據(jù)報道，臺積電在 2nm 研發(fā)有重大突破，并且已成功找到路徑，臺積電2nm預(yù)計將在2023至2024推出，該技術(shù)為切入環(huán)繞式柵極技術(shù) (gate-all-around，簡稱 GAA技術(shù))。盡管5nm剛實現(xiàn)量產(chǎn)不久，臺積電和三星就開始瞄準更先進的制程。
1、GAA技術(shù)給摩爾定律續(xù)命，胡正明團隊的FinFET到瓶頸了?
報道中的另外一個重點是，此番臺積電將切入GAA技術(shù)，而在此前之前還宣布臺積電在3nm節(jié)點將繼續(xù)使用FinFET工藝。
FinFET工藝全稱Fin Field-Effect Transistor，中文名叫鰭式場效應(yīng)晶體管。FinFET命名根據(jù)晶體管的形狀與魚鰭的相似性。
隨著技術(shù)的不斷演進，工藝節(jié)點制程也在不斷突破極限。
在現(xiàn)在廣泛使用的FinEFT技術(shù)提出之前，根據(jù)摩爾定律，芯片的工藝節(jié)點制程的極限是35nm。
提到FinEFT技術(shù)，就不得不提到一個人，那就加州大學伯克利分校的胡正明教授，他可是被稱作是拯救了摩爾定律的男人。
FinEFT工藝由胡正明團隊率先提出并研發(fā)成功，當時預(yù)測該晶體管器件能夠使工藝節(jié)點繼續(xù)發(fā)展到20nm以下，這一預(yù)測在今天已經(jīng)得到了驗證。
在2011年初，英特爾推出了商業(yè)化的FinFEt，他們在22nm的第三代酷睿處理器上第一次使用FinFET工藝。臺積電等主要半導體代工企業(yè)也已經(jīng)開始陸續(xù)推出自己的 FinFEt。從2012年起， FinFet已經(jīng)開始向20mm節(jié)點和14nm節(jié)點推進。
并且，依托FinEFT技術(shù)，芯片工藝節(jié)點制程已經(jīng)發(fā)展到7nm，5nm甚至是3nm，也遇到了瓶頸。FinFET 本身的尺寸已經(jīng)縮小至極限后，無論是鰭片距離、短溝道效應(yīng)、還是漏電和材料極限也使得晶體管制造變得岌岌可危，甚至物理結(jié)構(gòu)都無法完成。
于是比FinEFT提出要早上10年的GAA又重新進入了人們的視野。
FinFET工藝實質(zhì)上就是在原有的平面上晶體管架構(gòu)基礎(chǔ)上增加了一個柵極，這樣可以讓尺寸很小的晶體管減少漏電。因為大部分的漏電是來自于溝道下方的流通區(qū)域，也就是短溝道效應(yīng)。
全環(huán)繞柵(gate-all-around)是FinFET技術(shù)的演進，可以用來抑制短溝道效應(yīng)的技術(shù)。
事實上，GAA也只是一個技術(shù)代稱，臺積電的GAA邏輯制程跟三星電子GAA肯定有所不同，臺積電此舉大概是告訴大家，F(xiàn)inFET的極限就是3nm了，之后要用GAA概念去量產(chǎn)2nm。
2、2nm市場，臺積電三星「劍拔弩張」，Intel「笑看風云」
臺積電和三星電子的技術(shù)轉(zhuǎn)變其實是給GAA正名：GAA確實是之后芯片的發(fā)展趨勢。
臺積電和三星在芯片制程上的方向是類似的。三星前段時間率先宣布在3nm導入GAA技術(shù)，并「大放厥詞」：2030年要超過臺積電，取得全球邏輯芯片代工龍頭地位。這也算是為兩家企業(yè)2-3nm制程的市場之戰(zhàn)吹響了號角。
臺積電宣布在2nm制程中引入GAA也算是對三星「宣戰(zhàn)」的回應(yīng)。除了和三星的「明爭暗斗」，此次2nm研發(fā)決策還和臺積電的經(jīng)營狀況有關(guān)。
臺積電的營收成績逐步走高。盡管華為訂單「懸而未決」，但根據(jù)臺積電官網(wǎng)7月10日消息，臺積電6月凈收入約為287.5億人民幣(1208.8億新臺幣)，較2019年6月增長了40.8%。這也是自1999年以來，臺積電月度營收首次超過1200億新臺幣，創(chuàng)下歷史新高。
臺積電近三年都拿出了營收費用的8%-9%來用于研發(fā)。營收的增多，也意味著研發(fā)費用的增多。因此，營收上漲也代表臺積電在技術(shù)革新方面「燒錢」更猛了。
盡管臺積電和三星在2nm-3nm市場「劍拔弩張」，但是Intel卻毫不在乎——Intel的發(fā)展理念和這兩位還是有很多不同。
比起沖擊新的制程，Intel依然堅守14nm。知乎用戶@Castor 就表揚Intel對14nm的「專情」。
Intel在制程上并不是沒有做出努力。其實Intel現(xiàn)在也有10nm的產(chǎn)品，但是主流還是14nm，主要是10nm的步子邁大了，整體質(zhì)量都沒有起來。
另一方面，Intel的先進制程是給自家CPU用的，因此量產(chǎn)和代工量這方面，相較臺積電，考慮的少一些。Intel是是強調(diào)頻率的，10nm成本高且跑高頻方面比不過自家成熟的14nm++，所以14nm只能繼續(xù)挑大梁了。
3、2nm風云后的芯片市場：幾家歡喜幾家愁
說到臺積電不得不提華為。據(jù)悉，臺積電將從9月15日開始對華為斷供。
斷供如果是第一打擊，那么2nm芯片制程工藝讓華為芯片雪上加霜。如果沒有了先進制程工藝的加持，「麒麟」的性能將寸步難行，很難再與高通「驍龍」，三星「獵戶座」等競品相提并論。手機游戲與軟件的發(fā)展對手機性能的要求逐步提高，如果華為不關(guān)注芯片制程和性能，那么未來發(fā)展將會受到局限。
除了華為，中芯國際的壓力也陡然增大。中芯國際今年實現(xiàn)了14nm 的量產(chǎn)，與目前已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的5nm工藝還有三個代差。盡管中芯國際被「寄予厚望」，但能否不負眾望還未可知。
AMD作為臺積電的客戶當然是開心的，臺積電的制程進步很大概率上意味著它能夠為AMD提供更好的產(chǎn)品。三星和臺積電之間良性的競爭促進了技術(shù)的發(fā)展。
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