美国 5nm 厂 2024 年量产：台积电已非常大的优势赢得了 FinFET 之战？

6 月 4 日消息，据台媒中央社报道，晶圆代工厂台积电美国亚利桑那州 5nm 厂将于 2024 年量产。台积电在领英(LinkedIn)网站表示，2 年前，台积电宣布计划投资数十亿美元，在美国亚利桑那州厂建立 5nm 半导体晶圆厂。

了解到，台积电指出，亚利桑那州厂于 2021 年 4 月动工兴建，预计 2024 年量产，月产能 2 万片;预计将创造 2000 个直接工作机会，及数千个间接工作机会。

此外，台积电还表示，亚利桑那州厂量产后，这座厂将具备美国本土最先进的芯片制造技术，台积电的客户将受益于与世界一流的晶圆代工厂和产业供应链接近的效益。

台积电技术研讨会( TSMC Technology Symposium)将于 6 月中旬召开，台积电将在会上提供关于 N3 的最新信息，N2 工艺的细节也有可能在会上透露，近日，半导体社区 Semiwiki 对此次会议做了前瞻。

文章认为，台积电有望再次分享其最新工艺节点的 tape-out 数量。据 Semiwiki 拿到的消息，台积电 N3 tape-out 的量将创下纪录。不仅英特尔已经加入到台积电的多产品大批量 N3 生产，据说高通和英伟达也将使用 N3 生产其领先的 SoC 和 GPU。非常清楚的是，台积电已经以非常大的优势赢得了 FinFET 之战。

Gartner 资深分析师 Samuel Wang 告诉 Semiwiki：“2021 年，台积电最突出的消息是成功吸引了英特尔的更多新业务，同时能够保持与 AMD、高通和苹果等现有客户的良好关系。随着其 N3 在 2022 年晚些时候以良好的良率进入量产，以及 N2 的开发正在按计划于 2025 年量产，台积电有望继续保持其技术领先地位，以支持其客户的创新和增长。由于对尖端技术的需求，台积电的代工领导地位在最近几年似乎变得更加具体”。

半导体生态系统内部的信息流已经恢复到疫情的水平。到目前为止，Semiwiki 创始人 Daniel Nenni 已经参加了 6 场 2022 年的线下的半导体活动。

台积电的 3 纳米技术发展正处于正轨，进展良好，该公司已经为 HPC 和智能手机应用开发了完整的平台支持。台积电 N3 在 2022 年下半年进入量产，良率良好。台积电 N3E 将进一步扩展其 3 纳米系列，性能、功耗和良品率都得到提升 。Semiwiki 还观察到 N3E 的客户参与度很高，N3E 的量产计划在 N3 之后一年进行。

面对大幅提升半导体计算能力的持续挑战，台积电将研发工作的重点放在通过提供领先的技术和设计方案服务客户产品。2021 年，公司开始了 3 纳米技术的风险生产，同时继续发展 2 纳米技术，这是当今半导体行业的前沿技术。此外，该公司的研究工作推进了对 2 纳米以上节点的探索性研究。台积电的 2 纳米技术已于 2021 年进入技术开发阶段，开发工作将在 2025 年实现批量生产。

台积电还在 2021 年 10 月推出了 N4P 工艺，这是一个以性能为重点的 5 纳米技术平台的提升。N4P 比原来的 N5 技术提高了 11% 的性能，比 N4 提高了 6%。与 N5 相比，N4P 还将实现 22% 的电源效率提升，以及 6% 的晶体管密度提升。

台积电在 2021 年底推出了 N4X 工艺技术，与 N5 相比，其性能提升达 15%。台积电预计 N4X 将在 2023 年上半年进入风险性投产。有了 N5、N4X、N4P 和 N3 / N3E，台积公司的客户将为其产品的功率、性能、面积和成本提供多种令人信服的选择。

台积电 N2 官方一直处于保密状态，但一些 IDM 代工厂一直在泄露其即将推出的 2 纳米工艺的细节。这是一个典型的营销策略，文章最后认为，所有领先的半导体公司，除了三星之外，都在与台积电进行合作。台积电的生态系统由 100 多个客户、合作伙伴和供应商组成，这是独一无二的，其他代工厂不太可能会有一个可以支持广泛的产品且良率更高的 2 纳米工艺。据中国台湾地区经济日报报道，台积电此前在法说会上已提出 HPC(高性能计算)将成为长期增长的最强劲动力，为公司营收的增长带来最大贡献。

根据 insidehpc 的采访，台积电 HPC 业务开发主管表示，台积电预计未来至少到 2025 年 HPC 都将持续为最强劲增长平台。台积电定义的 HPC 领域包含 CPU、GPU 和 AI 加速器。

此外，台积电 HPC 业务开发主管除了重申台积电 5 纳米家族量产第三年持续强劲，还分享了台积电 5 纳米家族延伸的 N4X 与 N4P 获得许多客户青睐，并称台积电 3 纳米下半年投产。

IT之家了解到，今年 4 月，台积电在法说会上披露的信息显示，HPC 单季度营收占比首度超过智能机贡献，HPC 营收占比 41%，智能机则为四成。

据业内消息人士称，台积电准备加强与包括美光科技和 SK 海力士在内的存储芯片供应商的联系，以加强逻辑代工厂的 3D 硅堆叠和其他先进封装技术。

据 digitimes 报道，消息人士指出，台积电凭借其 3DFabric 的 3DIC 系统集成解决方案继续深化其在异构集成领域的部署，并已开始与美光和 SK 海力士合作以增强其先进封装能力。

另外，消息人士表示，从美光招聘徐国晋也拉近了台积电和美光之间的联系，前美光副总裁兼中国台湾地区站点负责人徐国晋已加入台积电，领导其集成互连和封装研发。

截至目前，汽车芯片仍处于紧缺状态，而且，短缺物料已从常规车用芯片延伸至IGBT等电动车增量芯片;而就在产业链加大力度解决汽车芯片短缺问题时，已有部分企业在规划更先进制程工艺的车规级芯片，如芯擎科技、恩智浦、高通、英伟达等，陆续发布7nm、5nm制程芯片。那么，车用芯片向先进制程工艺发展是否已经成为主流?

对此，业内人士称，安全、稳定、可靠是车规级芯片的最大诉求，车用芯片种类众多，并非所有芯片都适用于先进制程，而AI计算单元等新一代芯片，出于性能、功耗和成本考虑，更倾向于采用先进制程工艺。芯擎科技董事兼CEO汪凯博士进一步指出，采用先进工艺的芯片还能为未来OTA等迭代升级预留空间。

目前采用先进制程工艺的芯片清一色为车用AI芯片。业内人士表示，安全、稳定、可靠是车规级芯片的最大诉求，车用芯片种类众多，并非所有芯片都适用于先进制程。日前何小鹏也指出，目前短缺的芯片大部分是价格便宜的芯片，并非价格昂贵的先进芯片。

其中，MCU是常见汽车芯片之一，该类芯片并不需要很先进的制程工艺，28-40nm就可以满足需求，相比先进工艺，全球能提供MCU代工的企业较多，国际上，ST、NXP、瑞萨等MCU主要供应商采用台积电代工，国内的中芯国际主要给兆易创新和芯海科技等企业代工，华虹也是兆易创新的MCU代工企业之一。

不过，由于传统汽车芯片多采用成熟制程，相比先进制程，利润空间小，有业内人士表示，价值量低、门槛高是本轮汽车芯片短缺过程中，产业链企业积极性跟市场形成大反差的重要原因。台积电财报显示，2020年，其车用芯片业务营收占其总营收比重仅为3%;2021年在全球汽车芯片短缺背景下，台积电汽车芯片的营收比重也仅提升至4%，而手机、电脑等采用先进制程工艺的业务领域，始终是其主要营收来源。

有业内人士表示，由于成熟制程工艺产能紧张，为加快芯片量产，他们不得不规避成熟工艺制程，选择22nm等产能相对宽裕的制造工艺。