台积电拿下决定性战争

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在2nm工艺制程的决战上,台积电又一次跑到了前面。

梦幻的台积电拿下决定性战役的视图

12月6日,据中国台湾媒体《经济日报》报导,台积电已在新竹县的宝山工厂完结2nm制程晶圆的试出产作业。 据悉,此次试出产的良品率高达60%,大幅逾越了公司内部的预期方针。

值得一提的是,依照台积电董事长魏哲家曾在三季度法说会上的表态,2nm制程的市场需求巨大,客户订单未来或许会多于3nm制程。

从现在已知信息来看,台积电现已规划了新竹、高雄两地的至少四座工厂用于2nm制程的出产,在满产状态下,四座工厂在2026年年头的2nm总产能将达12万片晶圆。

在三星工艺开发受挫,英特尔代工事务出路未卜的布景下,台积电在芯片代工职业中,现已获得压倒性优势。

道路押对了

自芯片代工职业进入先进制程后,2nm的节点就被遍及认为是“决战节点”。

它的特殊性在于,曩昔各家早已称心如意的“FinFET架构”在这个标准下现已开端失效,CMOS器材与生俱来的“沟道效应”又一次被露出出来。

这儿需求弥补一个知识点:咱们常说的14nm、7nm工艺节点实践指的是晶体管导电沟道的长度(由于沟道长度不容易被观测,业界通常用愈加直观且挨近的栅极长度代指工艺节点)。

CMOS器材功用越杂乱,晶体管的密度就会越大,这就必定需求沟道长度越来越小。可问题是,跟着沟道长度的缩短,沟道管中的源极和漏极的间隔也会越来越短,因而栅极很难再确保对沟道的控制能力,也意味着栅极电压夹断沟道的难度变大,即发生短沟道效应,然后呈现严峻的电流走漏。

为了处理这个问题,华人科学家胡正明在1999年提出了“鳍式场效应晶体管”架构,也便是FinFET。在这个结构中,栅栏被规划成了相似鱼鳍状的3D结构,能够让晶体管沟道长度削减的一起,大幅削减电流走漏的问题。

FinFET架构的呈现,让摩尔定律被续命将近20年,直到进入5nm工艺制程后,该架构也开端逐步失效。

由此,GAAFET架构又被提出来。与前者比较,GAAFET架构适当于将栅极的鳍片旋转90°,然后再在笔直方向上分成了多条鳍片,来添加其与沟道的触摸面积。

简洁的台积电拿下决定性战役的照片

FinFET架构与GAA架构的差异,三星半导体代工论坛

这条技能道路得到了业界的广泛认可,但却让代工难度呈指数级上升。

因而,当台积电在开发3nm工艺制程时,并没有急于改用GAAFET架构,而是持续挑选在FinFET结构上缝缝补补。应该说,台积电的技能仍是十分过硬的,从苹果的A17芯片算起,曩昔两年一切运用台积电3nm工艺代工的芯片都没有呈现显着的发热或是高功耗的问题。

与此一起,由于FinFET工艺十分老练,台积电一切从事3nm代工的产线,其良率都能到达80%以上,乃至迫临90%。

比较于台积电的保存,三星则挑选了“一步到位”,直接在3nm工艺节点上就改用GAAFET架构。但由于开发难度过大且时刻急迫,其3nm试出产的良率缺乏20%,底子无法满意量产需求。

这也直接导致了,台积电简直包办了全球的3nm芯片产能,其三季度财报显现,台积电期内的营收到达235.04亿美元,同比增加36.27%;净利润到达100.63亿美元,同比增加50.18%。

在3nm工艺代工赚得盘满钵满后,台积电在2nm工艺上的开发愈加挥洒自如。这也很好解说了,为什么让三星跌跟头GAAFET架构,台积电在试出产时,乃至能够拿出优于预期的体现。

台积电还有对手吗?

依照台积电此前发布的道路图,在相同功耗下,选用N2工艺的芯片在功能上将比N3E(第二代3nm工艺)进步10%-15%。

尽管听起来进步有限,但台积电也提到过,在相同功能下,N2工艺的芯片将比N3E功耗下降25%-30%,这关于消费电子芯片厂商,尤其是SoC的规划厂商,吸引力无疑是巨大的。

不过,2nm工艺的代工价格大概率也会十分贵,并且是一般顾客都能感知到的贵。

依据中国台湾媒体的猜测,台积电2nm单片晶圆的代工价格或许会高达3万美元,比较之下,4nm工艺单片晶圆的价格为1.5万美元,3nm工艺单片晶圆的价格为1.85万美元。

温暖的台积电拿下决定性战役的照片

这还没有考虑到芯片规划厂商的研制及流片本钱。曩昔在28nm年代,芯片研制费用大概是5000万美元,推进到16nm时则被提到到1亿美元,再到5nm时,这项费用现已到达5.5亿美元。

估计2nm芯片的研制费用,或许高达数十亿美元。能够预见的是,这些本钱终将转移到顾客头上。

2nm芯片的价格如此昂扬,一方面是由于各个环节的本钱都在上升,另一方面也是由于台积电在芯片代工职业中,现已构成了事实上的独占。

仅在本年,台积电便两次进步其代工费用,不仅是对3nm工艺制程,乃至早已老练、本钱理应下降的5nm工艺制程的价格亦被进步4%-10%。

那么在进入2nm工艺年代后,职业界还有能掣肘台积电的力气吗?

三星电子方面,这家公司在3nm工艺制程上跌了个大跟头后,立志要在2nm工艺制程上完结追逐。此前业界就有风闻称,三星电子现已有暂停3nm工艺开发,全力“All in”2nm工艺的方案。

考虑到其坐落华城的S3产线,在还未正式量产3nm晶圆前,就开端方案将设备晋级为2nm工艺的配套设备,这种说法或许并非空穴来风。

但依照三星电子的规划,其2nm产能至少要到2027年才干量产。

另一边的英特尔,尽管现已完结18A工艺(等效2nm)的试出产作业,但被曝良率过低,且公司正处于动乱期,量产时刻也是遥遥无期。

以此来看,在2nm工艺制程的开发上,台积电的竞争对手现在仍难以望其项背,而关于下流厂商来说,未来适当长的一段时刻内,只能静静接受台积电的加价。

来历:凤凰网

(来历:大象新闻)

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