相較三星延後推出 3 奈米製程,晶圓代工龍頭台積電也傳出可能延遲的消息。 台積電與三星傳出 3 奈米製程延遲推出,外界評估可讓處理器龍頭英特爾較緩解壓力。 英特爾 2021 年宣布重返晶圓代工市場,將與台積電、三星兩家廠商競爭,對手傳出延後推出先進製程,對時程相對落後的英特爾顯然是好消息。 雖然 3 奈米製程延後,但三星強調,更先進的 2 奈米製程技術將如期在 2025 年推出,並 2026 年開始大量生產產品。 三星表示,2 奈米製程技術將使晶片性能、能效及電子產品小型化繼續邁進,這也是三星第一次談到 2 奈米製程的量產時程。
台積電預計在竹科寶山二期興建Fab 20超大型晶圓廠,將成為2奈米生產重鎮。 台積電Fab 20廠區將分為第一期到第四期、共興建4座12吋晶圓廠,預計2024年下半年進入風險性試產,2025年進入量產。 台積電2奈米將首度採用奈米層片GAA電晶體架構,技術開發進度符合預期。 [3]台积电希望在从3nm到2nm时,能实现从FinFET到闸极全环晶体管(GAAFET)类型的转变。
2奈米製程: m 製程已突破,1nm 也沒問題
後面,基於 Foundry 模式的中立屬性,台積電獲得蘋果、高通、AMD(Advanced Micro Devices, 2奈米製程 AMD-US)這些有著競爭關係的客戶的長期訂單。 台積電的模式從而使得整個產業鏈能夠專注發揮自身的優勢,而台積電則把全部資源重點投入到先進製程工藝和生產工藝的改進升級上面。 台積電具有 MEMS、圖像感測器、嵌入式 NVM,RF、模擬、高電壓和 BCD 功率 IC 方面的廣泛產線投入。 同時,也在邏輯 IC 技術基礎上,加上先進的 ULL & SRAM、RF & Analog 以及 eNVM 技術,以實現低功耗及模擬技術的提升。
台積電在新製程上的進展,將為新一代晶片的速度效能提升 30~40% ,功耗則將降低 20~30% ,相應的,新製程的研發成本將高達 5 億美元,相較於 28nm 工藝的 0.6 億美元的成本,確實是直線上升。 現在,台積電依靠在 EUV 微顯影技術和奈米片堆疊關鍵技術上的累積,使得 2nm 製程的開發良率提升進度超出預期。 不過,隨著電晶體尺度向 5nm 2奈米製程 甚至 3nm 邁進, FinFET 本身的尺寸已經縮小至極限後,無論是鰭片距離、短通道效應、還是漏電和材料極限也使得電晶體製造變得難以完成。 2奈米製程 洞悉到FinFET的極限之後,晶圓製造業者們當然就開始著手進行相關的研究布局,以因應未來的先進製程服務之爭。 但說白了,現在市場上也就只剩下三星和台積兩家公司有能力進行實際的量產,所以目前若要尋求3nm以下的晶片製造服務,就是一個非T及S的局。
2奈米製程: 先進封裝火熱 助攻台鏈
晶片另一個新技術就是 2奈米製程 IBM 的內部空間乾燥製程,有助奈米片開發。 且晶片廣泛使用 EUV 技術,例如晶片過程前端圖案化 EUV,不僅中間和後端。 這技術最終可讓製造 2 奈米晶片步驟比 7 奈米少,促進晶圓廠發展,也可降低部分成品晶圓成本。 台積電創辦人張忠謀另闢蹊徑地拆解出 “ 後端製造 ” 這一個環節,開啟了「代工廠模式」。 這一產業垂直化分工帶動了一批晶片設計公司的出現,也為台積電的專注製造工藝的發展提供了生存機會。 從創立之初,台積電不僅避免了和英特爾的正面競爭,而且還獲得英特爾的第一筆訂單和工藝技術的指導。
三星原本計劃今年開始 3 奈米製程生產處理速度更快、能效更高的晶片,但 6 日三星在「Samsung Foundry Forum」表示,轉移到全新製造技術的難度很高,3 奈米製程將在 2022 上半年推出。 已知三星晶圓代工客戶包括手機晶片廠商高通、伺服器處理器設計廠商 IBM 、GPU 大廠輝達及三星自家晶片產品。 台積電表示,2奈米製程將採用奈米片電晶體架構,使其效能及功耗效率提升一個世代,協助台積電客戶實現下一代產品的創新。 除了行動運算的基本版本,2奈米技術平台亦涵蓋高效能版本及完備的小晶片整合解決方案,台積電預計2奈米將2025年開始量產。
2奈米製程: 台積電 2 奈米製程採奈米片 Nanosheet 技術,與英特爾/三星競爭
凌陽由於是老字號IC設計廠,因此矽智財(IP)數量龐大,在近幾年推出IC設計服務之後,又再度傳出好消息。 凌陽今日在法說會中表示,目前正與掃地機器人客戶共同開發相關晶片,主要採用12奈米製程,當前驗證狀況相當順利,力拼能在下半年開始量產出貨。 《EEtimes》報告討論台積電未來計畫,今年底開始 3 奈米量產,確認 3 奈米製程不會採用奈米片技術。 奈米片是種環繞柵極 (GAA) 晶體管,有浮動晶體管鰭、柵極圍繞故得名。
台積電預估寶山廠將是台積電 2 奈米製程首選,還將在台中建設第二座 2 奈米廠。 新竹 Fab 20 將分階段建設,且 2021 年購買土地時管理層就已確認。 外媒 Wccftech 報導,台積電將於 2025 年量產 2 奈米 (N2) 製程,與預定時程一致,高層也多次在財報會議透露 2 奈米量產時間。 市場消息指台積電計劃續推 N2P 新 2 奈米製程,為 N2 後一年內投產。
2奈米製程: 台積2奈米落地高雄 關鍵在提前交地
第一次關鍵抉擇是 2003 年,台積電拒絕 IBM(IBM-US)新開發的銅製程工藝,用自研的技術來打破了 IBM 的技術箝制。 2004 年,台積電拿下全球一半的晶片代工訂單,位列半導體產業規模前十。 勤業眾信聯合會計師事務在其《2023全球高科技、媒體及電信產業趨勢預測》指出,2023年需特別關注的趨勢之一,是AI設計未來晶片。 他們預測,2023年全球半導體市場產值將達到6,600億美元。
從上圖可見,IBM 新型 2 奈米晶片採用奈米片堆疊的電晶體,有時也稱為 gate all around 或 GAA 電晶體。 GAA 製程工藝的出現,相當於又給摩爾定律續命 5 年左右。 摩爾定律指的是,每 18~24 個月,積體電路上可容納的元件數目便會增加一倍,晶片的性能也會隨之翻一倍。
2奈米製程: 相關連結
(中央社記者林巧璉高雄9日電)台積電高雄建廠計畫一波三折,原先規劃於高雄建2座廠,包括7奈米及28奈米廠,但因應市場需求調整,目前高雄廠確定導入先進的2奈米製程,高市經發局將在14日舉辦環差說明會。 三星已在進行 GAA 技術 3 奈米製程,似乎會使三星處於領先地位。 台積電在高雄楠梓投資2奈米製程,將帶動供應鏈廠商進駐,因應產業用地需求增,經濟部表示,規劃將永達技術學院仁武校區轉型為產業用地,成為私校退場後轉型為製造型園區的首例,最快2025年啟用。
台積電近年研發費用佔營收費用 8%~9%,營收逐年增加,研發費用也增多。 對三星而言,如果真為 IBM 代工,那或許可為三星技術追趕台積電打下基礎。 台積電 5 奈米晶片每平方公釐約 1.73 億個電晶體,三星 5 奈米晶片每平方公釐約有 1.27 億個電晶體管。 這樣對比,IBM 2 奈米電晶體管密度達台積電 5 奈米 2 倍。 英特爾 7 奈米電晶體管密度超越台積電 5 奈米,也超過三星 7 奈米,因此業界人士表示 IBM 2 奈米晶片規格強於台積電 3 奈米。 80 年代末,台積電創立之初,原本是未來抓住美國 “ 拆解 ” 了日本半導體產業後的產業轉移的機會,但如果採用原有設計、製造和封裝一體化的 IDM 模式,將根本無法與歐美廠商競爭,也沒有那麼雄厚的資金支持。
2奈米製程: 台積電 2 奈米 2025 年按時推出,之後就是 N2P 製程
目前台積電和三星正在生產 5 奈米晶片,英特爾致力 7 奈米晶片技術。 按投產進度來看,台積電計劃年底開工投產 4 奈米晶片,大量生產要等到 2022 年;3 奈米晶片技術投產進程預計更晚,要到 2022 下半年;2 奈米晶片技術更處於相對早期開發階段。 畢竟,在台積電 30 多年的崛起之路上,始終橫亙著英特爾(Intel, INTC-US)這樣的 IDM 整合元件老前輩及三星這個強勁的同業老對手,台積電必須在一次次的挑戰中走對路、押對注,才能有幸活下來。
- 台積電研發出了20nmFinFET製程後,將其更名為16nm製程;比較Apple A9晶片的表現,台積電16nm的省電性,確實明顯優於三星的14nm。
- 三星已在 3 奈米製程轉向奈米線 (Nanowire) 製程,並宣布上半年量產。
- 雖然台積電對此刻意保持低調,也未宣布 2 奈米將採用何種製程技術。
- 雖然 3 奈米製程延後,但三星強調,更先進的 2 奈米製程技術將如期在 2025 年推出,並 2026 年開始大量生產產品。
- 台積電能夠取得領先工藝製程的根本原因在於,其率先創立的專門專注於晶片製造的代工廠(Foundry)模式。
- 消息人士透露,因應AI(人工智慧)浪潮,台積電改變高雄建廠計畫,由原先的成熟製程改為更先進的二奈米製程,讓先進製程同步在南北推進。
三星公佈消息時引起轟動,畢竟英特爾 10 奈米還沒量產,三星 3 奈米就要來了。 相比三星,台積電切入 GAA 製程較晚,雖然這與台積電本身 FinFET 巨大成功有一定的關係,但可能更多原因在於若採用新製程,從決定採用到最終實現量產,需要耗費較長時間。 關於 3 奈米製程,業界表示將於今年試產,2022 年量產大概率可以量產。 2020 年 9 月,經濟日報曾報導,台積電宣布 2 奈米製程獲得了重大突破,當時供應鏈預計 2023 下半年可望進入風險性試產,2024 年正式量產。 但走到現在,也就是4nm和3nm這個關口,FinFET的微縮之路終究來到了盡頭。