歐洲半導(dǎo)體計(jì)劃反超，底牌是什么？

不久之前，英特爾宣布在歐洲開(kāi)展野心勃勃的擴(kuò)張計(jì)劃，未來(lái)十年內(nèi)在歐洲投資800多億歐元，欲助力歐洲的半導(dǎo)體生產(chǎn)制造份額從如今的10%提升至20%。與此同時(shí)，英特爾也將在歐洲本地開(kāi)展研究工作，與歐洲頂尖的研究機(jī)構(gòu)合作，一同解決半導(dǎo)體研發(fā)、制造和封裝上的難題。
此舉不僅是英特爾推行IDM 2.0計(jì)劃的下一步，也是歐洲計(jì)劃在半導(dǎo)體行業(yè)爭(zhēng)取更多話語(yǔ)權(quán)的一步。因此英特爾不僅獲得了《歐盟芯片法案》的垂涎，更是獲得了歐盟委員會(huì)主席馮德萊恩的親自背書。

頂尖研究機(jī)構(gòu)的吸引力

那么歐洲究竟有何魅力，值得英特爾如此賣力呢？固然歐洲已經(jīng)有了意法半導(dǎo)體、博世、英飛凌之類的頂尖半導(dǎo)體公司，又或是ASML這樣近乎壟斷級(jí)的半導(dǎo)體設(shè)備廠商，但整體實(shí)力卻不見(jiàn)得能比過(guò)美國(guó)本土。而英特爾尋找的答案就是這里的人才，我們上面提到的頂尖研究機(jī)構(gòu)中匯聚了全球數(shù)一數(shù)二的半導(dǎo)體人才，這其中就包括了比利時(shí)的imec、德國(guó)的Fraunhofer以及法國(guó)的CEA-Leti。

這些研究機(jī)構(gòu)的人才有的來(lái)自歐洲或全球各大學(xué)府，有的則是在知名半導(dǎo)體公司從業(yè)多年的資深大牛，無(wú)論是生產(chǎn)制造、設(shè)計(jì)、材料領(lǐng)域，都手握著大量前沿的研究成果。但由于歐洲缺乏像硅谷一樣技術(shù)與投資并存的地方，且歐洲此前對(duì)半導(dǎo)體制造并不上心（至少是對(duì)本土制造并不上心），因此不少人才和技術(shù)都被其他地區(qū)的半導(dǎo)體公司所用。

如今在供應(yīng)鏈的靈活性受到挑戰(zhàn)以及《歐盟芯片法案》的重視之下，英特爾也知道在歐洲本土利用這些人才與技術(shù)才是可行之舉。雖然這一部分所謂的投資很大一部分來(lái)源于對(duì)光刻機(jī)的采購(gòu)，還有一部分來(lái)自于歐盟的資助，但不可否認(rèn)，英特爾這次確實(shí)是打算大出血一波。

光刻機(jī)技術(shù)突破的關(guān)鍵

比利時(shí)微電子中心imec與半導(dǎo)體制造設(shè)備廠商ASML有著長(zhǎng)年緊密的合作，就拿目前的EUV光刻機(jī)來(lái)說(shuō)，早在賣給各大晶圓廠之前，ASML就已經(jīng)和imec展開(kāi)一系列的測(cè)試了。EUV光刻機(jī)剛面世之際，無(wú)論是產(chǎn)量和良率都無(wú)法與之前的DUV光刻機(jī)相提并論，然而在兩家研究人員的推動(dòng)下，imec在光掩模和光刻膠上做出了改進(jìn)，使得EUV光刻機(jī)在分辨率、良率上都有了顯著的提升。

與此同時(shí)，下一代高NA EUV光刻機(jī)的開(kāi)發(fā)與測(cè)試也在緊鑼密鼓的開(kāi)發(fā)中，ASML與imec正在打造一個(gè)高NA實(shí)驗(yàn)室，為其打造一個(gè)高NA系統(tǒng)，并建立相關(guān)的研究，比如新的掩模技術(shù)、光刻膠等等。此外，這一高NA實(shí)驗(yàn)室也支持開(kāi)放給客戶使用，方便他們開(kāi)發(fā)驗(yàn)證自己的高NA用例。 為了加快EUV光刻成像的研究，觀察到高NA EUV曝光后光刻膠的超快變化，imec還與KMLabs合作打造了Attolab，一個(gè)支持到半導(dǎo)體設(shè)備演進(jìn)的表征設(shè)施。在Attolab的幫助下，imec得以在高NA EUV光刻機(jī)生產(chǎn)完畢之前，對(duì)其光刻條件下的光刻膠成像動(dòng)力學(xué)進(jìn)行模擬，從而對(duì)高NA下的光刻膠材料進(jìn)行篩選。

迫在眉睫的量子計(jì)算

Fraunhofer-Gesellschaft作為德國(guó)乃至歐洲最大的應(yīng)用科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，可以說(shuō)是為歐洲半導(dǎo)體輸送先進(jìn)成果和人才的頂梁柱。雖然主體位于德國(guó)，且Fraunhofer在德國(guó)擁有76所研究機(jī)構(gòu)，但Fraunhofer在全球各地也擁有不少研究所和代表辦公室，與各國(guó)開(kāi)展學(xué)術(shù)研究合作。Fraunhofer的研究方向幾乎覆蓋了整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)，重點(diǎn)之一就是量子計(jì)算。 盡管量子計(jì)算的研究尚處于早期階段，但作為公認(rèn)的下一代計(jì)算技術(shù)，各個(gè)國(guó)家地區(qū)都在不遺余力地投入開(kāi)發(fā)。Fraunhofer與首發(fā)商用量子計(jì)算機(jī)的IBM合作，于去年在德國(guó)部署了歐洲的首臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)，基于IBM的Quantum System One。此舉為的就是盡快開(kāi)始相關(guān)研究，并將成果轉(zhuǎn)化到應(yīng)用中，從而在歐洲自己的數(shù)據(jù)主權(quán)下進(jìn)行量子計(jì)算，而不是靠微軟或者阿里巴巴這類海外的大型互聯(lián)網(wǎng)公司。

與此同時(shí)，F(xiàn)raunhofer旗下的研究所也在開(kāi)發(fā)自己的量子處理器，德國(guó)政府出資1610萬(wàn)歐元，讓Fraunhofer組織的28個(gè)機(jī)構(gòu)一同開(kāi)發(fā)一種基于自旋光子的量子處理器，以及將該處理器與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連的外圍設(shè)備。與當(dāng)前已有的量子計(jì)算機(jī)相比，該處理器要具備更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間、更低的錯(cuò)誤里和更低的散熱要求，從而做到規(guī)?？蓴U(kuò)展，從10個(gè)量子位計(jì)算慢慢擴(kuò)展到使用100以上的量子位進(jìn)行計(jì)算。

神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的崛起

法國(guó)替代能源與原子能委員會(huì)（CEA）旗下的Leti，同樣是世界公認(rèn)的頂級(jí)電子與信息技術(shù)研究機(jī)構(gòu)之一，主研技術(shù)方向包括MEMS、存儲(chǔ)和硅光。然而在新的計(jì)算架構(gòu)創(chuàng)新下，CEA-Leti也加入了神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的研究與開(kāi)發(fā)中。

CEA-Leti在去年啟動(dòng)了一項(xiàng)新的歐盟“MEMS”計(jì)劃，不過(guò)這里的“MEMS”可不是我們常說(shuō)的MEMS，而是MeM-Scales，針對(duì)神經(jīng)形態(tài)計(jì)算架構(gòu)的存儲(chǔ)技術(shù)。MeM-Scales計(jì)劃的目的就是為了開(kāi)發(fā)新式算法、設(shè)備與電路，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的多時(shí)間跨度處理。
CEA-Leti已經(jīng)在傳統(tǒng)的內(nèi)存技術(shù)上有了長(zhǎng)足的研究與應(yīng)用，比如與意法半導(dǎo)體合作的PCM存儲(chǔ)，還有適用于存內(nèi)計(jì)算的RRAM技術(shù)等。然而這些技術(shù)尚不適用于神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，而MeM-Scales的存在就是為了補(bǔ)全這一缺陷，為新的技術(shù)架構(gòu)提供扎實(shí)的存儲(chǔ)技術(shù)。在CEA-Leti看來(lái)，MeM-Scales能為物聯(lián)網(wǎng)提供下一代解決方案，徹底將計(jì)算任務(wù)從服務(wù)器和云端卸載，直接交給MCU和智能傳感器。

結(jié)語(yǔ)

從這些歐洲研究機(jī)構(gòu)的發(fā)力方向上來(lái)看，歐洲在半導(dǎo)體研究上確實(shí)是走在前沿位置的。而且盡管位于不同的國(guó)家，研究合作的頻次和規(guī)模都是可觀的，依我看來(lái)，歐洲在投資這些看似沒(méi)有短期可行性的尖端技術(shù)上反而出手大方，并不追求短期的利益回報(bào)。這樣的燒錢法或許也只有歐盟這樣多國(guó)聯(lián)合投資才能做得到，不適用于中國(guó)的半導(dǎo)體研究路線。

但這些計(jì)劃究竟能不能做到反超還不好說(shuō)，很明顯歐洲對(duì)自己的半導(dǎo)體研究實(shí)力感到自豪，但要想將制造份額提升至20%只靠研究是不夠的的，畢竟臺(tái)積電、三星目前也在全球各地?cái)U(kuò)產(chǎn)。歐洲在提升其制造研究實(shí)力的同時(shí)，不妨也促進(jìn)一下本土的制造需求。