全球最大芯片代工巨頭大舉全球擴(kuò)產(chǎn)，扛起今年半數(shù)12英寸產(chǎn)能

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OTA等迭代升級(jí)預(yù)留空間。

今年人們的光刻機(jī)的關(guān)注度已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)前所未有的高度，人們都意識(shí)到光刻機(jī)對(duì)于國(guó)家的發(fā)展有多么的重要。在這個(gè)電子產(chǎn)品為主的時(shí)代，光刻機(jī)意味著更好的產(chǎn)品有更廣泛的市場(chǎng)。誰掌握了光刻機(jī)技術(shù)，誰就在這個(gè)時(shí)代擁有話語權(quán)。

而就在前段時(shí)間五納米的工藝才剛剛起步不久，臺(tái)積電就突然宣布他們已經(jīng)開始進(jìn)攻一納米的制程了，而且在二納米已經(jīng)取得了相當(dāng)大的突破。如此快速的發(fā)展速度，實(shí)在是讓人有點(diǎn)吃驚。大家驚嘆于摩爾定律的正確性，可是這個(gè)摩爾定律為啥無法打破呢?

沒定律，是英特爾創(chuàng)始人戈登默的理論，它的主要核心內(nèi)容為集成電路上可以容納的晶體管的數(shù)目大約兩年就會(huì)增加一倍，通俗的來說就是兩年處理器的性能會(huì)直接增長(zhǎng)一倍。而這個(gè)定律是上個(gè)世紀(jì)提出以來就從來未被打破過。

這個(gè)定律在極大的程度上揭示了電子領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。這個(gè)定律是沒在整理資料的時(shí)候發(fā)現(xiàn)的，在他開始繪制數(shù)據(jù)圖的時(shí)候，他驚奇地發(fā)現(xiàn)每一個(gè)新的芯片，他大體上就是前任的兩倍，而且每一任芯片產(chǎn)生的時(shí)間都是在上一任芯片產(chǎn)生后的兩年左右。

有的人認(rèn)為這是一場(chǎng)商業(yè)炒作，是因?yàn)閙ore了解了他們公司的研發(fā)能力，而他們的研發(fā)能力剛好是世界一流的，所以他只要確保他的研發(fā)能力能處于摩爾定律那就行。這樣的話叫英特爾沒有倒閉，那這就是一個(gè)永恒不變的營(yíng)銷手段。

臺(tái)積電已于近日發(fā)布了2021年第四季度財(cái)報(bào)。數(shù)據(jù)顯示，臺(tái)積電7nm及以下制程貢獻(xiàn)營(yíng)收達(dá)到一半。其在先進(jìn)制程的發(fā)力可見一斑。魏哲家還預(yù)計(jì)，臺(tái)積電將于2025年推出2nm芯片。

業(yè)界普遍將7nm及以下制程歸為先進(jìn)制程，目前，只有臺(tái)積電和三星在先進(jìn)制程上有量產(chǎn)能力。面對(duì)先進(jìn)制程，市場(chǎng)一方面在高調(diào)喊出補(bǔ)充28nm制程，一方面頭部企業(yè)很誠(chéng)實(shí)地給有7nm以下代工廠下單。市場(chǎng)也在用產(chǎn)能投票，主攻先進(jìn)制程和主攻成熟制程的代工廠可能因此分流。

2021年10月，臺(tái)積電正式推出N4P，但仍屬于5nm工藝版本。它是臺(tái)積電繼 N5、N5P、N4 后的第四個(gè) 5nm 工藝。在前幾日召開的臺(tái)積電財(cái)報(bào)發(fā)布會(huì)上，臺(tái)積電表示N3將計(jì)劃于2022年推出，N3E將于2023年推出。當(dāng)N3開始風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)時(shí)，臺(tái)積電將率先進(jìn)入3nm時(shí)代。臺(tái)積電曾經(jīng)表示，N3將繼續(xù)使用FinFET晶體管技術(shù)，業(yè)內(nèi)人士稱這表示3nm仍然不是臺(tái)積電的極限與瓶頸。

早在2020年，有消息表示臺(tái)積電已經(jīng)在2nm的制程上取得了研發(fā)進(jìn)步。與3nm\5nm使用的FinFET晶體管技術(shù)不同，臺(tái)積電2nm技術(shù)將使用MBCFET技術(shù)(多橋通道場(chǎng)效電晶體技術(shù))。這一技術(shù)仍然以GAA為基礎(chǔ)，以此解決FinFET因制程微縮產(chǎn)生電流控制漏電的物理極限問題。

此前在2021年年初，臺(tái)積電公布300億美元年度預(yù)算，其中80%將會(huì)投入到7nm及以下制程的芯片研發(fā)與晶圓產(chǎn)能擴(kuò)張。而數(shù)據(jù)證明，高額的投入給臺(tái)積電帶來了豐厚營(yíng)收回報(bào)，2021年，臺(tái)積電在5nm的營(yíng)收已超2300億元新臺(tái)幣，比去年多了1400億。有供應(yīng)鏈人士稱，臺(tái)積電5nm代工最大客戶是蘋果，iPhone 13所用的A15處理器以及MacBook的M1/M1 Pro/M1 Max等芯片都是臺(tái)積電的5nm訂單。蘋果給臺(tái)積電貢獻(xiàn)了超過1/4的營(yíng)收，成為臺(tái)積電先進(jìn)制程的最大試驗(yàn)田。此外，AMD的Zen4處理器以及聯(lián)發(fā)科的天璣系列、高通驍龍也都是臺(tái)積電的大客戶。

雖然 2022年剛開始不到1個(gè)月，但是臺(tái)積電預(yù)收款已創(chuàng)新高，各大fabless已經(jīng)預(yù)付1500 億新臺(tái)幣的款項(xiàng)，相比于去年第三季度旺季的預(yù)付款1063.29 億新臺(tái)幣仍然高出一截，這與此前Q1的傳統(tǒng)淡季相比，結(jié)果令人咋舌。而預(yù)付款中，多是AMD、蘋果、NVIDIA 下的先進(jìn)制程訂單，有報(bào)道稱，蘋果已經(jīng)為A16處理器包下12-15萬片4nm產(chǎn)能。

目前，8英寸和12英寸的晶圓廠由中國(guó)臺(tái)灣的24家晶圓廠主導(dǎo)，其次是中國(guó)大陸、韓國(guó)和美國(guó)。

從2021年后的新工廠計(jì)劃來看，中國(guó)臺(tái)灣的新晶圓廠數(shù)量仍然最多，包括6座在建的新工廠，其次是中國(guó)大陸和美國(guó)，分別計(jì)劃建造4座和3座新工廠。

除了臺(tái)積電在現(xiàn)階段擁有最先進(jìn)的工藝技術(shù)外，包括聯(lián)電(UMC)、先鋒集團(tuán)(Vanguard)、力積電(PSMC)等晶圓廠也各有各的工藝優(yōu)勢(shì)。這些臺(tái)灣制造商們陸續(xù)接受世界各國(guó)政府的邀請(qǐng)，在全球范圍內(nèi)建設(shè)新工廠。

國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)日前發(fā)布的《全球8英寸晶圓展望報(bào)告》(Global 200mm Fab Outlook)顯示，自2020年初到2024年底，全球8英寸晶圓廠產(chǎn)能有望大漲21%至120萬片，達(dá)每月690萬片的歷史新高。

該報(bào)告分析今年代工廠將占全球晶圓廠產(chǎn)能50%以上。從地域來看，中國(guó)大陸將在全球8英寸晶圓產(chǎn)能領(lǐng)先，2022年占比將達(dá)到21%，日本將占16%，中國(guó)臺(tái)灣、歐洲及中東地區(qū)各占15%。

其中，臺(tái)灣8英寸晶圓廠產(chǎn)能擴(kuò)充最積極的是世界先進(jìn)，聯(lián)電預(yù)計(jì)今年總產(chǎn)能增加6%，臺(tái)積電則主要將資本支出用在先進(jìn)制程的投資。

SEMI全球行銷長(zhǎng)暨臺(tái)灣區(qū)總裁曹世綸預(yù)計(jì)，晶圓制造商未來5年將增加25條新的8英寸晶圓生產(chǎn)線，以滿足各種半導(dǎo)體元件相關(guān)應(yīng)用需求。

當(dāng)前半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的完整性依賴于上游(原材料、設(shè)備和晶圓)、中游(IP設(shè)計(jì)服務(wù)、IC設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試)和下游(品牌和分銷商)部門之間的協(xié)同作用。

臺(tái)灣在人才、地理便利和工業(yè)飛地方面具有優(yōu)勢(shì)。因此，臺(tái)灣晶圓代工企業(yè)仍傾向于將研發(fā)和生產(chǎn)擴(kuò)張的重心放在臺(tái)灣本地，包括臺(tái)積電最先進(jìn)的N3和N2節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)DIGITIMES Research去年11月的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，僅是臺(tái)積電一家，便拿下接近60%的2021年全球晶圓代工市場(chǎng)。

據(jù)悉，AMD、英偉達(dá)、聯(lián)發(fā)科等芯片設(shè)計(jì)公司均在與臺(tái)積電就2023年或2024年開始的N3產(chǎn)能分配進(jìn)行談判。

DIGITIMES援引消息人士報(bào)道稱，消息人士透露，蘋果預(yù)計(jì)將在6月上半月從臺(tái)積電發(fā)貨新iPhone和其他設(shè)備的芯片。

除了iPhone芯片同比增長(zhǎng)外，蘋果自研電腦芯片M系列的出貨量也預(yù)計(jì)會(huì)大幅增長(zhǎng)，而在可預(yù)見的未來，臺(tái)積電將是蘋果的唯一芯片代工商。相比之下，三星在先進(jìn)工藝產(chǎn)能及性能方面存在問題，蘋果也不太可能找同樣做電腦芯片的英特爾代工生產(chǎn)芯片。

臺(tái)積電今日聯(lián)合臺(tái)大、麻省理工宣布，在 1nm 以下芯片方面取得重大進(jìn)展，研究成果已發(fā)表于 Nature。

利用半金屬鉍 Bi 作為二維材料的接觸電極，可以大幅降低電阻并提高電流，實(shí)現(xiàn)接近量子極限的能效，有望挑戰(zhàn) 1nm 以下制程的芯片。

據(jù)介紹，該發(fā)現(xiàn)是由麻省理工團(tuán)隊(duì)首先發(fā)現(xiàn)的，隨后臺(tái)積電將“易沉積制程”進(jìn)行優(yōu)化，而臺(tái)大電機(jī)系暨光電所教授吳志毅團(tuán)隊(duì)則通過氦離子束微影系統(tǒng)”將元件通道成功縮小至納米尺寸。

IT之家此前報(bào)道，IBM 在 5 月初首發(fā)了 2nm 工藝芯片，與當(dāng)前主流的 7nm 芯片相比，IBM 2nm 芯片的性能預(yù)計(jì)提升 45%，能耗降低 75%。

不過業(yè)界人士表示，由于 IBM 沒有先進(jìn)邏輯制程芯片的晶圓廠，因此其 2nm 工藝無法很快落地，“彎道超車”也比較困難。

在今年的2月份，臺(tái)積電的董事會(huì)就批準(zhǔn)了210億美元的資本指出用于擴(kuò)建最新的先進(jìn)工藝的設(shè)施建設(shè)及升級(jí)。這是臺(tái)積電在2021年底在臺(tái)灣本土臺(tái)中市科學(xué)園拿地之后實(shí)施2nm工廠擴(kuò)建的重要的進(jìn)展。

而在4月14日的法說會(huì)上，臺(tái)積電的董事長(zhǎng)魏哲家則向外界表示稱，新建的工廠的最新進(jìn)展是正在完成土地交易手機(jī)，計(jì)劃在今年的第三季度破土動(dòng)工開始土建。今日消息顯示臺(tái)積電的建廠環(huán)保測(cè)評(píng)提交，證明臺(tái)積電先進(jìn)制程2nm工廠項(xiàng)目正在有條不紊按原計(jì)劃進(jìn)行。

臺(tái)積電曾向外界介紹2nm將采用研發(fā)了十幾年的最新的工藝，不同于以往的成熟工藝，目前已經(jīng)完成工藝設(shè)計(jì)。

全球三足鼎立之勢(shì)從專業(yè)化角度各有所長(zhǎng)，英特爾的微處理器、三星的存儲(chǔ)器及臺(tái)積電的代工，它是個(gè)動(dòng)態(tài)過程，此起彼伏。

但是從半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展趨勢(shì)觀察，半導(dǎo)體市場(chǎng)在2030年可能增大到10000億美元，據(jù)英特爾CEO帕特·基辛格的說法，當(dāng)今時(shí)代的四大超級(jí)技術(shù)力量分別是：無處不在的計(jì)算、從云到邊緣的基礎(chǔ)設(shè)施、無處不在的連接以及人工智能。

這四大技術(shù)對(duì)于未來萬物互聯(lián)以及全球數(shù)字化時(shí)代發(fā)展都有很大的推動(dòng)作用。因此未來究竟誰能占先，可能尚不好預(yù)言，但是三強(qiáng)鼎立之勢(shì)已成定局，基本上不會(huì)有大的改變。