最近，臺(tái)積電又傳來消息，3nm芯片將于2021年內(nèi)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)。風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)對(duì)于一項(xiàng)新技術(shù)來說尤為重要，它可以檢測(cè)出產(chǎn)品早期存在的問題，所謂的“風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)”指的是原型已經(jīng)完成并經(jīng)過了測(cè)試，但還沒有達(dá)到批量生產(chǎn)的程度。簡(jiǎn)單來說就是先生產(chǎn)幾個(gè)試試，看有沒有什么問題?如果沒有問題的話，就可以開始批量生產(chǎn)了。芯片流片的費(fèi)用高昂，所謂流片就是像流水線一樣通過一系列工藝步驟制造芯片，這就是流片。在一項(xiàng)新技術(shù)定型定性之后，芯片制造廠商都會(huì)安排風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，測(cè)試出新工藝的良品率，從而確保大規(guī)模投產(chǎn)之后的風(fēng)險(xiǎn)可控。一旦風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)過后，將進(jìn)入小規(guī)模量產(chǎn)再到大規(guī)模量產(chǎn)。

展望過去，芯片業(yè)的需求量與日俱增，從最早的電腦到后來的功能手機(jī)，再到智能手機(jī)，而5G時(shí)代來臨之后，應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富，芯片的性能需要進(jìn)一步提高，以應(yīng)付這種激增的需求。

眾所周知，臺(tái)積電是全球最大的芯片代工廠，為向蘋果、華為這樣的高科技公司制造先進(jìn)的芯片。近來，在先進(jìn)的5nm制造工藝之后，臺(tái)積電又有了重大突破。臺(tái)積電(TSMC)已確認(rèn)其3nm生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)有望在2022年下半年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。臺(tái)積電估計(jì)，其3納米節(jié)點(diǎn)的密度至少是英特爾最新的10納米節(jié)點(diǎn)的兩倍半。從理論上講，臺(tái)積電的3nm技術(shù)可使GPU的復(fù)雜度是AMD的新Radeon RX 6000系列芯片的三倍。

臺(tái)積電在近日召開的國際固態(tài)電路研討會(huì)ISSCC 2021中，董事長劉德音表示3nm制程技術(shù)進(jìn)度超前，預(yù)計(jì)會(huì)在今年下半年進(jìn)入試產(chǎn)。臺(tái)積電在先進(jìn)制程領(lǐng)先的道路上一往無前，計(jì)劃3nm技術(shù)于2021年進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)、在2022年開始量產(chǎn)，而英特爾的7nm預(yù)計(jì)最早推出也要到2022年末。

臺(tái)積電沖得不僅快，良率還高。2018年有超過50款7nm芯片量產(chǎn)，代工方都是臺(tái)積電。2019年，臺(tái)積電代工的7nm芯片設(shè)計(jì)更是超過100種。蘋果、高通、華為、英偉達(dá)、AMD、賽靈思、聯(lián)發(fā)科等芯片巨頭都是臺(tái)積電7nm的客戶。

同時(shí)，臺(tái)積電的7nm N7+工藝是全球第一個(gè)在大批量生產(chǎn)中采用EUV的節(jié)點(diǎn)，而向后兼容的N6邏輯密度又提高了18%。據(jù)臺(tái)積電介紹，N6具有與N7相同的缺陷密度。

劉德音指出，3nm制程技術(shù)較5nm制程，將可讓電晶體密度提高70%，或令電功耗降低27%，3nm制程將于今年下半年進(jìn)入試產(chǎn)，并且在2022年正式用于量產(chǎn)?！斑@是技術(shù)應(yīng)用民主化的趨勢(shì)，我們將繼續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)芯片級(jí)擴(kuò)展、EUV增強(qiáng)，以及各種器件增強(qiáng)技術(shù)，如高遷移率溝道。”劉德音說。

在去年8月，臺(tái)積電表示正研發(fā)4nm及3nm制程，計(jì)劃2022年量產(chǎn)，是次則是確定率先攻破3nm制程。此外，3nm工藝相比5nm晶體密度將提升70%，性能提升15%，功耗則降低30%。具體來說，蘋果A14芯片的晶體管數(shù)量是118億根，如果增加了70%的晶體管密度，那么這塊小小的芯片將會(huì)容納多少根晶體管呢?其性能又將會(huì)帶來什么變化呢?

臺(tái)積電有這樣的部署并非無原因。三星電子是目前除了臺(tái)積電之外，能夠量產(chǎn)5nm制程的半導(dǎo)體公司，在今年7月，三星計(jì)劃直接跳過4nm先進(jìn)制程，轉(zhuǎn)向3nm制程的量產(chǎn)，并預(yù)計(jì)2022年量產(chǎn)。這樣兩企業(yè)想搶占3nm制程先發(fā)者地位的意味更濃。

據(jù)悉，臺(tái)積電已經(jīng)拿下全球超過50%的芯片代工訂單，是第二名三星訂單量的三倍左右。而臺(tái)積電最主要的工作還是量產(chǎn)7nm、5nm等先進(jìn)制程的芯片。其中7nm芯片的量產(chǎn)數(shù)量已經(jīng)超過10億顆，至于5nm芯片的表現(xiàn)也明顯要強(qiáng)于三星?？梢哉f，臺(tái)積電是當(dāng)之無愧的全球芯片生產(chǎn)制造技術(shù)最先進(jìn)的廠商。

至于芯片制造領(lǐng)域的另一大廠商三星，三星最近宣布了計(jì)劃在2022年下半年縮小與臺(tái)積電的差距，將在3nm工藝上大打出手。

臺(tái)積電已宣布將在臺(tái)灣新竹建立一家晶圓廠，生產(chǎn)2nm芯片，但該公司尚未公布2nm制程的確切研發(fā)時(shí)間表。

隨著時(shí)間推移，光刻成本逐漸降低，新的晶體管結(jié)構(gòu)和新材料也出現(xiàn)一些重大突破。高精尖技術(shù)的不斷推進(jìn)，在接下來的的四到五年內(nèi)，就PC性能而言，前景看起來非常光明。此外，在更長遠(yuǎn)的時(shí)代，如萬物聯(lián)網(wǎng)、人機(jī)結(jié)合、生物計(jì)算等，都需要大量的新型芯片，可以說，只要臺(tái)積電能長期處在這樣的循環(huán)之中，不僅會(huì)讓自己的財(cái)務(wù)狀況越來越好，更會(huì)在經(jīng)年累月中扼殺掉“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的追趕信心”。如果他們夠狠，又有政策支持，臺(tái)積電在芯片業(yè)的位置有可能從“天下第一”變成“天下唯一”!