美國 5nm 廠 2024 年量產(chǎn)：臺積電已非常大的優(yōu)勢贏得了 FinFET 之戰(zhàn)？

6 月 4 日消息，據(jù)臺媒中央社報道，晶圓代工廠臺積電美國亞利桑那州 5nm 廠將于 2024 年量產(chǎn)。臺積電在領(lǐng)英(LinkedIn)網(wǎng)站表示，2 年前，臺積電宣布計劃投資數(shù)十億美元，在美國亞利桑那州廠建立 5nm 半導(dǎo)體晶圓廠。

了解到，臺積電指出，亞利桑那州廠于 2021 年 4 月動工興建，預(yù)計 2024 年量產(chǎn)，月產(chǎn)能 2 萬片;預(yù)計將創(chuàng)造 2000 個直接工作機會，及數(shù)千個間接工作機會。

此外，臺積電還表示，亞利桑那州廠量產(chǎn)后，這座廠將具備美國本土最先進的芯片制造技術(shù)，臺積電的客戶將受益于與世界一流的晶圓代工廠和產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈接近的效益。

臺積電技術(shù)研討會( TSMC Technology Symposium)將于 6 月中旬召開，臺積電將在會上提供關(guān)于 N3 的最新信息，N2 工藝的細節(jié)也有可能在會上透露，近日，半導(dǎo)體社區(qū) Semiwiki 對此次會議做了前瞻。

文章認為，臺積電有望再次分享其最新工藝節(jié)點的 tape-out 數(shù)量。據(jù) Semiwiki 拿到的消息，臺積電 N3 tape-out 的量將創(chuàng)下紀錄。不僅英特爾已經(jīng)加入到臺積電的多產(chǎn)品大批量 N3 生產(chǎn)，據(jù)說高通和英偉達也將使用 N3 生產(chǎn)其領(lǐng)先的 SoC 和 GPU。非常清楚的是，臺積電已經(jīng)以非常大的優(yōu)勢贏得了 FinFET 之戰(zhàn)。

Gartner 資深分析師 Samuel Wang 告訴 Semiwiki：“2021 年，臺積電最突出的消息是成功吸引了英特爾的更多新業(yè)務(wù)，同時能夠保持與 AMD、高通和蘋果等現(xiàn)有客戶的良好關(guān)系。隨著其 N3 在 2022 年晚些時候以良好的良率進入量產(chǎn)，以及 N2 的開發(fā)正在按計劃于 2025 年量產(chǎn)，臺積電有望繼續(xù)保持其技術(shù)領(lǐng)先地位，以支持其客戶的創(chuàng)新和增長。由于對尖端技術(shù)的需求，臺積電的代工領(lǐng)導(dǎo)地位在最近幾年似乎變得更加具體”。

半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的信息流已經(jīng)恢復(fù)到疫情的水平。到目前為止，Semiwiki 創(chuàng)始人 Daniel Nenni 已經(jīng)參加了 6 場 2022 年的線下的半導(dǎo)體活動。

臺積電的 3 納米技術(shù)發(fā)展正處于正軌，進展良好，該公司已經(jīng)為 HPC 和智能手機應(yīng)用開發(fā)了完整的平臺支持。臺積電 N3 在 2022 年下半年進入量產(chǎn)，良率良好。臺積電 N3E 將進一步擴展其 3 納米系列，性能、功耗和良品率都得到提升 。Semiwiki 還觀察到 N3E 的客戶參與度很高，N3E 的量產(chǎn)計劃在 N3 之后一年進行。

面對大幅提升半導(dǎo)體計算能力的持續(xù)挑戰(zhàn)，臺積電將研發(fā)工作的重點放在通過提供領(lǐng)先的技術(shù)和設(shè)計方案服務(wù)客戶產(chǎn)品。2021 年，公司開始了 3 納米技術(shù)的風(fēng)險生產(chǎn)，同時繼續(xù)發(fā)展 2 納米技術(shù)，這是當今半導(dǎo)體行業(yè)的前沿技術(shù)。此外，該公司的研究工作推進了對 2 納米以上節(jié)點的探索性研究。臺積電的 2 納米技術(shù)已于 2021 年進入技術(shù)開發(fā)階段，開發(fā)工作將在 2025 年實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

臺積電還在 2021 年 10 月推出了 N4P 工藝，這是一個以性能為重點的 5 納米技術(shù)平臺的提升。N4P 比原來的 N5 技術(shù)提高了 11% 的性能，比 N4 提高了 6%。與 N5 相比，N4P 還將實現(xiàn) 22% 的電源效率提升，以及 6% 的晶體管密度提升。

臺積電在 2021 年底推出了 N4X 工藝技術(shù)，與 N5 相比，其性能提升達 15%。臺積電預(yù)計 N4X 將在 2023 年上半年進入風(fēng)險性投產(chǎn)。有了 N5、N4X、N4P 和 N3 / N3E，臺積公司的客戶將為其產(chǎn)品的功率、性能、面積和成本提供多種令人信服的選擇。

臺積電 N2 官方一直處于保密狀態(tài)，但一些 IDM 代工廠一直在泄露其即將推出的 2 納米工藝的細節(jié)。這是一個典型的營銷策略，文章最后認為，所有領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，除了三星之外，都在與臺積電進行合作。臺積電的生態(tài)系統(tǒng)由 100 多個客戶、合作伙伴和供應(yīng)商組成，這是獨一無二的，其他代工廠不太可能會有一個可以支持廣泛的產(chǎn)品且良率更高的 2 納米工藝。據(jù)中國臺灣地區(qū)經(jīng)濟日報報道，臺積電此前在法說會上已提出 HPC(高性能計算)將成為長期增長的最強勁動力，為公司營收的增長帶來最大貢獻。

根據(jù) insidehpc 的采訪，臺積電 HPC 業(yè)務(wù)開發(fā)主管表示，臺積電預(yù)計未來至少到 2025 年 HPC 都將持續(xù)為最強勁增長平臺。臺積電定義的 HPC 領(lǐng)域包含 CPU、GPU 和 AI 加速器。

此外，臺積電 HPC 業(yè)務(wù)開發(fā)主管除了重申臺積電 5 納米家族量產(chǎn)第三年持續(xù)強勁，還分享了臺積電 5 納米家族延伸的 N4X 與 N4P 獲得許多客戶青睞，并稱臺積電 3 納米下半年投產(chǎn)。

IT之家了解到，今年 4 月，臺積電在法說會上披露的信息顯示，HPC 單季度營收占比首度超過智能機貢獻，HPC 營收占比 41%，智能機則為四成。

據(jù)業(yè)內(nèi)消息人士稱，臺積電準備加強與包括美光科技和 SK 海力士在內(nèi)的存儲芯片供應(yīng)商的聯(lián)系，以加強邏輯代工廠的 3D 硅堆疊和其他先進封裝技術(shù)。

據(jù) digitimes 報道，消息人士指出，臺積電憑借其 3DFabric 的 3DIC 系統(tǒng)集成解決方案繼續(xù)深化其在異構(gòu)集成領(lǐng)域的部署，并已開始與美光和 SK 海力士合作以增強其先進封裝能力。

另外，消息人士表示，從美光招聘徐國晉也拉近了臺積電和美光之間的聯(lián)系，前美光副總裁兼中國臺灣地區(qū)站點負責(zé)人徐國晉已加入臺積電，領(lǐng)導(dǎo)其集成互連和封裝研發(fā)。

截至目前，汽車芯片仍處于緊缺狀態(tài)，而且，短缺物料已從常規(guī)車用芯片延伸至IGBT等電動車增量芯片;而就在產(chǎn)業(yè)鏈加大力度解決汽車芯片短缺問題時，已有部分企業(yè)在規(guī)劃更先進制程工藝的車規(guī)級芯片，如芯擎科技、恩智浦、高通、英偉達等，陸續(xù)發(fā)布7nm、5nm制程芯片。那么，車用芯片向先進制程工藝發(fā)展是否已經(jīng)成為主流?

對此，業(yè)內(nèi)人士稱，安全、穩(wěn)定、可靠是車規(guī)級芯片的最大訴求，車用芯片種類眾多，并非所有芯片都適用于先進制程，而AI計算單元等新一代芯片，出于性能、功耗和成本考慮，更傾向于采用先進制程工藝。芯擎科技董事兼CEO汪凱博士進一步指出，采用先進工藝的芯片還能為未來OTA等迭代升級預(yù)留空間。

目前采用先進制程工藝的芯片清一色為車用AI芯片。業(yè)內(nèi)人士表示，安全、穩(wěn)定、可靠是車規(guī)級芯片的最大訴求，車用芯片種類眾多，并非所有芯片都適用于先進制程。日前何小鵬也指出，目前短缺的芯片大部分是價格便宜的芯片，并非價格昂貴的先進芯片。

其中，MCU是常見汽車芯片之一，該類芯片并不需要很先進的制程工藝，28-40nm就可以滿足需求，相比先進工藝，全球能提供MCU代工的企業(yè)較多，國際上，ST、NXP、瑞薩等MCU主要供應(yīng)商采用臺積電代工，國內(nèi)的中芯國際主要給兆易創(chuàng)新和芯?？萍嫉绕髽I(yè)代工，華虹也是兆易創(chuàng)新的MCU代工企業(yè)之一。

不過，由于傳統(tǒng)汽車芯片多采用成熟制程，相比先進制程，利潤空間小，有業(yè)內(nèi)人士表示，價值量低、門檻高是本輪汽車芯片短缺過程中，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極性跟市場形成大反差的重要原因。臺積電財報顯示，2020年，其車用芯片業(yè)務(wù)營收占其總營收比重僅為3%;2021年在全球汽車芯片短缺背景下，臺積電汽車芯片的營收比重也僅提升至4%，而手機、電腦等采用先進制程工藝的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，始終是其主要營收來源。

有業(yè)內(nèi)人士表示，由于成熟制程工藝產(chǎn)能緊張，為加快芯片量產(chǎn)，他們不得不規(guī)避成熟工藝制程，選擇22nm等產(chǎn)能相對寬裕的制造工藝。