70億！光刻機(jī)新晉獨(dú)角獸誕生，挑戰(zhàn)ASML，還要建晶圓廠

團(tuán)隊(duì)約50人。

作者 | ZeR0

編輯 | 漠影

芯東西10月29日?qǐng)?bào)道，一家神秘的美國芯片設(shè)備創(chuàng)企剛剛露面，就成為新晉半導(dǎo)體獨(dú)角獸，還放出豪言壯語，立志挑戰(zhàn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的兩大巨頭——光刻機(jī)霸主ASML和晶圓廠霸主臺(tái)積電。

這家創(chuàng)企是Substrate，已獲得1億美元（約合人民幣7億元）種子輪融資，估值超過10億美元（約合人民幣71億元）。

它開發(fā)了一種新型的先進(jìn)X射線光刻技術(shù)，使用粒子加速器從較短波長(zhǎng)的X射線中產(chǎn)生光源，產(chǎn)生更窄的光束。

該公司聲稱已經(jīng)解決了光刻技術(shù)領(lǐng)域最棘手的難題之一，其機(jī)器展示的結(jié)果可與ASML的High-NA EUV機(jī)器生產(chǎn)的功能相媲美，分辨率相當(dāng)于2nm半導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)，并具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越的能力。

▲Substrate具有12nm臨界尺寸和13nm尖端間距的隨機(jī)邏輯接觸陣列，具有高圖案保真度

根據(jù)官網(wǎng)介紹，Substrate團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型垂直集成代工廠，利用粒子加速器產(chǎn)生世界上最亮的光束，從而實(shí)現(xiàn)了一種先進(jìn)的X射線光刻新方法。

其加速器能夠產(chǎn)生并驅(qū)動(dòng)比太陽亮數(shù)十億倍的光束，這些光束直接進(jìn)入Substrate的光刻工具。每個(gè)工具都采用全新的光學(xué)和高速機(jī)械系統(tǒng)，以生產(chǎn)先進(jìn)半導(dǎo)體芯片所需的最小尺寸。

“最近，我們完成了首臺(tái)內(nèi)部生產(chǎn)級(jí)300mm晶圓光刻設(shè)備，該設(shè)備能夠承受頂尖晶圓廠所需的極高G-forces?！盨ubstrate官網(wǎng)顯示。

其官網(wǎng)還寫道，Substrate找到了一條途徑，可以將頂尖硅片的成本比目前的成本擴(kuò)張路徑降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。到2030年，Substrate的晶圓成本將接近1萬美元，而不是10萬美元。

Substrate的公司名稱指的是支撐晶體管和集成電路的薄硅基底——這對(duì)現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能和效率至關(guān)重要。

它的最終目標(biāo)是超越ASML的業(yè)務(wù)范圍，成為一家芯片制造商，希望在美國建設(shè)一家生產(chǎn)定制半導(dǎo)體的代工廠，計(jì)劃建立一個(gè)配備其光刻機(jī)的自有晶圓廠網(wǎng)絡(luò)，在2028年開始大規(guī)模生產(chǎn)芯片。

彼得·泰爾（Peter Thiel）的Founders Fund與General Catalyst、Valor Equity Partners一起參與了Substrate的早期投資。

美國商務(wù)部長(zhǎng)霍華德·盧特尼克（Howard Lutnick）曾多次與Substrate的創(chuàng)始人會(huì)面。這家創(chuàng)企也與美國商務(wù)部、能源部和其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行了討論。

Substrate聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官James Proud在舊金山辦公室接受采訪時(shí)說：“我們的首要目標(biāo)是能夠在美國以最低的價(jià)格大批量生產(chǎn)出最好的晶圓。”

▲Substrate聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官James Proud

在Proud看來，美國重回半導(dǎo)體生產(chǎn)主導(dǎo)地位的唯一機(jī)會(huì)是創(chuàng)建一種新型的、更加垂直整合的代工廠，在性能和成本方面繼續(xù)推動(dòng)摩爾定律。

根據(jù)他目前的計(jì)劃，Substrate的設(shè)備可能在未來“幾年”內(nèi)在美國的一家芯片制造廠投入生產(chǎn)。

如今，先進(jìn)晶圓廠的起價(jià)高達(dá)200億美元，有時(shí)甚至高達(dá)兩倍。Proud號(hào)稱，Substrate通過使用其自主研發(fā)的、更便宜的工具，將能夠以“數(shù)十億美元”的價(jià)格建造晶圓廠。

他說公司大部分工具都在內(nèi)部生產(chǎn)，通過使用成本更低的工藝，可以降低芯片生產(chǎn)成本。

Substrate的光刻工藝摒棄了所謂的多重曝光技術(shù)，即在晶圓上進(jìn)行反復(fù)曝光以制造更小的尺寸。

如果Substrate成功將其創(chuàng)新技術(shù)推向市場(chǎng)，其X射線光刻設(shè)備預(yù)計(jì)會(huì)比ASML大型光刻機(jī)設(shè)備更便宜、小巧。

34歲的Proud是一位連續(xù)創(chuàng)業(yè)者，也是鼓勵(lì)大學(xué)生輟學(xué)創(chuàng)業(yè)的項(xiàng)目“泰爾獎(jiǎng)學(xué)金”（Thiel fellowship）的資深成員。

在之此前，他經(jīng)營(yíng)過幾家生產(chǎn)睡眠跟蹤設(shè)備和供應(yīng)鏈軟件的初創(chuàng)公司，但從來沒有任何芯片行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

Substrate公司成立于2022年，但Proud在此之前就開始構(gòu)思這個(gè)項(xiàng)目。

據(jù)Proud透露，他和Substrate的投資者組建了一個(gè)約50人的團(tuán)隊(duì)，員工來自IBM、臺(tái)積電、谷歌、應(yīng)用材料、國家實(shí)驗(yàn)室等企業(yè)及機(jī)構(gòu)。

其中包括20世紀(jì)80年代初在勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室和桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室等國家實(shí)驗(yàn)室從事EUV技術(shù)開發(fā)的研究人員和顧問。

伯恩斯坦分析師David Dai在一份報(bào)告中寫道，Substrate此前曾嘗試過X射線技術(shù)，但收效甚微。他認(rèn)為該公司缺乏行業(yè)支持。

Proud稱，Substrate的理念是美國必須在技術(shù)實(shí)力上引領(lǐng)世界。

他出生于英國，但在2019年放棄了英國國籍，現(xiàn)已成為美國公民。他認(rèn)為美國應(yīng)該在這一領(lǐng)域引領(lǐng)世界，并盡其所能擊敗中國等經(jīng)濟(jì)對(duì)手。

Substrate官網(wǎng)顯示，EUV光刻技術(shù)的研究始于20世紀(jì)90年代的美國國家實(shí)驗(yàn)室，早期的光源、光學(xué)元件和光刻膠技術(shù)大多由該實(shí)驗(yàn)室開發(fā)。但由于時(shí)間和成本的大幅上升，美國將這些技術(shù)商業(yè)化的嘗試最終陷入停滯。

在Proud看來，光刻技術(shù)和先進(jìn)的芯片制造技術(shù)，這些曾經(jīng)是美國獨(dú)有的技術(shù)，被草率地拱手讓給了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，在這些領(lǐng)域落后于中國將是一個(gè)災(zāi)難性的錯(cuò)誤，中國光刻技術(shù)公司正在自主研發(fā)方面取得進(jìn)展。

“我說我們?cè)谶@里的工作非常意識(shí)形態(tài)化，就是這個(gè)意思，”他談道，“在科技行業(yè)，賺錢的方法比我們做的容易得多?！?/p>

Substrate面臨著來自整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的質(zhì)疑。一個(gè)初創(chuàng)公司短期內(nèi)復(fù)制復(fù)雜、資本密集型的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，聽起來像是癡人說夢(mèng)。

許多業(yè)界人士認(rèn)為，Substrate在試圖顛覆芯片制造方式的雄心壯志不切實(shí)際。ASML耗時(shí)二十多年、投入超過100億美元才研發(fā)出EUV光刻技術(shù)，半導(dǎo)體制造及制造行業(yè)的復(fù)雜性和超高技術(shù)門檻遠(yuǎn)超想象。

不過Proud對(duì)自己的想法相當(dāng)有信心。他談道，業(yè)內(nèi)許多人認(rèn)為這不可能實(shí)現(xiàn)，“但我認(rèn)為歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，這種想法是錯(cuò)誤的?！?/p>