全球芯片代工巨头：正在研究2nm以下的工艺，正在一步步逼近1nm工艺

这一次，台积电真的被美、日“坑”了美国、日本都曾邀请台积电到台湾投资，以发展半导体工业。美国有5nm芯片厂，日本有28nm到22nm的芯片厂。可见美日非常看重与台积电的合作。但现在，台积电却被日、美“坑”了。美国与日本达成了一项关于2nm芯片的合作协议，以减少对台积电等企业的依赖性。

美，日在降低对台积电的依赖性的同时，还主动提出要建工厂，这是要干嘛?台积电已经做好了充分的准备?

台积电是世界上最大的晶圆生产商，台积电是美国及日本欲大幅提升其芯片制造业的“香饽饽”。美、日等国家分别提出了建厂要求。

台积电经过长时间的研究与市场调查，再加上双方承诺的补助，终于同意前往美，到日建厂。现在台积电、美国、日本的工厂，都已经开始动工了。

根据工厂的建设进度，2024年开始生产。台积电在美、日两国的半导体产业链上，都起到了举足轻重的作用。

然而台积电万万没有料到，作为“座上宾”的他，竟然会被主人“坑”。据日本经济报道，美、日两国正准备在2nm制程上进行合作，以降低与台积电等厂商的依赖性。

美国、日本都有意在晶片制造领域进行更多的研究，如果能请到台积电，就能为国内的晶圆制造企业创造一个封闭的市场。

再加上台积电在晶片行业的地位，美，日要做2nm芯片，台积电肯定也会参与进来。台积电在2026年就宣布了2nm芯片的大量生产。

除了美和日两国的合作，他们到底在搞什么鬼?很显然，他们是想要从台积电手中，抢走他们的生产线，然后自己做主。

美国政府对自己公司的一系列政策，明显是在偏袒英特尔，给了他们数十亿美元的资金，但对于台积电的补贴，他们还没有任何回应。难道美国还想保留实力?否则如何能向英特尔提供各种补贴和优惠政策，而台积电呢?

美国需要什么，从数据，人才，到供应链，一目了然。而且，他还和日本的2nm芯片公司合作，将台积电拒之门外，准备闭门造车，这不是给自己留点后手吗?

台积电很清楚美芯片的未来，张忠谋曾经说过，美国没有任何成本，也没有任何的供应链优势。

但他已经迈出了第一步，台积电的主要收入，就是美国，美企业的订单，占了很大一部分。美国政府的补贴，可以弥补台积电在国内的投资，为客户提供芯片，可以降低成本。

被大客户砍单之后，台积电还是交出了一份超出市场预期的成绩单。营收181.6亿美元，同比增长43.5%;净利润80.5亿美元，利润率达49.5%，毛利率更是接近了6成。此外，还给出了继续延续上涨的预期，说Q3可能收入198-206亿美元。这份成绩单发生在市场传闻其被贡献了4成收入客户砍单之后。今年Q2，市场上传出台积电被苹果、AMD(超微半导体)和NAVIDIA(英伟达)砍单的消息，从过去三年台积电的客户结构来看，这三者对台积电收入贡献分别为35.6%、39.1%和40.4%。

这样的数字确实超出了市场预期。因为36氪观察到，自上个月开始，业内就开始有芯片即将进入供过于求状态的预判，台积电也在本次财报电话会上说，“2023年将出现一个典型的芯片需求下滑周期，但整体下滑程度将好于2008年。”

为什么整体预期下行时，台积电还能越赚越多?在这家作为半导体行业晴雨表的企业身上，有哪些能够展现行业整体状态的样貌、又有哪些独特性?按照TrendForce(研究机构集邦咨询)数据，2021年台积电占全球市场份额53%，并预计今年还将上升3%，毫无疑问，台积电的成绩单是否存在复用性，对于整个行业剩下一半的市场，也具有参考价值。那么，现在半导体行业供求关系是怎么样的?前两年的“缺芯潮”刚刚平缓，为什么就开始供过于求了?未来又会有哪些趋势?36氪将从半导体行业的周期性特点出发，试图回答以上问题。

半导体是周期性极明显的行业，上一轮被广泛大众都知道的缺芯，根本原因就是疫情引发的周期预判错误，这一轮，也是一样。导火索是疫情冲击导致的需求下降，2020年Q2，由于芯片厂商出于对下游的悲观预期，减少芯片制造端的订单，转为消化库存，这就使供过于求、价格出现下降趋势。

按理来说，疫情带来的线上办公红利，智能手机和智能平板的需求增加，给了终端厂商增加库存的机会。但需求向上要到芯片厂时，却难以被满足，就是在预判整体下行的情况下，库存量不足、产能也跟不上，计划增产时间滞后，行业就进入了想造造不出的“被动去库存”阶段。

因此，去年消费者们熬夜抢的最新款手机，发货总要等上几个月，主要原因就是供给跟不上。然后就是被订单赶着走的阶段。既然产能不足，那就“主动补库存”。但问题是，晶圆厂扩产周期一般在1-2年，投产后产能爬坡也需要一定的时间，供给增加的速度跟不上需求，价格上升。

然而，需求等不到这个周期结束了，智能手机和平板的出货量均开始下滑。IDC数据显示，2022Q1全球智能手机和智能平板出货量分别下降9%和3.9%，预测全年出货量将下降7%和6.2%。所以，终端厂商卖不动了，但芯片厂商还在造，这就是“被动补库存阶段”：由于生产的“惯性”，库存还在不断增加，无法及时消化，库存量被迫上升，半导体行业走向下行阶段——供大于求，价格下降。

这是过去两年间半导体行业发生的供求关系变化，可以说是周期性难逃、被市场赶着走。台积电说这次的下行周期将会持续到2023H1，但这次的下行周期会更加温和，下降幅度比2008年更小。未来，当工艺制程得到突破，下游出现新的需求，半导体行业将会重复上述四个阶段，形成一个新的周期。 我们现在使用的半导体大部分是硅基电路，问世已经60年了，多年来都是按照摩尔定律2年一次微缩的规律发展，但它终究是有极限的。台积电在突破5nm、3nm及未来的2nm之后，下一步就要进军1nm工艺了。根据台积电的规划，今年会量产5nm工艺，2022年则会量产3nm工艺，2nm工艺已经在研发中了，预计会在2024年问世。

2nm之后呢?台积电在日前的股东大会上也表态，正在研究2nm以下的工艺，正在一步步逼近1nm工艺。

1nm工艺不仅仅是这个数字看上重要，它还有更深的含义——1nm级别的工艺有可能是硅基半导体的终结，再往下走就需要换材料了，比如纳米片、碳纳米管等等，2017年IBM领衔的科研团队就成功使用碳纳米管制造出了1nm晶体管。

硅基半导体工艺的极限其实一直在突破，之前的说法中，10nm、7nm、5nm、3nm甚至2nm都被当做过硅基工艺的极限，现在来看还是一步步被突破了，如果不考虑台积电、三星在工艺命名上的营销套路的话。

在2019年的Hotchips会议上，台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森(Philip Wong)在演讲中就谈到过半导体工艺极限的问题，他认为到了2050年，晶体管来到氢原子尺度，即0.1nm。

关于未来的技术路线，黄汉森认为像碳纳米管(1.2nm尺度)、二维层状材料等可以将晶体管变得更快、更迷你;同时，相变内存(PRAM)、旋转力矩转移随机存取内存(STT-RAM)等会直接和处理器封装在一起，缩小体积，加快数据传递速度;此外还有3D堆叠封装技术。