美國(guó) 5nm 廠 2024 年量產(chǎn)：臺(tái)積電已非常大的優(yōu)勢(shì)贏得了 FinFET 之戰(zhàn)？

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

了解到，臺(tái)積電指出，亞利桑那州廠于 2021 年 4 月動(dòng)工興建，預(yù)計(jì) 2024 年量產(chǎn)，月產(chǎn)能 2 萬(wàn)片;預(yù)計(jì)將創(chuàng)造 2000 個(gè)直接工作機(jī)會(huì)，及數(shù)千個(gè)間接工作機(jī)會(huì)。

此外，臺(tái)積電還表示，亞利桑那州廠量產(chǎn)后，這座廠將具備美國(guó)本土最先進(jìn)的芯片制造技術(shù)，臺(tái)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(tái)積電技術(shù)研討會(huì)( TSMC Technology Symposium)將于 6 月中旬召開(kāi)，臺(tái)積電將在會(huì)上提供關(guān)于 N3 的最新信息，N2 工藝的細(xì)節(jié)也有可能在會(huì)上透露，近日，半導(dǎo)體社區(qū) Semiwiki 對(duì)此次會(huì)議做了前瞻。

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

Gartner 資深分析師 Samuel Wang 告訴 Semiwiki：“2021 年，臺(tái)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(shí)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(shí)候以良好的良率進(jìn)入量產(chǎn)，以及 N2 的開(kāi)發(fā)正在按計(jì)劃于 2025 年量產(chǎn)，臺(tái)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(zhǎng)。由于對(duì)尖端技術(shù)的需求，臺(tái)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(chǎng) 2022 年的線下的半導(dǎo)體活動(dòng)。

臺(tái)積電的 3 納米技術(shù)發(fā)展正處于正軌，進(jìn)展良好，該公司已經(jīng)為 HPC 和智能手機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)了完整的平臺(tái)支持。臺(tái)積電 N3 在 2022 年下半年進(jìn)入量產(chǎn)，良率良好。臺(tái)積電 N3E 將進(jìn)一步擴(kuò)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(jì)劃在 N3 之后一年進(jìn)行。

面對(duì)大幅提升半導(dǎo)體計(jì)算能力的持續(xù)挑戰(zhàn)，臺(tái)積電將研發(fā)工作的重點(diǎn)放在通過(guò)提供領(lǐng)先的技術(shù)和設(shè)計(jì)方案服務(wù)客戶產(chǎn)品。2021 年，公司開(kāi)始了 3 納米技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，同時(shí)繼續(xù)發(fā)展 2 納米技術(shù)，這是當(dāng)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(jìn)了對(duì) 2 納米以上節(jié)點(diǎn)的探索性研究。臺(tái)積電的 2 納米技術(shù)已于 2021 年進(jìn)入技術(shù)開(kāi)發(fā)階段，開(kāi)發(fā)工作將在 2025 年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

臺(tái)積電還在 2021 年 10 月推出了 N4P 工藝，這是一個(gè)以性能為重點(diǎn)的 5 納米技術(shù)平臺(tái)的提升。N4P 比原來(lái)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(shí)現(xiàn) 22% 的電源效率提升，以及 6% 的晶體管密度提升。

臺(tái)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(dá) 15%。臺(tái)積電預(yù)計(jì) N4X 將在 2023 年上半年進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)性投產(chǎn)。有了 N5、N4X、N4P 和 N3 / N3E，臺(tái)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(tái)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(xì)節(jié)。這是一個(gè)典型的營(yíng)銷策略，文章最后認(rèn)為，所有領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，除了三星之外，都在與臺(tái)積電進(jìn)行合作。臺(tái)積電的生態(tài)系統(tǒng)由 100 多個(gè)客戶、合作伙伴和供應(yīng)商組成，這是獨(dú)一無(wú)二的，其他代工廠不太可能會(huì)有一個(gè)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(guó)臺(tái)灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)報(bào)道，臺(tái)積電此前在法說(shuō)會(huì)上已提出 HPC(高性能計(jì)算)將成為長(zhǎng)期增長(zhǎng)的最強(qiáng)勁動(dòng)力，為公司營(yíng)收的增長(zhǎng)帶來(lái)最大貢獻(xiàn)。

根據(jù) insidehpc 的采訪，臺(tái)積電 HPC 業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)主管表示，臺(tái)積電預(yù)計(jì)未來(lái)至少到 2025 年 HPC 都將持續(xù)為最強(qiáng)勁增長(zhǎng)平臺(tái)。臺(tái)積電定義的 HPC 領(lǐng)域包含 CPU、GPU 和 AI 加速器。

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

IT之家了解到，今年 4 月，臺(tái)積電在法說(shuō)會(huì)上披露的信息顯示，HPC 單季度營(yíng)收占比首度超過(guò)智能機(jī)貢獻(xiàn)，HPC 營(yíng)收占比 41%，智能機(jī)則為四成。

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

據(jù) digitimes 報(bào)道，消息人士指出，臺(tái)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(kāi)始與美光和 SK 海力士合作以增強(qiáng)其先進(jìn)封裝能力。

另外，消息人士表示，從美光招聘徐國(guó)晉也拉近了臺(tái)積電和美光之間的聯(lián)系，前美光副總裁兼中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)站點(diǎn)負(fù)責(zé)人徐國(guó)晉已加入臺(tái)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(dòng)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(wèn)題時(shí)，已有部分企業(yè)在規(guī)劃更先進(jìn)制程工藝的車規(guī)級(jí)芯片，如芯擎科技、恩智浦、高通、英偉達(dá)等，陸續(xù)發(fā)布7nm、5nm制程芯片。那么，車用芯片向先進(jìn)制程工藝發(fā)展是否已經(jīng)成為主流?

對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士稱，安全、穩(wěn)定、可靠是車規(guī)級(jí)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(jìn)制程，而AI計(jì)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(jìn)制程工藝。芯擎科技董事兼CEO汪凱博士進(jìn)一步指出，采用先進(jìn)工藝的芯片還能為未來(lái)OTA等迭代升級(jí)預(yù)留空間。

目前采用先進(jìn)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(jí)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(jìn)制程。日前何小鵬也指出，目前短缺的芯片大部分是價(jià)格便宜的芯片，并非價(jià)格昂貴的先進(jìn)芯片。

其中，MCU是常見(jiàn)汽車芯片之一，該類芯片并不需要很先進(jìn)的制程工藝，28-40nm就可以滿足需求，相比先進(jìn)工藝，全球能提供MCU代工的企業(yè)較多，國(guó)際上，ST、NXP、瑞薩等MCU主要供應(yīng)商采用臺(tái)積電代工，國(guó)內(nèi)的中芯國(guó)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(guò)，由于傳統(tǒng)汽車芯片多采用成熟制程，相比先進(jìn)制程，利潤(rùn)空間小，有業(yè)內(nèi)人士表示，價(jià)值量低、門檻高是本輪汽車芯片短缺過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極性跟市場(chǎng)形成大反差的重要原因。臺(tái)積電財(cái)報(bào)顯示，2020年，其車用芯片業(yè)務(wù)營(yíng)收占其總營(yíng)收比重僅為3%;2021年在全球汽車芯片短缺背景下，臺(tái)積電汽車芯片的營(yíng)收比重也僅提升至4%，而手機(jī)、電腦等采用先進(jìn)制程工藝的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，始終是其主要營(yíng)收來(lái)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(duì)寬裕的制造工藝。