Mitchell Hsing就讀麻省理工學(xué)院研究生期間，就和同學(xué)利用芯片行業(yè)淘汰的老舊設(shè)備開展前沿微納研究。他當(dāng)時萌生一個想法：如果每家機構(gòu)、團隊都能擁有一座小型晶圓廠，用于芯片原型開發(fā)與小批量量產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新空間將被徹底打開。

秉持這一理念，初創(chuàng)企業(yè) InchFab 應(yīng)運而生。公司推出集裝箱尺寸的一體式潔凈室微晶圓廠系統(tǒng)，售價 500 萬至 1500 萬美元，功能可覆蓋非先進制程晶圓廠的絕大部分工藝需求。

這套設(shè)備體積小巧的關(guān)鍵，在于采用遠小于傳統(tǒng)巨型晶圓廠的小尺寸硅片；晶圓尺寸縮小后，整套制造設(shè)備可同步小型化，成本也大幅下降。目前 InchFab 已擁有全球各地客戶，尤其受到計劃新建大型晶圓廠、急需提前儲備芯片制造人才的地區(qū)青睞。

InchFab 的創(chuàng)意從何而來？

Mitchell Hsing：初衷來自我們在 MIT 做芯片研發(fā)時遇到的實際困境。MIT 堪稱全球微納加工研究頂尖學(xué)府，但我們當(dāng)年仍在使用上世紀 80 年代的老舊設(shè)備，甚至還要依靠軟盤才能運行機器。

正是這種無奈催生了 InchFab。我當(dāng)時在馬丁?施密特課題組，一直在探索如何降低微納加工技術(shù)的入門門檻。

最終解決方案，是把現(xiàn)有芯片制程設(shè)備整體小型化；設(shè)備尺寸縮減后，采購與部署成本也隨之下降。我和聯(lián)合創(chuàng)始人深入研究了尺度縮小帶來的理化特性變化：比如把傳統(tǒng) 50 加侖油桶大小的等離子真空腔體，縮小到 1 升汽水瓶級別，相關(guān)物理、化學(xué)反應(yīng)規(guī)律都會發(fā)生改變。

這套設(shè)備適配多大尺寸的晶圓？

Mitchell Hsing：項目最初名叫 “一英寸晶圓廠”，并非隨意代號，而是源于光刻機的標準視場約為 1 英寸 ×1 英寸。

但后續(xù)我們發(fā)現(xiàn) 1 英寸晶圓存在諸多現(xiàn)實問題：市面上沒有標準化成品晶圓，只能自行切割，衍生出大量工藝難題。于是很快升級到 2 英寸，如今已定型為4 英寸（約 100mm） 標準規(guī)格。

改用更小尺寸襯底，物理機理是否會不同？

Mitchell Hsing：差異主要集中在等離子體工藝設(shè)備，核心不在于晶圓本身，而在于等離子腔體的容積縮放。

等離子設(shè)備中存在一層鞘層，附著在腔壁表面，起到保護腔體、避免設(shè)備自損耗的作用。鞘層厚度與腔體表面積正相關(guān)；腔體縮小后，表面積相對體積的占比會顯著提升，進而改變工藝條件。

設(shè)備整體小型化，有沒有哪些環(huán)節(jié)反而變得更簡單？

Mitchell Hsing：后端配套設(shè)備確實更易管控，比如真空泵、質(zhì)量流量控制器、閥門等元器件。腔體容積越小，真空與工藝環(huán)境的調(diào)控難度越低、穩(wěn)定性更好。

對比常規(guī)晶圓廠，InchFab 能做什么、又有哪些局限？

Mitchell Hsing：工藝品類上，我們具備主流晶圓廠的全套能力，涵蓋光刻、量測、干法刻蝕、等離子體化學(xué)氣相沉積、原子層沉積以及濕法工藝等，幾乎覆蓋所有常規(guī)芯片制造流程。

核心局限集中在光刻環(huán)節(jié)：最小線寬與曝光速度相互制約，而量產(chǎn)場景下速度至關(guān)重要。我們光刻工藝可穩(wěn)定實現(xiàn)0.5 微米量產(chǎn)級制程；借助電子束光刻、壓印光刻，還能進一步做到幾十納米，但缺點是曝光耗時大幅增加，不適合大規(guī)模量產(chǎn)。

多年前這個想法看似天方夜譚，早期外界質(zhì)疑聲如何？你如何回應(yīng)？

Mitchell Hsing：直到現(xiàn)在仍有不少反對聲音。最主流的觀點是：應(yīng)該堅持大尺寸晶圓 —— 單片晶圓可產(chǎn)出更多裸片，分攤后單顆芯片成本更低。

這套邏輯只適用于月產(chǎn)能上萬片、滿負荷運轉(zhuǎn)的巨型晶圓廠。但我們七年實踐證明：晶圓尺寸并非決定單顆芯片成本的核心，關(guān)鍵在于晶圓尺寸、產(chǎn)線產(chǎn)能與自身服務(wù)市場的匹配度，以及產(chǎn)線資本效率和設(shè)備利用率。

只要做到匹配，小尺寸晶圓方案完全可以和 8 英寸代工廠成本同臺競爭。

哪些客戶和場景適合這套方案？

Mitchell Hsing：目前主力市場集中在工業(yè)傳感、生物醫(yī)療、航空航天與國防軍工。同時正在拓展化合物半導(dǎo)體賽道，覆蓋功率器件、高頻射頻等相關(guān)工藝與產(chǎn)品。

下一步還將布局量子芯片與光子芯片領(lǐng)域。凡是定制工藝、小批量量產(chǎn)的場景，都高度適配 InchFab 微型晶圓廠。

除此之外，人才培養(yǎng)是我們業(yè)務(wù)的重要支柱。當(dāng)前全球各國都想建立本土半導(dǎo)體制造能力，而 InchFab 是成本最低、落地最快的起步方式。

很多國家規(guī)劃建設(shè) 8 英寸、12 英寸大型晶圓廠，建設(shè)周期長達五年；而在此期間，可先部署 InchFab 完成技術(shù)起步。更關(guān)鍵的是，大廠建成后急需成熟產(chǎn)業(yè)工人，我們會配套完整產(chǎn)線實訓(xùn)課程。

課程脫胎于我在 MIT 的授課體系，特色是讓學(xué)員親自調(diào)試工藝參數(shù)、親手試錯，在實操中掌握核心技術(shù)，這也是芯片制造人才最有效的培養(yǎng)模式。

你對五年后的 InchFab 有怎樣的規(guī)劃？

Mitchell Hsing：我們的初心始終不變 ——讓芯片制造普惠化，拉低行業(yè)入門門檻，讓更多團隊有能力自研、自制芯片。

當(dāng)下微納領(lǐng)域創(chuàng)新最大的瓶頸，就是多數(shù)人沒有條件接觸微納加工工藝。我堅信，一旦低成本微型晶圓廠普及，全球開發(fā)者一定會催生出前所未有的全新技術(shù)與產(chǎn)品。