应用材料公司首席执行官加里·迪克森认为，半导体创新正演变为一场速度与技术能力同等重要的竞赛。人工智能正推动市场对更快晶体管、更高带宽存储器以及芯片间更高效互连的需求。要实现这些改进，需在多个制造工艺环节取得突破，而相关技术往往需提前数代进行研发，才能最终投入量产。
应用材料公司押注50亿美元，相信将行业更多研发活动整合在一起，有助于其在这场竞赛中胜出。
10月12日，该公司正式在硅谷启用设备与工艺创新及商业化中心（EPIC Center）。该中心旨在汇聚应用材料公司的工程师，以及芯片制造商、高校及其他设备供应商的研究人员与工程师，共同开发未来半导体技术。
这项投资不仅代表应用材料公司研发基础设施的扩展，更标志着其与半导体产业关系的根本转变——从以往为客户提供定制化设备支持客户已确定的工艺流程，转向更早介入关于未来芯片所用材料、架构与制造方法的关键决策环节。
“我们正在提前四代进行布局，”迪克森在开幕前接受《电子工程专辑》采访时表示，“谁能最快将这些创新推向市场，谁就将赢得竞争。”
重新思考研发模式
这一新路径的必要性，部分源于半导体产品开发节奏与新型制造技术导入周期之间日益扩大的鸿沟。AI处理器如今基本按年度迭代开发，而新型半导体材料从实验室研究到实际量产，传统上需耗时8至12年。
HyperFRAME Research半导体与深科技业务负责人斯蒂芬·索普科（Stephen Sopko）近期受应用材料公司委托撰写了一份关于半导体研发的白皮书。他指出，AI处理器快速迭代的开发周期，与新材料及新工艺漫长导入周期之间的不匹配问题正愈发突出。
“我认为正是这种时间错配，让问题如今浮出水面，”索普科告诉《电子工程专辑》。他强调，问题核心并非发现新材料本身有多难，而在于当前半导体研发体系的组织方式。
通常，研究始于高校或政府实验室，随后移交设备供应商开展工艺开发，最终由芯片制造商集成至生产线。各环节机构目标不同、预算各异、成功标准不一，导致协作效率受限。
尤其当研究人员开发出的材料或工艺在后续放大生产阶段被证明难以落地时，将造成显著延误。
“最亟需解决的问题是工作组织方式，”索普科表示，“集成瓶颈并不主要来自物理原理层面，而是工业转化环节——这才是真正的瓶颈。”
迪克森将EPIC中心视为公司多年前启动变革的延续。当时，应用材料公司已组建专注于工艺集成的专业团队，意识到仅优化单台设备已不足以满足客户对性能提升的迫切需求。“例如在晶体管创新中，若要实现更快、更低功耗的晶体管，就必须在整个工艺流中进行系统级集成，”他解释道。
EPIC中心旨在更早将客户工程师与应用材料公司在材料、沉积、工艺集成及分析等领域的专家协同起来。迪克森透露，头部芯片制造商将派驻工程师全职驻场，与应用材料专家紧密合作。
其目标是大幅缩短从识别有前景技术、将其整合进完整制造流程，到实现可接受量产良率的时间间隔。迪克森将此称为“从概念到商业化的速度提升”。
目前，应用材料已在客户制造基地附近设立开发实验室，用于优化现有工艺并为下一代技术做量产准备。
索普科指出，这类邻近式实验室虽能有效应对当下及近期制造挑战，但因聚焦短期需求，往往难以兼顾三至四代之后的前沿技术探索。
EPIC中心的设计正是为了补足这一空白，使长期技术构想可在客户尚未锁定具体架构前，即提前验证其制造可行性。
从材料到系统：协同创新势在必行
半导体技术日益增强的相互依赖性，使得早期协作变得尤为关键。迪克森以AI计算所需的逻辑芯片、存储器与先进封装组合为例说明：仅提升晶体管性能远远不够，若数据无法在处理器与内存间高效流动，整体性能仍会受限。
“如何连接所有计算组件、如何实现芯片间的互联，其重要性前所未有，”他表示。
他特别提到混合键合、高带宽存储器、背面供电以及垂直堆叠晶体管架构等领域，均需制造工艺同步演进。
围绕EPIC中心构建的合作生态也体现了这一系统性视野。英特尔近期加入台积电、三星、SK海力士与美光，成为创始合作伙伴。据迪克森介绍，全球五大领先芯片制造商现已全部参与该计划。
博通公司亦已加入EPIC平台，带来设计定制化AI芯片与网络芯片而非运营先进晶圆厂的独特视角。其他参与者还包括设备供应商与研究型大学。
索普科认为，博通的加入意义重大，因为芯片设计师需在产品量产数年前便充分了解制造边界。“他们希望明确设计的极限在哪里，”他说。
这进一步拓展了EPIC中心的潜在角色——不仅限于设备与工艺开发，更延伸至系统需求与制造能力之间的早期协同规划。
然而，将存在竞争关系的芯片制造商纳入同一研发设施，也带来挑战。台积电、三星与英特尔在代工服务领域直接竞争；美光、三星与SK海力士则在存储市场激烈角逐。各方均有强烈动机保护自身技术路线图。
迪克森表示，应用材料通过严格隔离客户创新团队、实施严密的物理访问与信息管控来应对风险。“我们进行分段管理，”他说，“我们为各创新团队设置防火墙。”
在EPIC中心内部，合作伙伴区域彼此独立，应用材料严格控制人员进出权限。迪克森称，公司可将个体位置精确定位至厘米级，并制定了详尽的数据访问规则。
此类安排旨在保障多家企业能与应用材料合作而不泄露机密研发项目。信任是该模式的基础——客户必须在早期共享敏感的未来技术信息，方能实现高效协同。
但这一新型研发模式也引发更深层思考：未来半导体行业的核心技术开发，是否会进一步向具备雄厚资金实力、能承担此类大型设施投入的主要设备供应商集中？
对应用材料的战略价值
对应用材料而言，此项50亿美元投入的商业回报远不止于协助客户加速研发。资金涵盖设施建设与设备安装，后续运营还将持续追加年度投入。
迪克森预计，EPIC将显著提升公司研发效率，并推动其技术更早嵌入客户未来制造流程。在客户定义新架构阶段即深度参与，可使设备供应商相较后期介入者占据先发优势。
索普科认为这是EPIC最重要的商业影响之一：“应用材料此举使其提前进入决策周期，”他说。早期参与不仅使其更清晰把握客户未来需求，也有望提升其在相关技术量产阶段赢得设备与服务订单的概率。
当然，优势并非必然。芯片制造商仍可对竞品设备进行认证，或探索替代制造路径。但若能在工艺架构定型前参与其中，应用材料的技术或将更深融入客户的制造规划。
迪克森坦承商业目的明确：“EPIC本质上就是我们赢得设计订单的加速器。”
对索普科而言，衡量EPIC成功与否的关键指标之一，是能否及时识别出经济上不可行的技术路径，促使企业尽早终止投入，避免数年无效研发。识别失败技术仅完成一半任务；相关方还需具备勇气，在项目深入后仍愿果断调整资源方向。
这或许比单纯加速成功项目更具挑战性，尤其当多方已为某项技术投入大量资源与声誉时。
因此，EPIC的长期价值不仅取决于其推动优质材料与工艺快速量产的能力，更在于其新型协作模式能否助力整个行业更明智地筛选值得推进的技术方向。
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