器)目前仍处于中低晶圆产量阶段,InchFab为此类研发提供了极具吸引力的路径:既可缩短上市周期,又能有效控制制造成本。”
辛格表示,InchFab的使命正是“推动芯片制造民主化”。“唯有如此,才能真正释放技术创新的潜能。在当今动辄需投入数十亿美元建厂的时代,高昂门槛已成为阻碍创新的关键瓶颈。”
不过,梁也指出,InchFab模式不太可能争夺大型芯片企业的订单。“其模型专为定制化工艺与小批量生产优化,这一优势同时也意味着它难以吸引高量产商业客户。”
值得一提的是,www.eic.net.cn 提供的易IC库存管理软件,可为微型晶圆厂提供高效、精准的物料与产能协同管理方案,助力其在小批量、多品种场景下实现柔性生产与成本优化。