芝能智芯出品
日本Rapidus公司近日公开展示其2纳米GAA（全栅极）晶体管工艺的原型晶圆，实现在先进逻辑半导体技术国产化上的重要突破，产自北海道千岁市的IIM-1工厂，虽尚处于试验阶段，但已确认晶体管能够运作。
Rapidus计划2027年实现量产，并正加快PDK发布、客户拓展及融资步伐。
技术上，该公司采用EUV曝光、构建GAA结构，同时在地震多发地引入复杂的结构抗震设计。从GAA结构到量产路径，Rapidus的2纳米尝试不仅是技术问题，更是体系能力、资本动员与全球供应链话语权重建的一揽子的工作。
Part 1 GAA原型突破：制造技术的“先行尝试”
Rapidus此次展示的2纳米晶圆为直径12英寸（300mm）的试制样品，其核心在于基于全栅极（GAA）架构的逻辑晶体管结构，代表着当前CMOS制造技术的发展前沿。
GAA技术本质上是在FinFET之后的逻辑制程结构演进，将传统三面包裹式栅极过渡为全方位环绕式通道控制，从而获得更好的栅控能力与短沟道抑制特性。
在此次试制晶圆中，Rapidus采用了“nanosheet”类型的GAA结构，其关键制程包含以下技术要点：
◎多层堆叠的硅纳米片通道结构：通过牺牲层选择性腐蚀，释放出悬浮通道，并在四周包覆金属栅极材料，实现全方位电场控制。这一结构可以有效压缩电晶体沟道长度至20纳米以下，同时控制静态功耗泄漏。
◎EUV（极紫外）光刻技术的引入：Rapidus在2024年底完成EUV设备安装，并于2025年4月进行了首轮EUV曝光。使用13.5nm波长的EUV光源，结合高NA光学系统，提升了图形解析精度，是实现2纳米逻辑图形的前提。
◎前道关键设备部署超200台：目前IIM-1工厂已有200多台先进制造设备投入运行，覆盖清洗、沉积、刻蚀、离子注入、光刻等多个前段工艺流程，初步实现完整的试制闭环。
◎PDK（Process Design Kit）开发进程：为吸引客户进行试投片设计，Rapidus将在2025财年内推出PDK，供客户据此开发兼容芯片。这一阶段性成果不仅验证了制程能力，也为未来晶圆代工业务的技术支持体系打下基础。
技术上，Rapidus所采用的GAA结构与台积电的“Nanosheet”、三星的“Multi-Bridge Channel FET”在原理上相近，但差异主要体现在通道厚度控制、材料工程与制造良率优化能力。
目前其试制晶圆虽已具备运作性能，但尚未涵盖完整功能，仍属中期开发阶段。Rapidus已在极短周期内完成了从设备安装、参数调试到GAA原型制造的闭环验证。
技术实现路径借助IBM提供的设计技术，并快速推进PDK构建，显示出其构建先进逻辑工艺栈的系统能力。但制程复杂度、设备调校稳定性、工艺窗口控制等仍是迈向量产的技术瓶颈。
Part 2 IIM-1建厂挑战与地震区运营设计：系统化风险应对能力初现
除了技术工艺本身，Rapidus此次建设的IIM-1工厂也体现了其系统工程能力的快速构建，特别是在地震频发环境下的高可靠运营设计，是该项目的重要非工艺技术亮点。
该厂自2023年9月开工建设，2024年竣工洁净室，并于2025年初完成EUV设备安装，仅用不到两年时间完成核心厂房与设备部署，展现出极高的项目执行力。
在抗震设计方面，Rapidus引入了多项结构创新以保障制造连续性：
◎钢制减震器与滑动柱结构：通过在关键承重柱中布设金属弹性结构和滑动节，减少地震能量传导至洁净区域。这些滑动节点可在地震波作用下允许建筑本体一定范围的移动，防止刚性断裂，提高地震后的持续运营能力。
◎厂房模块化布局：IIM-1采用多个功能区域模块化设计，从光刻区、沉积区到曝光区均采取独立隔震单元，减少共振干扰。这一模式源自地震活跃区域芯片厂（如台积电Fab 15）的建设经验，说明Rapidus已借鉴全球先进实践。
◎本地能源与水循环系统配置：为了保障关键制程稳定，IIM-1建有独立水回收系统与冗余电力支持方案，增强制造设施在自然灾害或供应中断情形下的运行冗余。
在生产组织方面，Rapidus已建立24小时轮班制度，工程师从IBM研究所转入现场执行参数设定与设备调优，显示出对高强度试验性制造流程的掌控能力。
Rapidus当前的产能规划仍远低于台积电或三星。据Omdia数据，其月产能计划为2.5万至3万片12英寸晶圆，而台积电单厂已达10万片级别，意味着其初期市场定位仍局限于高端客户的小批量定制或先期技术验证。
Rapidus在厂房建设、抗震设计和系统保障方面已展现出良好工程素养。尤其是在高风险自然环境中布设2纳米级洁净产线，对其制程连续性与设备运维能力提出极高要求。这些非工艺系统能力的构建，为未来进入高可靠代工服务市场奠定了基础。
小结
Rapidus当前的技术进展标志着日本在沉寂二十余年后重启先进逻辑半导体制造的首次实质性尝试。
从GAA晶体管的成功试制，到PDK工具包开发与客户沟通启动，在极短周期内完成从设备、工艺、平台到厂房的快速布局，这更像是一个从“能做出来”到“能大规模稳定制造”的中间站。
原文标题 : 日本Rapidus公司挑战2纳米：从原型突破
芝能智芯出品
日本Rapidus公司近日公开展示其2纳米GAA（全栅极）晶体管工艺的原型晶圆，实现在先进逻辑半导体技术国产化上的重要突破，产自北海道千岁市的IIM-1工厂，虽尚处于试验阶段，但已确认晶体管能够运作。
Rapidus计划2027年实现量产，并正加快PDK发布、客户拓展及融资步伐。
技术上，该公司采用EUV曝光、构建GAA结构，同时在地震多发地引入复杂的结构抗震设计。从GAA结构到量产路径，Rapidus的2纳米尝试不仅是技术问题，更是体系能力、资本动员与全球供应链话语权重建的一揽子的工作。
Part 1 GAA原型突破：制造技术的“先行尝试”
Rapidus此次展示的2纳米晶圆为直径12英寸（300mm）的试制样品，其核心在于基于全栅极（GAA）架构的逻辑晶体管结构，代表着当前CMOS制造技术的发展前沿。
GAA技术本质上是在FinFET之后的逻辑制程结构演进，将传统三面包裹式栅极过渡为全方位环绕式通道控制，从而获得更好的栅控能力与短沟道抑制特性。
在此次试制晶圆中，Rapidus采用了“nanosheet”类型的GAA结构，其关键制程包含以下技术要点：
◎多层堆叠的硅纳米片通道结构：通过牺牲层选择性腐蚀，释放出悬浮通道，并在四周包覆金属栅极材料，实现全方位电场控制。这一结构可以有效压缩电晶体沟道长度至20纳米以下，同时控制静态功耗泄漏。
◎EUV（极紫外）光刻技术的引入：Rapidus在2024年底完成EUV设备安装，并于2025年4月进行了首轮EUV曝光。使用13.5nm波长的EUV光源，结合高NA光学系统，提升了图形解析精度，是实现2纳米逻辑图形的前提。
◎前道关键设备部署超200台：目前IIM-1工厂已有200多台先进制造设备投入运行，覆盖清洗、沉积、刻蚀、离子注入、光刻等多个前段工艺流程，初步实现完整的试制闭环。
◎PDK（Process Design Kit）开发进程：为吸引客户进行试投片设计，Rapidus将在2025财年内推出PDK，供客户据此开发兼容芯片。这一阶段性成果不仅验证了制程能力，也为未来晶圆代工业务的技术支持体系打下基础。
技术上，Rapidus所采用的GAA结构与台积电的“Nanosheet”、三星的“Multi-Bridge Channel FET”在原理上相近，但差异主要体现在通道厚度控制、材料工程与制造良率优化能力。
目前其试制晶圆虽已具备运作性能，但尚未涵盖完整功能，仍属中期开发阶段。Rapidus已在极短周期内完成了从设备安装、参数调试到GAA原型制造的闭环验证。
技术实现路径借助IBM提供的设计技术，并快速推进PDK构建，显示出其构建先进逻辑工艺栈的系统能力。但制程复杂度、设备调校稳定性、工艺窗口控制等仍是迈向量产的技术瓶颈。
Part 2 IIM-1建厂挑战与地震区运营设计：系统化风险应对能力初现
除了技术工艺本身，Rapidus此次建设的IIM-1工厂也体现了其系统工程能力的快速构建，特别是在地震频发环境下的高可靠运营设计，是该项目的重要非工艺技术亮点。
该厂自2023年9月开工建设，2024年竣工洁净室，并于2025年初完成EUV设备安装，仅用不到两年时间完成核心厂房与设备部署，展现出极高的项目执行力。
在抗震设计方面，Rapidus引入了多项结构创新以保障制造连续性：
◎钢制减震器与滑动柱结构：通过在关键承重柱中布设金属弹性结构和滑动节，减少地震能量传导至洁净区域。这些滑动节点可在地震波作用下允许建筑本体一定范围的移动，防止刚性断裂，提高地震后的持续运营能力。
◎厂房模块化布局：IIM-1采用多个功能区域模块化设计，从光刻区、沉积区到曝光区均采取独立隔震单元，减少共振干扰。这一模式源自地震活跃区域芯片厂（如台积电Fab 15）的建设经验，说明Rapidus已借鉴全球先进实践。
◎本地能源与水循环系统配置：为了保障关键制程稳定，IIM-1建有独立水回收系统与冗余电力支持方案，增强制造设施在自然灾害或供应中断情形下的运行冗余。
在生产组织方面，Rapidus已建立24小时轮班制度，工程师从IBM研究所转入现场执行参数设定与设备调优，显示出对高强度试验性制造流程的掌控能力。
Rapidus当前的产能规划仍远低于台积电或三星。据Omdia数据，其月产能计划为2.5万至3万片12英寸晶圆，而台积电单厂已达10万片级别，意味着其初期市场定位仍局限于高端客户的小批量定制或先期技术验证。
Rapidus在厂房建设、抗震设计和系统保障方面已展现出良好工程素养。尤其是在高风险自然环境中布设2纳米级洁净产线，对其制程连续性与设备运维能力提出极高要求。这些非工艺系统能力的构建，为未来进入高可靠代工服务市场奠定了基础。
小结
Rapidus当前的技术进展标志着日本在沉寂二十余年后重启先进逻辑半导体制造的首次实质性尝试。
从GAA晶体管的成功试制，到PDK工具包开发与客户沟通启动，在极短周期内完成从设备、工艺、平台到厂房的快速布局，这更像是一个从“能做出来”到“能大规模稳定制造”的中间站。
原文标题 : 日本Rapidus公司挑战2纳米：从原型突破
