臺(tái)積電技術(shù)路線圖：2納米3納米工藝將按時(shí)推出

4月27日消息，臺(tái)積電近期更新了其制程工藝路線圖，稱(chēng)其4納米工藝芯片將在2021年底進(jìn)入“風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)”階段，并于2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；3納米產(chǎn)品預(yù)計(jì)在2022年下半年投產(chǎn)， 2納米工藝正在開(kāi)發(fā)中

在產(chǎn)能方面，沒(méi)有任何競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手能威脅到臺(tái)積電的主導(dǎo)地位，而且未來(lái)幾年內(nèi)也不會(huì)。至于制造技術(shù)，臺(tái)積電最近重申，它有信心其2納米（N2）、3納米（N3）和4納米（N4）工藝將按時(shí)推出，并保持比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更先進(jìn)節(jié)點(diǎn)工藝領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

今年早些時(shí)候，臺(tái)積電將2021年的資本支出預(yù)算大幅提高到250億至280億美元，最近更是追加到300億美元左右。這是臺(tái)積電未來(lái)三年增加產(chǎn)能和研發(fā)投入計(jì)劃的一部分，該公司計(jì)劃三年總共投資1000億美元。

在臺(tái)積電今年300億美元的資本預(yù)算中，約80%將用于擴(kuò)大先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)能，如3納米、4納米、5納米、6納米以及7納米芯片。華興證券分析師認(rèn)為，到今年年底，先進(jìn)節(jié)點(diǎn)上的大部分資金將用于將臺(tái)積電的5納米產(chǎn)能擴(kuò)大到每月11萬(wàn)至12萬(wàn)片晶圓。

與此同時(shí)，臺(tái)積電表示，其資本支出的10%將用于先進(jìn)的封裝和掩模制造，另外10%將用于支持專(zhuān)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，包括成熟節(jié)點(diǎn)的定制版本。

臺(tái)積電最近提高資本支出的舉措是在英特爾宣布其IDM 2.0戰(zhàn)略(涉及內(nèi)部生產(chǎn)、外包和代工運(yùn)營(yíng))之后做出的，并在很大程度上重申了該公司在競(jìng)爭(zhēng)加劇之際對(duì)短期和長(zhǎng)期未來(lái)的信心。

臺(tái)積電總裁兼首席執(zhí)行官魏哲家在最近與分析師和投資者的電話會(huì)議上表示：“作為一家領(lǐng)先的晶圓代工企業(yè)，臺(tái)積電在成立30多年的歷史中從未缺乏競(jìng)爭(zhēng)，但我們知道如何競(jìng)爭(zhēng)。我們將繼續(xù)專(zhuān)注于提供領(lǐng)先的技術(shù)、卓越的制造服務(wù)，并贏得客戶的信任。其中，贏得客戶信任是相當(dāng)重要的，因?yàn)槲覀儧](méi)有與客戶競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)部產(chǎn)品。”

N5工藝贏得客戶信賴(lài)

臺(tái)積電是2020年中期第一家開(kāi)始使用其N(xiāo)5工藝技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模芯片制造(HVM)的公司。最初，該節(jié)點(diǎn)僅用于為臺(tái)積電的最重要客戶服務(wù)，即蘋(píng)果和海思。如今，隨著更多客戶已經(jīng)準(zhǔn)備好各自的N5規(guī)格芯片設(shè)計(jì)，因此該節(jié)點(diǎn)的采用正在增長(zhǎng)。與此同時(shí)，臺(tái)積電表示，計(jì)劃使用N5系列技術(shù)(包括N5、N5P和N4)的客戶比幾個(gè)月前預(yù)計(jì)的要多。

魏哲家說(shuō)：“N5已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)的第二個(gè)年頭，產(chǎn)量比我們最初的計(jì)劃要高。在智能手機(jī)和高性能計(jì)算（HPC）應(yīng)用的推動(dòng)下，N5的需求繼續(xù)強(qiáng)勁，我們預(yù)計(jì)2021年N5將貢獻(xiàn)晶圓收入的20%左右。事實(shí)上，我們看到N5和N3的客戶越來(lái)越多。需求如此之高，我們必須準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)的準(zhǔn)備?！?/span>

對(duì)于臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，HPC應(yīng)用包括許多不同類(lèi)型的產(chǎn)品，比如AI加速器、CPU、GPU、FPGA、NPU和視頻游戲SoC等。由于臺(tái)積電只是代工制造商，不會(huì)透露它使用哪種節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的產(chǎn)品，但N5在HPC領(lǐng)域的采用率正在增長(zhǎng)這一事實(shí)非常重要。

魏哲家表示：“我們預(yù)計(jì)，在智能手機(jī)和HPC應(yīng)用需求強(qiáng)勁的推動(dòng)下，未來(lái)幾年對(duì)我們N5系列的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。我們預(yù)計(jì)HPC不僅會(huì)在第一波增長(zhǎng)中出現(xiàn)，實(shí)際上還會(huì)在更多的需求波中出現(xiàn)，以支持我們未來(lái)領(lǐng)先的N5節(jié)點(diǎn)?！?/span>

臺(tái)積電N5在尖端技術(shù)采用者中的市場(chǎng)份額正在增加，這并不特別令人驚訝。華興資本分析師估計(jì)，臺(tái)積電N5的晶體管密度約為每平方毫米1.7億個(gè)晶體管，這將使其成為當(dāng)今可用密度最高的技術(shù)。相比之下，三星電子的5LPE每平方毫米可以容納大約1.25億到1.3億個(gè)晶體管，而英特爾的10納米節(jié)點(diǎn)晶體管密度大約為每平方毫米1億個(gè)。

在接下來(lái)的幾周里，臺(tái)積電將開(kāi)始使用其名為N5P的N5改進(jìn)技術(shù)性能增強(qiáng)版來(lái)制造芯片，該技術(shù)承諾將頻率提高至多5%，或?qū)⒐慕档椭炼?0%。N5P為客戶提供了一條無(wú)縫的遷移路徑，無(wú)需大量的工程資源投資或更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期，因此任何使用N5設(shè)計(jì)的用戶都可以使用N5P。例如，N5的早期采用者可以將他們的IP重新用于N5P芯片。

N4明年將投入量產(chǎn)

臺(tái)積電的N5系列技術(shù)還包括將在今年晚些時(shí)候進(jìn)入“風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)”階段，并將在2022年用于批量生產(chǎn)的N4工藝芯片。這項(xiàng)技術(shù)將提供比N5更多的PPA(功率、性能、面積)優(yōu)勢(shì)，但保持相同的設(shè)計(jì)規(guī)則、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施、SPICE模擬程序和IP。同時(shí)，由于N4進(jìn)一步擴(kuò)大了EUV光刻工具的使用范圍，它還減少了掩模數(shù)量、工藝步驟、風(fēng)險(xiǎn)和成本。

魏哲家說(shuō)：“N4將利用N5的強(qiáng)大基礎(chǔ)進(jìn)一步擴(kuò)大我們的5納米系列技術(shù)優(yōu)勢(shì)。N4是從N5直接遷移過(guò)來(lái)的，具有兼容的設(shè)計(jì)規(guī)則，同時(shí)為下一波5納米產(chǎn)品提供進(jìn)一步的性能、功率和密度增強(qiáng)。N4的目標(biāo)是今年下半年進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)階段，2022年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)?！?/span>

到2022年N4產(chǎn)品投入量產(chǎn)時(shí)，臺(tái)積電將擁有約兩年的N5經(jīng)驗(yàn)和三年的EUV經(jīng)驗(yàn)。因此，人們的預(yù)期是，其收益率將會(huì)很高。但是，即使N4被認(rèn)為是尖端的，它也不會(huì)是臺(tái)積電明年提供的最先進(jìn)制造技術(shù)。

N3將于2022年下半年亮相

2022年，臺(tái)積電將推出其全新的N3制造工藝，該工藝將繼續(xù)使用FinFET晶體管，但預(yù)計(jì)將提供一整套PPA改進(jìn)方案。特別是，與目前的N5工藝相比，臺(tái)積電的N3承諾將性能提高10%-15%，或者降低25%-30%的功耗。同時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，新節(jié)點(diǎn)還將使晶體管密度提高1.1到1.7倍

N3將進(jìn)一步增加EUV層的數(shù)量，但將繼續(xù)使用DUV光刻。此外，由于該技術(shù)始終在使用FinFET，它將不需要從頭開(kāi)始重新設(shè)計(jì)的新一代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具和開(kāi)發(fā)全新的IP，相對(duì)于三星基于GAAFET/MBCFET的3GAE，這可能更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

魏哲家表示：“N3將是我們繼N5之后的又一次全面節(jié)點(diǎn)跨越，它將使用FinFET晶體管結(jié)構(gòu)為我們的客戶提供最好的技術(shù)成熟度、性能和成本。我們的N3技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)展良好。與N5和N7相比，我們繼續(xù)看到N3的HPC和智能手機(jī)應(yīng)用客戶參與度要高得多?！?/span>

事實(shí)上，臺(tái)積電聲稱(chēng)客戶對(duì)N3的參與度越來(lái)越高，間接地表明了其對(duì)N3寄予了厚望。魏哲家說(shuō)：“N3的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)預(yù)計(jì)在2021年啟動(dòng)，量產(chǎn)目標(biāo)是在2022年下半年。我們的N3技術(shù)推出后，將成為PPA和晶體管技術(shù)中最先進(jìn)的代工技術(shù)。我們有信心，我們的N5和N3都將成為臺(tái)積電大規(guī)模和持久使用的節(jié)點(diǎn)工藝。”

超越N3

全柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GAAFET)仍是臺(tái)積電發(fā)展路線圖的重要組成部分。該公司預(yù)計(jì)將在其“后N3”技術(shù)(大概是N2)中使用全新的晶體管。事實(shí)上，臺(tái)積電正處于尋找下一代材料和晶體管結(jié)構(gòu)的階段，這些材料和晶體管結(jié)構(gòu)將在未來(lái)許多年內(nèi)使用。

臺(tái)積電在最近的年報(bào)中稱(chēng)：“對(duì)于先進(jìn)的CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體），臺(tái)積電的3納米和2納米CMOS節(jié)點(diǎn)在流水線上進(jìn)展順利?！贝送?，臺(tái)積電加強(qiáng)的探索性研發(fā)工作集中在2納米節(jié)點(diǎn)、3D晶體管、新存儲(chǔ)器和Low-R互連等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域正在為引入許多技術(shù)平臺(tái)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

值得注意的是，臺(tái)積電正在12號(hào)工廠擴(kuò)大研發(fā)能力，目前正在研發(fā)N3、N2和更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)。

有信心超越代工行業(yè)整體增長(zhǎng)率

總體而言，臺(tái)積電相信，其“大家的晶圓代工廠” (everyone's foundry)戰(zhàn)略將使其在規(guī)模、市場(chǎng)份額和銷(xiāo)售額方面進(jìn)一步增長(zhǎng)。該公司還預(yù)計(jì)，未來(lái)將保持其技術(shù)領(lǐng)先地位，這對(duì)其增長(zhǎng)至關(guān)重要。

臺(tái)積電首席財(cái)務(wù)官黃文德最近在與分析師和投資者的電話會(huì)議上表示：“我們現(xiàn)在預(yù)測(cè)，2021年全年，代工行業(yè)的增長(zhǎng)率約為16%。對(duì)于臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，我們有信心能夠超越晶圓代工行業(yè)的整體增長(zhǎng)，在2021年實(shí)現(xiàn)20%左右的增長(zhǎng)。”

該公司擁有強(qiáng)大的技術(shù)路線圖，并將繼續(xù)每年推出改進(jìn)的前沿節(jié)點(diǎn)，從而以可預(yù)測(cè)的節(jié)奏為客戶提供技術(shù)改進(jìn)。

臺(tái)積電知道如何與擁有尖端節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手以及專(zhuān)注于專(zhuān)業(yè)工藝技術(shù)的芯片制造商競(jìng)爭(zhēng)，因此它并不認(rèn)為英特爾代工服務(wù)(IFS)是直接的威脅，特別是因?yàn)楹笳咧饕劢褂诩舛撕拖冗M(jìn)的節(jié)點(diǎn)。

金融分析師普遍認(rèn)同臺(tái)積電的樂(lè)觀態(tài)度，主要是因?yàn)轭A(yù)計(jì)該公司的N3和N5節(jié)點(diǎn)將不會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提供類(lèi)似的晶體管密度和晶圓產(chǎn)能。

華興證券分析師表示：“繼英特爾今年3月宣布的晶圓代工業(yè)務(wù)回歸后，臺(tái)積電愿意從2021年開(kāi)始制定為期3年的1000億美元資本支出和研發(fā)投資計(jì)劃，這表明其有信心擴(kuò)大代工領(lǐng)導(dǎo)地位。我們認(rèn)為，隨著N3和N5的出現(xiàn)，臺(tái)積電的戰(zhàn)略價(jià)值也在上升：HPC和智能手機(jī)應(yīng)用的N5生產(chǎn)活動(dòng)強(qiáng)勁，同時(shí)與N5和N7在類(lèi)似階段相比，N3客戶的參與度更高。

來(lái)源：網(wǎng)易科技