传台积电3nm芯片制程工艺将进入试产阶段

12月2日消息，据台媒《工商时报》报道，目前芯片代工厂龙头企业台积电已经完成了Fab 18B工厂的4nm及3nm生产线的建设，将于近期开始进行全新3nm芯片制程工艺测试芯片的正式下线投片的初期实验性生产，预计将于2022年第四季度正式进入量产阶段，并进一步拉升产能。

另外，有相关业界人士透露，苹果、英特尔、高通、联发科、博通、超微等多个国际知名芯片厂商皆是台积电3nm芯片制程工艺的主要客户，在2022～2023年这些芯片厂商将会陆续完成自家的芯片设计定案并交由台积电的3nm制程工艺进行生产。

据悉，台积电的3nm芯片制程工艺采用的依旧是FinFET晶体管架构，这是当前半导体芯片制造行业的主力军，是当前技术最成熟，性价比最高，能效最好，已经有了支持高效能运算的完整芯片开发架构，并且已经能完美运用到智能手机中。据业界人士透露，台积电近期已经开始在其Fab 18B工厂进行3nm测试芯片的初期风险生产。

芯片高端先进制程工艺仅剩两名玩家

一直以来，在半导体行业一直广为流传着这么一条定律——摩尔定律，按照摩尔定律的说法，集成电路上可容纳晶体管的数量大约每隔18个月便会增加一倍。摩尔定律提出50多年以来，集成电路芯片的性能的确得到了大幅度的提高；但另一方面，芯片生产制造的成本也在相应提高；

伴随着芯片制程工艺的进步，芯片每单位能容纳的晶体管数量会越来越多，使芯片性能越强的同时功耗也越低。但是每一次芯片制程工艺的提升，都需要投入大量的资金去进行技术研发，才能有所突破，如今，芯片制程工艺已经逐渐接近物理极限，技术难度越来越大，对于资金投入的要求也越来越高，如今的芯片制程工艺已经进入5nm以下的时代，现在还能活跃在该领域的也只剩下台积电和三星两家了。

在芯片代工制造的整个工艺流程中，需要经过300道以上的工序，并且每一道工序都不能出现问题，只要在生产过程中任意一道工序出现差错，都有可能导致大量的芯片报废。很多时候很小的偏差只有等到芯片制造完成进行电性能测试的时候才能发现，这样造成的损失就更加庞大。所以，每个芯片代工厂在正式进行量产之前，都会有一个风险试产的阶段。

另外，芯片代工厂需要投入大量的资金才能建设好一条芯片制造生产线，并且后续的维护也需要大量资金投入，生产线建设完成，需要保证产线有充足的订单，并尽可能满负荷运营才能实现正常盈利。而要想获得更多的订单，也需要投入大量资金去研发更先进的制程技术，只有拥有先进的技术能力，才会被客户选选择。

并且，继续向下研发芯片制程工艺，需要用到EUV光刻机，目前，仅有荷兰的ASML公司一家能够制造该光刻机，因此，EUV光刻机的产量极其有限，目前，绝大部分ASML公司生产的EUV光刻机，都在台积电和三星手中。

台积电方面为了满足苹果的5nm、3nm产能，今年的资本支出已经高达250亿美元以上，其中绝大部分是用于购买EUV光刻机。

前不久三星高层访问ASML总部，就是为了敦促ASML能够尽快交付EUV光刻机，其紧俏程度，可见一斑。

因此，在庞大的资金压力及设备短缺的环境下，大多数芯片厂商都放弃了继续追求高端芯片制程工艺，现在只剩下台积电和三星还在继续研发5nm以下的制程技术，目前台积电与三星正在研发3nm芯片制程工艺，并都宣布将在2022年实现量产。

台积电稳扎稳打，加大先进制程工艺资金投入

与三星想要利用新兴的芯片制程架构GAA（全栅闸）结构实现弯道超车不同，台积电的3nm芯片制程工艺依旧选择了当前技术水平最成熟稳定的FinFET架构，并依靠“创新功能”实现了3nm制程工艺全节点缩放。

相较于5nm芯片制程工艺，台积电新的3nm工艺在相同功率水平下将性能提高10－15％，在功耗上实现有效降低30％，晶体管密度提升了70％左右。台积电预计将在2021年进行3nm芯片风险试产，并在2022年正式实现大规模量产。

台积电在2021年的资金支出中，由此前次公布的250－280亿美元，调升至300亿美元，较去年大增74％，预计将在三年内共计总投资达1000亿，其中有八成将用于先进芯片制程技术研发及产线建设上。据悉，台积电南科Fab 18超大型芯片代工厂将新建P1～P4共4座5nm及4nm芯片制程产业线，P5～P8共4座3nm芯片制程产线；其中，P1～P3的Fab 18A代工厂已经进入量产阶段，P4～P6的Fab 18 B代工厂中已经建设完成的生产线即将进入风险试产阶段。

在当前的芯片代工制造行业里，台积电无疑是目前世界上最大的芯片代工制造厂商，占据了54％的市场份额，2020年，台积电实现全年营收约3081亿元，净利润高达1191亿元。

结语

此前，台积电总裁魏哲家表示，台积电在制程工艺上的先进技术与强劲的客户需求，将会使3nm成为台积电大规模且被长期需求的一项先进制程技术。

另外，当前市场规模庞大的5G智能手机芯片市场及HPC运算芯片将会使台积电3nm制程工艺的主要投入方向，苹果和高通将是台积电3nm制程工艺的首要客户，预计台积电2023～2024年的营收将受惠于3nm制程工艺而创下新高。

如今，随着5G通信、人工智能、物联网、智能设备等行业的快速发展，对于半导体芯片性能的要求也越来越大，由于没有任何一种芯片技术可以长久维持统治地位，满足所有领域的要求，因此，在芯片不断发展进步的过程中，各大芯片制造商必须在技术研发上持续开拓创新，才能维持自身的竞争力，如何从技术、市场与成本中取得最大的利益，将是芯片制造商间竞争的关键所在。