前言：

隨著晶體管變得越來(lái)越細(xì)小，臺(tái)積電采用新工藝技術(shù)上的速度也變慢了，以往大概每?jī)赡昃蜁?huì)進(jìn)入一個(gè)新的制程節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在則要等更長(zhǎng)的時(shí)間。

為了滿足其所有客戶的需求，臺(tái)積電不得不繼續(xù)提供其制造工藝的半節(jié)點(diǎn)、增強(qiáng)和專(zhuān)業(yè)版本。

臺(tái)積電積極奔赴下一代工藝節(jié)點(diǎn)

臺(tái)積電在過(guò)去 20 年左右的成功很大程度上取決于該公司能夠提供一種新的制造技術(shù)，每年都會(huì)改進(jìn) PPA（功率、性能、面積），并每 18 至 24 個(gè)月推出一個(gè)全新的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保持可預(yù)測(cè)的高水平產(chǎn)量。

但隨著現(xiàn)代制造工藝的復(fù)雜性達(dá)到前所未有的水平，在保持可預(yù)測(cè)的產(chǎn)量和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)原則的同時(shí)保持創(chuàng)新步伐變得越來(lái)越困難。

眾所周知，臺(tái)積電和三星電子現(xiàn)在的主力芯片產(chǎn)品都是采用的5nm制程工藝技術(shù)，當(dāng)然還有大量的使用的是7nm制程技術(shù)。而無(wú)論是蘋(píng)果公司還是三星電子的手機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)大量使用了5nm制程的產(chǎn)品。

在臺(tái)積電第一季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上表示，正全力以赴地開(kāi)發(fā)下一代工藝節(jié)點(diǎn)。計(jì)劃在今年晚些時(shí)候?qū)⑼懂a(chǎn)首批 3nm工藝，有了臺(tái)積電的N3 節(jié)點(diǎn)，N5（5 納米級(jí)）爬坡和 N3（3 納米級(jí)）爬坡之間的差距將增加到 2．5 年左右，這可能會(huì)給代工廠的主要客戶蘋(píng)果帶來(lái)一些挑戰(zhàn)。

同時(shí)，N2的節(jié)奏將延長(zhǎng)至三年左右，這在很大程度上意味著臺(tái)積電節(jié)點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。

引入改進(jìn)的3nm節(jié)點(diǎn)

臺(tái)積電的 N3 將在 N5 的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全節(jié)點(diǎn)改進(jìn)，包括提高 10％ ～ 15％ 的性能、降低 25％ ～ 30％ 的功率以及高達(dá) 1．7 倍的邏輯晶體管密度。為此，它將使用超過(guò) 14 個(gè)極紫外 （EUV） 光刻層（N5 使用多達(dá) 14 個(gè)，預(yù)計(jì) N3 將使用更多），并將為深紫外光刻 （DUV） 層引入某些新的設(shè)計(jì)規(guī)則。

臺(tái)積電將在下半年開(kāi)始使用其 N3 節(jié)點(diǎn)增加芯片的生產(chǎn)，并將在 2023 年初向一個(gè)（或多個(gè)）客戶交付第一批商用芯片，屆時(shí)它將獲得第一筆 N3 收入。

雖然臺(tái)積電的 N3 工藝技術(shù)專(zhuān)為高性能計(jì)算（臺(tái)積電用來(lái)描述 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)）和智能手機(jī)而設(shè)計(jì)，但有證據(jù)表明該節(jié)點(diǎn)具有相當(dāng)狹窄的工藝窗口，這將使芯片開(kāi)發(fā)人員難以達(dá)到所需的規(guī)格。這是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗黾恿耸找鏁r(shí)間并最終降低了利潤(rùn)率。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，臺(tái)積電開(kāi)發(fā)了 N3E 版本的技術(shù)，該技術(shù) 擴(kuò)大了工藝窗口并提供了對(duì) N5 的改進(jìn)。

N3工藝的效果會(huì)如何

今年下半年，臺(tái)積電將把N3工藝投入生產(chǎn)。臺(tái)積電預(yù)測(cè)，HPC（高性能計(jì)算）將是其今年增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。上一季度HPC產(chǎn)生了41％的收入，僅比智能手機(jī)產(chǎn)生的40％略高。物聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)排在第三和第四位，分別創(chuàng)造了8％和5％的收入。

臺(tái)積電多次強(qiáng)調(diào)3nm制程將于2022下半年正式量產(chǎn)。而作為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的韓國(guó)三星也在積極加快3nm量產(chǎn)進(jìn)程。三星此前表示，采用GAA 架構(gòu)的3nm制程技術(shù)已正式流片（Tape Out）。三星3nm制程流片是與新思科技合作，加速為GAA 架構(gòu)的生產(chǎn)流程提供高度優(yōu)化參考方法。

三星3nm制程不同于臺(tái)積電或英特爾的FinFET架構(gòu)，而是GAA架構(gòu)，三星需要新設(shè)計(jì)和認(rèn)證工具，因此采用新思科技的Fusion DesignPlatform。制程技術(shù)的物理設(shè)計(jì)套件（PDK）已在2019年5 月發(fā)布，并2020 年通過(guò)制程技術(shù)認(rèn)證。

為了穩(wěn)妥，臺(tái)積電繼續(xù)沿用FinFET晶體管技術(shù)，三星兵出險(xiǎn)招，采用更先進(jìn)的GAA晶體管技術(shù)，希望能夠在技術(shù)上超越臺(tái)積電，但是出品率有多高也非常關(guān)鍵。

預(yù)計(jì)2026年出現(xiàn)2nm芯片

臺(tái)積電在 2020 年 8 月首次談及 N2 時(shí)，并未透露有關(guān)技術(shù)或其時(shí)間表的許多細(xì)節(jié)，但表示將建立一個(gè)位于臺(tái)灣新竹縣寶山附近的全新工廠，用于該節(jié)點(diǎn)。

臺(tái)積電預(yù)計(jì)在 2024 年底開(kāi)始使用其 N2 技術(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，然后在 2025 年底啟動(dòng) HVM，這意味著 2022 年第三季度的初始 N3 量產(chǎn)與 2025 年第四季度的初始 N2 量產(chǎn)之間的差距約為三年?！暗侥壳盀橹梗覀?cè)?N2 方面的進(jìn)展正在走上正軌，”魏哲家說(shuō)，“2024年底，N2將進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)；2025年，它將投產(chǎn)，可能接近年底。那是我們的日程安排。”

考慮到現(xiàn)代芯片的生產(chǎn)周期，我們可以肯定地說(shuō)，臺(tái)積電制造的第一批 N2 芯片將在 2026 年初到達(dá)消費(fèi)設(shè)備。

結(jié)尾：

顯然，臺(tái)積電的全新工藝開(kāi)發(fā)和加速節(jié)奏已經(jīng)增加到 N3 的兩年半，N2 將增加到三年，這可能被其主要客戶認(rèn)為是一個(gè)重大放緩。

同時(shí)，N3E 的潛在拉入是一個(gè)好兆頭，表明該公司可以相當(dāng)快地實(shí)現(xiàn)其節(jié)點(diǎn)內(nèi)的發(fā)展。隨著臺(tái)積電三年的新節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)周期，未來(lái)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)進(jìn)步對(duì)公司及其客戶來(lái)說(shuō)將比現(xiàn)在重要得多。

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