在布魯克林海軍造船廠的一棟改造建築中，曾經是紐約市造船的中心，新創公司Nanotronics正在製定下一代晶片製造設施的計畫。該公司雄心壯志的核心是所謂的“Cubefab”，這是一個模組化晶片製造設施，與人工智慧驅動的軟體捆綁在一起，可以運送到任何地方並在現場組裝。這家擁有14 年歷史的公司表示，Cubefab 可以在一年內啟動並運行，幾乎可以在任何地點生產半導體。

Nanotronics已經從包括Peter Thiel 的創始人基金和英特爾已故聯合創始人Gordon Moore在內的投資者那裡籌集了約1.62億美元，該公司今年將向中東客戶運送其第一台Cubefab，目標是到2025年使晶圓廠投入使用。

「關閉供應鏈循環的能力非常重要，」該公司的聯合創始人兼執行長馬修·普特曼（Matthew Putman）說。 “你可以把晶片送到你需要的地方。”

隨著全球晶片製造能力達到極限，建造新生產設施的競賽正在進行中。製造晶片的製造廠或晶圓廠是大型設施，需要數年、數十億美元和數百英畝或更多英畝的土地才能建造。

Nanotronics的Cubefabs可以坐落在兩英畝（約1715平方米）的土地上，可能代表了一種快速啟動晶片製造的方式- 特別是在美國，美國正在花費數十億美元來支持國內製造業並保障其晶片供應。該公司以及已經獲得在美國建造晶片工廠資金的晶片製造商，可能成為近530億美元《晶片法案》資金的受益者。

建成後，Cubefabs可能成為美國第一家生產用於商業用途的半導體的預製晶圓廠。「你可以用相對較少的成本和時間建造一個小型晶圓廠，」Forrester分析師Glenn O’Donnell說。

普特曼說，較小的晶片晶圓廠也使研究機構、大學和公司能夠將晶片製造放在手邊。

雖然Nanotronics尚未獲得美國客戶，但所有設計和科學工作都在其位於布魯克林海軍造船廠的總部進行，這是一座擁有近70英尺天花板的建築群，建於內戰末期，用於造船。

Nanotronics於2010年由Putman和他的父親John在俄亥俄州創立，開始製造人工智慧驅動的顯微鏡和機器人技術，可以掃描和發現航空航天、汽車和半導體設備中的缺陷。該公司表示，該檢測系統佔其業務的大部分，並有超過200個客戶安裝。

普特曼說，2020 年，Nanotronics 從New Lab海軍造船廠的共享跨學科空間新實驗室搬到了自己的45,000 平方英尺建築20 號樓，由總部位於紐約的建築公司Rogers Partners 用預製部件進行改造。

該公司表示，該建築仍然包含其造船時代的橫梁，曾經用於用鐵包層裝甲船舶，並為船舶和潛艇移動大型機械加工零件。

Nanotronics晶圓廠是為製造特定的功率晶片而設計的，而不是先進的圖形處理單元（GPU）和其他微處理器，這些微處理器是由大型晶圓廠台積電製造的。

Putman說，首先，Cubefabs將主要製造用於資料中心電力路由的交換器- 這是保持人工智慧設施中電力流動所必需的- 以及電動汽車的電源逆變器。

這種晶片就像半導體的“醜陋的繼子”，Forrester的O’Donnell說。他說，它們很受歡迎，有一系列的應用，但沒有像微處理器或GPU那樣受到關注。

Putman說，Nanotronics晶圓廠面積約為1,715平方米，四個獨立的晶圓廠組成了一個Cubefab，當它被安排在一個四葉草中時，有一個服務立方體- 該立方體設有行政辦公室，員工區域和公用事業入口點。一個完整的四晶圓廠Cubefab 面積為7,510 平方米，需要多達10 英畝的土地。

每個Nanotronics晶圓廠都有兩個所謂的無塵室，即製造過程中的無塵空間，耗資約2000萬美元。 Nanotronics說，一個無塵室大約是172平方米，由塗層鋁等靜電放電保護材料製成。模組化晶圓廠大部分是結構鋼管和波紋鋼包層，可以安裝在平闆卡車或40 英尺貨櫃上。

中央服務多維資料集包含少量可執行基於AI 的軟體的NVIDIA GPU。「從半導體晶片本身的生長到封裝，這一切都在這些晶圓廠中完成，」普特曼說。

普特曼說，人工智慧是Cubefab營運的關鍵部分，它使許多複雜的製程工程自動化，而這些工程需要一百名左右的高技能工人。 「我們可以將Cubefab放在沒有半導體基礎設施的地區，並啟動並運行。

由於人工智慧，一個晶圓廠可以被丟棄在新的位置，並由三十多名只有工廠經驗的工人運作。該公司表示，一個四晶圓廠的工廠將需要多達174名工人。

人工智慧能夠動態地審查製造過程，並在此過程中對溫度和其他因素進行校正。 「當晶圓被生產出來時，」他說，「上面沒有缺陷。

晶片本身是由碳化矽和氧化鎵等材料組合而成的，氧化鎵是一種半導體材料，可以在微晶片中進行圖案化，但尚未在商業規模上這樣做。普特曼說，現在的關鍵區別在於，人工智慧已經成熟，可以「閉環」生產基於氧化鎵的晶片。

麥肯錫高級合夥人比爾懷斯曼（Bill Wiseman）表示，雖然預製方法在台灣和韓國的晶圓廠建設中很常見，但在美國並不常見，因為在美國，晶圓廠往往是客製化的，節省的勞動力通常被物流成本所抵消。波士頓顧問集團董事總經理兼合夥人Gaurav Tembey表示，對於目前建造的大多數晶圓廠來說，建築成本僅佔總成本的20%左右。

儘管如此，選址仍然具有挑戰性。 Forrester 的O’Donnell 表示，有將化學品引入現場環境的問題，要求客戶遵守當地法規。

Nanotronics首席營運長詹姆斯威廉斯（James Williams）表示，該公司已指導客戶為Cubefab選擇最佳位置，那裡的電力和水供應穩定。 Cubefab 平均每天需要800 加侖的水。單一晶圓廠使用2.7兆瓦的電力，四個晶圓廠需要8.7兆瓦的電力。

在運送這些零件並為當地操作員提供初步培訓後，普特曼表示，客戶向Nanotronics支付費用，以使用其硬體和基於人工智慧的軟體。該公司表示，其人工智慧套件的成本為40萬至300萬美元，具體取決於感測器流的數量和數據量。該公司還與客戶採用收入分享模式，並專注於將Cubefabs投放到非洲和全球南方。

「我喜歡對Cubefab 中可以製造的所有東西抱有遠大的夢想，」普特曼說，「作為未來生產方式的典範。