半導(dǎo)體的3nm工藝研發(fā)制作為什么提前啟動(dòng)了

過去幾年，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌。一方面，中國(guó)半導(dǎo)體異軍突起。另一方面，全球產(chǎn)業(yè)面臨超級(jí)周期，加上人工智能等新興應(yīng)用的崛起，全球半導(dǎo)體行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈。而在芯片代工市場(chǎng)，我們不得不說到臺(tái)積電、三星和聯(lián)發(fā)科。但目前，臺(tái)積電占據(jù)全球晶圓代工市場(chǎng)大約60%的份額，在7nm工藝節(jié)點(diǎn)幾乎壟斷了目前所有芯片代工訂單。

這要?dú)w根于臺(tái)積電的積極政策，近兩年，臺(tái)積電動(dòng)作相當(dāng)迅速，此前有媒體透露，臺(tái)積電將于2020年第2季初量產(chǎn)的5納米制程，已經(jīng)獲得蘋果、華為、高通等企業(yè)的訂單。近日更是傳出其即將提前啟動(dòng)3納米制程，令業(yè)界驚訝。

據(jù)悉，臺(tái)積電3納米晶圓廠原計(jì)劃于明年7月啟動(dòng)，近日臺(tái)積電已經(jīng)向當(dāng)局發(fā)出提前啟動(dòng)的訊號(hào)，預(yù)計(jì)將于年底前完成交割事宜。據(jù)TPU報(bào)道，臺(tái)積電已在中國(guó)***南部科技園獲得了30公頃土地，來加快3納米晶圓廠的建設(shè)，預(yù)計(jì)在2023年開始大規(guī)模生產(chǎn)3nm制程的芯片。但這一消息沒有得到臺(tái)積電方面證實(shí)。

目前來看，臺(tái)積電在7納米制程技術(shù)與良率一直領(lǐng)先對(duì)手。據(jù)悉，6納米制程計(jì)劃在2020年第1季進(jìn)入試產(chǎn)，第2季初量產(chǎn)5納米制程，而在市場(chǎng)預(yù)期看好5G手機(jī)、AI等需求的帶動(dòng)下，高需求的態(tài)勢(shì)將持續(xù)到2021年甚至更長(zhǎng)。

目前，盡管3nm工藝并非正式啟動(dòng)，但臺(tái)積電表示，3nm絕不僅僅是5nm簡(jiǎn)單的更新?lián)Q代，而是會(huì)采取一種全新的工藝，同時(shí)也會(huì)使用深紫外（DUV）和極紫外（EUV）光刻設(shè)備，并且采用更多的EUV層。

目前，智能手機(jī)中芯片的主要代工都是在臺(tái)積電上，因?yàn)槟壳芭_(tái)積電在7nm工藝上比較成熟。三星方面雖然在7nm節(jié)點(diǎn)上落后了臺(tái)積電，但三星表態(tài)他們的3nm工藝要早于臺(tái)積電。三星晶圓代工業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Eun Seung Jung此前也表示，三星已經(jīng)完成了3nm工藝技術(shù)的性能驗(yàn)證，并且在進(jìn)一步完善該工藝，目標(biāo)是在2020年大規(guī)模量產(chǎn)。

那么，芯片工藝從目前的7nm升級(jí)到3nm后，到底有多大提升呢？我們知道，芯片是由很多的晶體管組成的，制程多少則是代表晶體管的尺寸，比如7nm工藝則代表晶體管是7nm長(zhǎng)的，一般來說，制程越先進(jìn)，晶體管越小。

具體情況就是：當(dāng)芯片面積大小相同時(shí)，制造越先進(jìn)，芯片中塞進(jìn)去的晶體管就越多，性能變強(qiáng)；而如果在同樣數(shù)量的晶體管前提下，制程越先進(jìn)，則芯片面積會(huì)變小，能耗變小。但一般而言，芯片制程越先進(jìn)時(shí)，芯片會(huì)朝以上兩個(gè)方向同時(shí)發(fā)展，即晶體管數(shù)會(huì)變多，同時(shí)芯片面積也會(huì)適當(dāng)變小一點(diǎn)點(diǎn)，然后性能變強(qiáng)，能耗變小。