1000万美元造晶圆厂！这家MIT衍生公司，正用“微型产线”颠覆芯片制造

初创公司 InchFab 正在向制药巨头罗氏（Roche）以及渴望涉足芯片制造领域的大学销售其“微型晶圆厂”（mini fabs）。该公司首席执行官 Mitchell Hsing（邢米切尔）在接受《电子工程专辑》（EE Times）独家专访时透露，客户只需投资约 1000 万美元，InchFab 就能帮助他们在短短六个月内，启动月产约 10,000 片 4 英寸硅晶圆的生产线。

Hsing 表示，在半微米（0.5微米）及更粗线宽的技术节点上，该公司的微型晶圆厂与传统的 8 英寸大型晶圆厂相比具有成本竞争力。此外，它们还具备“多品种、小批量”生产以及快速原型制作的优势——而这些正是大规模芯片制造商难以兼顾的。

“我们刚刚开始销售我们的生产线——目前有一条在投入运行，未来 12 个月内还将交付数条，”Hsing 说道。

源自麻省理工的创业梦

InchFab 的诞生源于 Hsing 和联合创始人 Parker Gould 在麻省理工学院（MIT）攻读博士学位期间的研究工作，其核心目标是降低动辄数十亿美元的芯片制造准入门槛。该公司相信，其微型工厂完全可以与一个典型的、月产能为 10,000 片的 8 英寸晶圆厂相媲美。如今，建设一座 8 英寸晶圆厂的成本在 4.5 亿至 15 亿美元之间（取决于产能），且从开工到投产通常需要长达五年的时间。

Hsing 认为，对于传统工厂来说，要想让一条月产 1 万多片晶圆的生产线始终保持满载并维持盈利，其实是一件很难的事情。

他指出，InchFab 的单元设备运行模式更像是一个存储芯片厂，即 100% 满负荷运行单一的工艺流程，而不是同时跑多个不同的工艺流程。

Hsing 介绍称，公司目前有两大业务板块：

“第一是提供代工（foundry）服务。我们为客户制造器件，就像台积电（TSMC）或格芯（GlobalFoundries）那样。第二是销售我们的生产线。我们主要针对三种应用场景：其中之一被称为‘最小可行性制造’，即那些需要针对新型器件使用特殊工艺的、多品种小批量的应用。通常，传统代工厂由于工艺过于特殊，很难制造这些产品。”

InchFab 的代工厂设在硅谷，其具体的产能取决于工艺流程。

“我们目前正带着几家客户运行一条生产线，”Hsing 在谈到代工厂时说。“如果针对单一工艺流程进行优化，它的月产能可能在 1000 片以上。这种模式之所以可行，是因为我们的生产线具有可扩展性。你可以部署一条、两条、三条、四条甚至五条线。”

具有颠覆性的“箱式晶圆厂”

芯片代工厂 Skywater 以及电子束设备制造商 Multibeam 的董事会成员 Amy Leong 告诉《电子工程专辑》，她在今年 4 月硅谷举行的一次行业活动上了解到了 InchFab。

“InchFab 这种‘箱式晶圆厂’（fab in a box）的概念具有真正的颠覆性潜力，”Leong 说道。“通过将原型制造厂的成本降低到 1000 万美元以下，他们让那些在历史上无法参与其中的机构也能进行半导体制造。对于出货量低但工艺定制化程度高的市场——如特种传感器、生物医疗器件——InchFab 能够以传统成本的九牛一毛提供专业级的制造服务。除了服务现有的利基市场，他们还能开拓全新的市场：比如供大学培养未来的芯片工程师，或者帮助新兴经济体建立本土的半导体制造能力。”

InchFab 的代工客户群体非常广泛，涵盖了从大学到航空航天、国防企业，以及石油和天然气领域的工业传感公司。

“还有 AR（增强现实）和 VR（虚拟现实）应用，”Hsing 补充道。“你能说得出的 AR/VR 领域的大公司都在其中。”

另辟蹊径：避开巨头垄断

据 Hsing 介绍，除了数字逻辑和存储芯片，InchFab 几乎什么都做。那还剩下什么呢？

“化合物半导体、功率器件、量子芯片、光子学、微机电系统（MEMS）、传感器、生物芯片、模拟射频（RF），”Hsing 列举道。“如果你想做逻辑和存储芯片，传统的代工路线显然要经济得多，因为市面上已经有现成的标准工艺能力。”

InchFab 的代工业务主要专注于纯 MEMS（微机电系统）制造，类似于 Silex 或 Atomica 等公司。

“我们处理大量不同类型的客户定制工艺，”Hsing 说。“实际上，代工业务在为生产线的销售‘引流’。我们把自己的代工服务当作我们外售生产线的工艺开发基地。”

在微型晶圆厂这条赛道上，InchFab 并不孤单。Pragmatic 和 Nanotronics 也一直在试图站稳脚跟。

Pragmatic 的一位发言人告诉《电子工程专辑》：“目前，我们的销售重点是我们的 IDM（整合元件制造）产品和代工服务，这也是我们看到销售势头最好的地方。”而 Nanotronics 未能就此发表评论。

Hsing 还提到了其他竞争对手，如日本的 Minimal Fab 和欧洲的 Atlant 3D。

不过，Hsing 反驳了“微型晶圆厂只在小规模生产中具有竞争力”的观点。

“随着行业走向摩尔定律的终点，需要新的工艺来维持创新。这正成为核心的差异化优势，而这些工艺往往是非标准的，很难在资本支出巨大的传统晶圆厂中普及。我们的晶圆厂资本支出要低得多，因此可以保持很高的设备利用率，从而在价格上与更大的晶圆厂竞争。”

这位 InchFab 联合创始人表示，他显著降低了建立试产线或大学实验室的成本。他举了一个自己非常熟悉的例子：MIT.Nano（麻省理工学院纳米实验室）——这是一个面向学生、教职工和工业合作伙伴开放的共享实验室空间。

“那曾是一栋造价 4 亿美元的空楼，”Hsing 说。“如果算上买设备的钱，总花费接近 10 亿美元。而 InchFab 完成同样的事情，成本要低上好几个数量级。”

自研生产工具与客户应用

InchFab 通过与全球供应商合作，自行设计和制造其生产工具，从而将成本保持在较低水平。

“从这个意义上说，我们相比传统代工厂的优势在于工艺灵活性和交付周期，”Hsing 说。“第三个优势是成本。原因在于我们的设备是模块化、特定应用且更具灵活性的。在某种程度上，我们的代工厂已经证明了这一点。”

该公司将继续沿用目前仍有充足供应的 4 英寸和 2 英寸晶圆。

“如果转向更大尺寸的晶圆，设备成本会大幅飙升，这样我们的优势就会荡然无存，”Hsing 解释道。

在工艺上，InchFab 采用了激光直写光刻技术（laser direct-write lithography），这是一种用计算机控制的激光取代物理光罩（掩膜版）的数字图形化方法。同时，该公司也使用更传统的基于光罩的光刻工具。Hsing 表示，电子束（E-beam）光刻技术也在未来的规划中。

制药商罗氏（Roche）是 Hsing 唯一公开指名道姓的客户，该公司正在利用这项技术制造用于生物医学领域的“芯片实验室”（labs on a chip）。此外，在 InchFab 制造的各种前沿器件中，还包括较为神秘的量子传感器。

量子传感器利用量子力学的基本原理（如叠加态、纠缠态和波粒二象性），能够以极高的精度测量时间、重力和磁场等物理量。

Leong 表示：“许多与量子相关的器件（包括量子传感器）目前的晶圆需求量仍然较小。InchFab 提供了一种极具吸引力的解决方案，既能缩短产品上市时间，又能将制造成本控制在可承受的范围内。”

Hsing 表示，InchFab 的使命是让芯片制造变得触手可及。

“这正是推动新技术走向市场的根本途径，”他说。“在当今世界，建造一座晶圆厂动辄需要数十亿美元，这已经成为了阻碍创新的绊脚石。”

尽管如此，Leong 认为 InchFab 很难抢走半导体行业巨头们的生意。

“他们的模式是为定制化工艺和小批量生产而优化的，”她说。“这些优势也意味着，他们不太可能吸引那些追求大批量生产的商业客户。”

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原文：InchFab Sells $10M Mini Fabs to Democratize Chipmaking - EE Times