详解台积电技术计划3nm芯片将于今年下半年量产硅基世界

　　台积电参加2022世界半导体大会（图片来源：由钛媒体App编辑拍摄）
　　美国《芯片法案》成为全球焦点之际，晶圆代工一哥台积电非常罕见地在中国大陆公布了其先进技术规划。
　　钛媒体App8月19日消息，昨日南京举行的2022年世界半导体大会上，台积电（中国）有限公司副总监陈芳表示，台积电N3（又称3nm）芯片将在今年下半年进入量产；3nm加强版N3E将会在2023年下半年（年底）量产，应用于移动手机芯片、HPC（高性能计算）等领域。
　　昨天有媒体报道称，陈芳表示如果有手机的客户当下采用3nm芯片，明年产品就能问世。钛媒体App多次回放了现场视频和录音资料，证实台积电昨日并未提到相关信息。因此，如无意外，这是一条不实消息。
　　同时，台积电（南京）有限公司经理苏华昨日首次公布，其南京Fab16厂目前主要制造12nm、16nm工艺的芯片。而南京厂扩建的1B期28nm工艺产线，即台积电南京二厂，预计将在2022年下半年量产。
　　实际上，2021年，台积电占据全球芯片代工市场份额超过57，在7nm5nm细分市场几乎完全占据主导地位。
　　目前唯一能与台积电在先进技术上竞争的是三星电子。7月25日，三星电子宣布在韩国京畿道华城园区量产基于GAA晶圆架构的3nm芯片，应用于HPC、移动SoC等领域，韩国媒体TheElec报道称，3nm客户包括上海磐矽半导体有限公司（PanSemi），高通等。
　　本次世界半导体大会台积论坛上，台积电团队详细公布了先进工艺、特殊工艺、先进封装技术、扩建产能等最新进展和未来规划。
　　其中在先进工艺方面，2020年量产的N6（6nm），是台积电第一代利用EUV（极紫外光刻）技术的先进工艺平台，包括7nm和N6在内，产品组合包括手机、CPUGPUXPU处理器领域，以及RF射频和消费类应用，预计今年底产品NTO（NewTapeOut，指新产品流片）将超过400个；台积电5nm芯片已在2020年量产，预计年底，5nmN5N5P及4nmN4PN4X产品NTO将超过150个，基于N4P的V0。9IP已经在今年二季度完成，高端接口预计今年第三季度得以完成。
　　N3N3E（3nm）芯片是目前台积电最先进的逻辑制程，相较于5nm，基于N3E工艺的芯片密度高出1。3倍，逻辑密度门增加1。6倍，在相同功耗下速度提升1520，或在相同速度下功耗降低3035。3nm系列的创新主要在于使用FINFLEX技术，可以在提升密度的情况下维持速度和功耗的平衡。基于N3经验，N3E将会在明年底量产，相关逻辑测试芯片及3nm256MbSRAM（静态随机存取存储器）良率达到80左右。
　　2025年批量制造生产的N2（2nm）芯片，采用纳米片晶体管架构，支持Chiplet（小芯片）技术。相较于N3E，2nm在相同功耗下会有1015速度提升，或在相同速度下功耗降低2530，晶圆密度高出1。1倍。预计2nm将主要应用于手机SoC、HPC等领域，以实现最佳能效和性能。
　　特殊工艺方面，据台积电（中国）有限公司客户经理商智渊介绍，台积电设立了一个综合专业技术平台（IntegratedSpecialtyTechnologyPlatform）解决方案，实现物联网与边缘AI低功耗、5G和先进射频技术、MCU或存储器、电源管理IC、CMOS图像传感器等不同领域的不同晶圆制造方案，以提高PPA（性能，效能，面积）。
　　据悉，20162021年，台积电在特殊工艺研发投资年复合增长率超过40；12寸wafer技术制造年增长率约为8，未来五年的年复合增长率有望达到9，只高不低。苏华称，今年台积电在特殊工艺资本投入大概是过去三年平均3。5倍以上；目前特殊工艺占先进制程收入增长比重达63。
　　先进封装技术方面，台积电3DFabric平台包括TSMCSoIC3D堆叠、InFO、CoWoS等新技术，以实现先进芯片封装生态系统。目前台积电淳安（Chunan）AP6厂实现了世界首个全自动3DFabric工艺。
　　先进制造产能方面，据苏华透露，2018年2022年，台积电先进技术产能年复合增长率超过70，预计今年5nm产能将是2020年的四倍以上。
　　据悉，2019年2022年，台积电每年新建工厂数量分别为2座、6座、7座（全在中国台湾地区）、5座，其中不仅是先进产能，还包括成熟芯片的产能。台积电（中国）有限公司技术总监陈敏表示，在汽车等领域对成熟芯片的需求增加下，台积电持续研发最先进的工艺，为客户提供最先进的芯片，同时也增加成熟制程芯片的投资。
　　在以前，我们的产能扩充主要是以先进制程为主，但是现在已经不一样，我们看到成熟制程客户的产能需求也在增加，而且，尽管我们面临一个短期内的波动，但是结构性需求的成长趋势是长期的。所以，这也是为什么台积电对于半导体产业的未来感到乐观。陈敏指出。
　　她强调，由于疫情等影响，供应链管理变得愈加重要，更多客户以调整库存方式增加供应链灵活度，但同时，台积电也需要在供应链和成本之间取一个平衡。台积电将持续与供应链齐心合作，和客户建立长期合作伙伴关系，这一点不会发生变化。（本文首发钛媒体App，作者林志佳）