全球最大芯片代工巨头大举全球扩产，扛起今年半数12英寸产能

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。

今年人们的光刻机的关注度已经到达了一个前所未有的高度，人们都意识到光刻机对于国家的发展有多么的重要。在这个电子产品为主的时代，光刻机意味着更好的产品有更广泛的市场。谁掌握了光刻机技术，谁就在这个时代拥有话语权。

而就在前段时间五纳米的工艺才刚刚起步不久，台积电就突然宣布他们已经开始进攻一纳米的制程了，而且在二纳米已经取得了相当大的突破。如此快速的发展速度，实在是让人有点吃惊。大家惊叹于摩尔定律的正确性，可是这个摩尔定律为啥无法打破呢?

没定律，是英特尔创始人戈登默的理论，它的主要核心内容为集成电路上可以容纳的晶体管的数目大约两年就会增加一倍，通俗的来说就是两年处理器的性能会直接增长一倍。而这个定律是上个世纪提出以来就从来未被打破过。

这个定律在极大的程度上揭示了电子领域的发展趋势。这个定律是没在整理资料的时候发现的，在他开始绘制数据图的时候，他惊奇地发现每一个新的芯片，他大体上就是前任的两倍，而且每一任芯片产生的时间都是在上一任芯片产生后的两年左右。

有的人认为这是一场商业炒作，是因为more了解了他们公司的研发能力，而他们的研发能力刚好是世界一流的，所以他只要确保他的研发能力能处于摩尔定律那就行。这样的话叫英特尔没有倒闭，那这就是一个永恒不变的营销手段。

台积电已于近日发布了2021年第四季度财报。数据显示，台积电7nm及以下制程贡献营收达到一半。其在先进制程的发力可见一斑。魏哲家还预计，台积电将于2025年推出2nm芯片。

业界普遍将7nm及以下制程归为先进制程，目前，只有台积电和三星在先进制程上有量产能力。面对先进制程，市场一方面在高调喊出补充28nm制程，一方面头部企业很诚实地给有7nm以下代工厂下单。市场也在用产能投票，主攻先进制程和主攻成熟制程的代工厂可能因此分流。

2021年10月，台积电正式推出N4P，但仍属于5nm工艺版本。它是台积电继 N5、N5P、N4 后的第四个 5nm 工艺。在前几日召开的台积电财报发布会上，台积电表示N3将计划于2022年推出，N3E将于2023年推出。当N3开始风险试产时，台积电将率先进入3nm时代。台积电曾经表示，N3将继续使用FinFET晶体管技术，业内人士称这表示3nm仍然不是台积电的极限与瓶颈。

早在2020年，有消息表示台积电已经在2nm的制程上取得了研发进步。与3nm\5nm使用的FinFET晶体管技术不同，台积电2nm技术将使用MBCFET技术(多桥通道场效电晶体技术)。这一技术仍然以GAA为基础，以此解决FinFET因制程微缩产生电流控制漏电的物理极限问题。

此前在2021年年初，台积电公布300亿美元年度预算，其中80%将会投入到7nm及以下制程的芯片研发与晶圆产能扩张。而数据证明，高额的投入给台积电带来了丰厚营收回报，2021年，台积电在5nm的营收已超2300亿元新台币，比去年多了1400亿。有供应链人士称，台积电5nm代工最大客户是苹果，iPhone 13所用的A15处理器以及MacBook的M1/M1 Pro/M1 Max等芯片都是台积电的5nm订单。苹果给台积电贡献了超过1/4的营收，成为台积电先进制程的最大试验田。此外，AMD的Zen4处理器以及联发科的天玑系列、高通骁龙也都是台积电的大客户。

虽然 2022年刚开始不到1个月，但是台积电预收款已创新高，各大fabless已经预付1500 亿新台币的款项，相比于去年第三季度旺季的预付款1063.29 亿新台币仍然高出一截，这与此前Q1的传统淡季相比，结果令人咋舌。而预付款中，多是AMD、苹果、NVIDIA 下的先进制程订单，有报道称，苹果已经为A16处理器包下12-15万片4nm产能。

目前，8英寸和12英寸的晶圆厂由中国台湾的24家晶圆厂主导，其次是中国大陆、韩国和美国。

从2021年后的新工厂计划来看，中国台湾的新晶圆厂数量仍然最多，包括6座在建的新工厂，其次是中国大陆和美国，分别计划建造4座和3座新工厂。

除了台积电在现阶段拥有最先进的工艺技术外，包括联电(UMC)、先锋集团(Vanguard)、力积电(PSMC)等晶圆厂也各有各的工艺优势。这些台湾制造商们陆续接受世界各国政府的邀请，在全球范围内建设新工厂。

国际半导体产业协会(SEMI)日前发布的《全球8英寸晶圆展望报告》(Global 200mm Fab Outlook)显示，自2020年初到2024年底，全球8英寸晶圆厂产能有望大涨21%至120万片，达每月690万片的历史新高。

该报告分析今年代工厂将占全球晶圆厂产能50%以上。从地域来看，中国大陆将在全球8英寸晶圆产能领先，2022年占比将达到21%，日本将占16%，中国台湾、欧洲及中东地区各占15%。

其中，台湾8英寸晶圆厂产能扩充最积极的是世界先进，联电预计今年总产能增加6%，台积电则主要将资本支出用在先进制程的投资。

SEMI全球行销长暨台湾区总裁曹世纶预计，晶圆制造商未来5年将增加25条新的8英寸晶圆生产线，以满足各种半导体元件相关应用需求。

当前半导体供应链的完整性依赖于上游(原材料、设备和晶圆)、中游(IP设计服务、IC设计、制造、封装和测试)和下游(品牌和分销商)部门之间的协同作用。

台湾在人才、地理便利和工业飞地方面具有优势。因此，台湾晶圆代工企业仍倾向于将研发和生产扩张的重心放在台湾本地，包括台积电最先进的N3和N2节点的生产。

根据市场调研机构DIGITIMES Research去年11月的预测数据，仅是台积电一家，便拿下接近60%的2021年全球晶圆代工市场。

据悉，AMD、英伟达、联发科等芯片设计公司均在与台积电就2023年或2024年开始的N3产能分配进行谈判。

DIGITIMES援引消息人士报道称，消息人士透露，苹果预计将在6月上半月从台积电发货新iPhone和其他设备的芯片。

除了iPhone芯片同比增长外，苹果自研电脑芯片M系列的出货量也预计会大幅增长，而在可预见的未来，台积电将是苹果的唯一芯片代工商。相比之下，三星在先进工艺产能及性能方面存在问题，苹果也不太可能找同样做电脑芯片的英特尔代工生产芯片。

台积电今日联合台大、麻省理工宣布，在 1nm 以下芯片方面取得重大进展，研究成果已发表于 Nature。

利用半金属铋 Bi 作为二维材料的接触电极，可以大幅降低电阻并提高电流，实现接近量子极限的能效，有望挑战 1nm 以下制程的芯片。

据介绍，该发现是由麻省理工团队首先发现的，随后台积电将“易沉积制程”进行优化，而台大电机系暨光电所教授吴志毅团队则通过氦离子束微影系统”将元件通道成功缩小至纳米尺寸。

IT之家此前报道，IBM 在 5 月初首发了 2nm 工艺芯片，与当前主流的 7nm 芯片相比，IBM 2nm 芯片的性能预计提升 45%，能耗降低 75%。

不过业界人士表示，由于 IBM 没有先进逻辑制程芯片的晶圆厂，因此其 2nm 工艺无法很快落地，“弯道超车”也比较困难。

在今年的2月份，台积电的董事会就批准了210亿美元的资本指出用于扩建最新的先进工艺的设施建设及升级。这是台积电在2021年底在台湾本土台中市科学园拿地之后实施2nm工厂扩建的重要的进展。

而在4月14日的法说会上，台积电的董事长魏哲家则向外界表示称，新建的工厂的最新进展是正在完成土地交易手机，计划在今年的第三季度破土动工开始土建。今日消息显示台积电的建厂环保测评提交，证明台积电先进制程2nm工厂项目正在有条不紊按原计划进行。

台积电曾向外界介绍2nm将采用研发了十几年的最新的工艺，不同于以往的成熟工艺，目前已经完成工艺设计。

全球三足鼎立之势从专业化角度各有所长，英特尔的微处理器、三星的存储器及台积电的代工，它是个动态过程，此起彼伏。

但是从半导体业发展趋势观察，半导体市场在2030年可能增大到10000亿美元，据英特尔CEO帕特·基辛格的说法，当今时代的四大超级技术力量分别是：无处不在的计算、从云到边缘的基础设施、无处不在的连接以及人工智能。

这四大技术对于未来万物互联以及全球数字化时代发展都有很大的推动作用。因此未来究竟谁能占先，可能尚不好预言，但是三强鼎立之势已成定局，基本上不会有大的改变。