量产终点逼近，围绕3nm节点，全球巨头们的竞赛正在激烈进行

9月5日消息，台积电(TSMC)日前发布消息称，将于2022年内在大阪市设立负责研发的基地。这是在日本负责研发的TSMC Design Technology Japan公司的第二个基地，将负责技术开发和客户支持等工作。台积电9月2日于神奈川县横滨市举行的技术说明会上宣布了这一消息。统管业务战略的高级副总裁Kevin Zhang表示，将为了在日本灵活运用优秀人才而进行更多投资。

台积电属于中国企业，在芯片研发上位于世界前列。但如今台积电的股市下跌明显，甚至超过了2万亿，这种情况的出现和美国脱不了干系。

作为世界芯片名企，台积电一直有着深厚的芯片技术，这也让许多国外企业争相购买他们的芯片，比如美国的苹果公司就将台积电的芯片作为iphone14的零件之一，全球的车企也受台积电芯片供应的影响。

近年来，台积电为了扩大自己的产业模式，开始对外宣布在中国台湾地区打造下一个大型产业基地，并将花费近1300亿人民币研发3mm芯片。

台积电采用稳扎稳打的模式，当前7nm芯片已经可以实现量产，预测在年底会扩大产量近一倍。在生产7nm芯片的同时，5nm芯片也开始了量产，在各方面的性能都优于7nm芯片。台积电还希望在2022年就将3nm芯片实现量产，同时开始了2nm芯片的研发。

芯片的研发一直都是世界级技术难题，能造出高端芯片的企业屈指可数，台积电的此番操作更是让世界为之一动，都认为台积电的技术会更上一台阶。但谁也没想到，此消息一经宣布，台积电的股价就下跌2万亿人民币，这和人们预知的大相径庭。

按照一般规律来看，台积电加大对研发的投入应该会让股价大涨。究其原因，还是美国在背后操作。

一直以来，美国就对中国的发展虎视眈眈，一心想用各种方法来阻止中国经济的发展。中国的芯片大部分都采用进口，国内研发芯片的成就相对于美国还是很少，这样很容易被别的国家“一刀切”。

2019年，美国就在芯片问题上对中国实施了限制，包括华为、中芯国际等知名企业都被列为限制对象。我国许多企业对芯片的研发还没有到达自给自足的地步，大部分国内企业都依赖台积电，这样很容易受美国的操纵。

美国可以任意修改芯片制作规则，这也是造成华为与台积电失去合作的原因。美国想将自己国内大量的芯片产业链与台积电合作，其合作公司有苹果、英特尔等科技巨头。用巨大的利益来让台积电断供华为等中国企业，从而在一定程度上控制台积电，这样的结果就是台积电不和中国企业合作也能获得巨大的利润。

据semiwiki报道，在最近的VLSI技术与电路研讨会上，台积电研发高级副总裁YJ Mii博士发表了题为“Semiconductor Innovations, from Device to System”的演讲。该演示文稿提供了对台积电未来研发计划的见解，超越了当前的路线图。还强调了正在研究的技术的相关挑战。本文总结了 Mii 博士的精彩演讲。

Mii 博士首先对未来终端市场的增长进行了预测，并强调了持续提高高性能计算吞吐量的必要性和对能效的关注。对于 HPC 的需求，他分享了一个“数字数据热潮”的预测，如下图所示。例如，“智能”工厂预计每天收集、监控和分析 1 PB 的数据。

他进一步指出，机器学习(训练和推理)对上述应用的支持的作用同样预计也会扩大，这对 HPC 吞吐量提出了进一步的要求。Mii 博士评论说，这些 HPC 要求将继续推动研发工作，以提高半导体工艺路线图和先进(异构)封装技术中的逻辑密度。

所示架构不仅说明了 5G(很快，6G)将在我们使用的设备中普及的程度，而且还说明了“边缘数据中心”的运营。与 HPC 应用程序一样，机器学习算法的影响将无处不在，需要关注功率效率。

在介绍台积电的一些研发项目之前，Mii 博士简要总结了最近的半导体工艺技术创新。

台积电表示，台积电的 N7+ 技术于 2019 年第二季度开始量产，是首个将客户产品大批量投放市场的 EUV 工艺。采用 EUV 技术的 N7+ 工艺建立在台积电成功的 7nm 节点之上，为 6nm 和更先进的技术铺平了道路。其中，台积电 Fab 15 是N7+ EUV 的生产基地。

他们进一步指出，N7+ 量产是 Fab 15 中有史以来最快的量产之一。它的产量与已经量产一年多的原始 N7 工艺相似。在N7+ 引入EUV的时候，台积电的 EUV 工具已达到生产成熟度，工具可用性达到了大批量生产的目标目标，日常操作的输出功率超过 250 瓦。

据台积电在早前的技术大会上介绍，统计全球已经安装的EUV光刻机系统中，他们拥有了其中的 55%。他们进一步指出，公司将在 2024 年拥有ASML下一个版本的最先进芯片制造工具——high-NA EUV。

据anandtech报道，如今，最先进的芯片采用 5/4 纳米级工艺制造，使用 EUV 光刻 ASML 的 Twinscan NXE:3400C(和类似)系统，该设备具有 0.33的 数值孔径 (NA) 光学器件，可提供 13 nm 分辨率。该分辨率对于 7 nm/6 nm 节点(间距为 36 nm ~ 38 nm)和 5nm 节点(间距为 30 nm ~ 32 nm)的单模式方法来说已经足够好了。但随着间距低于 30 nm(超过 5 nm 节点)，13 nm 分辨率可能需要双光刻曝光，这将在未来几年内使用。

台积电总裁魏哲家在2022年台积电技术论坛上表示，3nm即将量产，时间就在2022年下半年。

受到疫情影响，台积电技术论坛已经有两年未曾举办，时隔两年重新举办的论坛带来了台积电3nm芯片的最新进展。

“如果有手机的客户当下采用3nm芯片，明年产品就能问世。”台积电副总监陈芳在今年8月18日2022南京世界半导体大会的间歇上对经济观察报表示。

9月1日，三星电子对经济观察报表示，期待在2024年实现大规模量产，目前该计划正照常推进。

3nm是目前芯片的一种工艺制程，指芯片中一根晶体管源极和漏极(通俗指的电路正负极)之间的距离，电子像水流一样从源流到漏，中间仅有纳米级的间距，而一块先进工艺芯片内，通常有数亿个的晶体管且排布复杂，越先进的工艺生产，芯片越微缩、晶体管越密集，芯片的性能也越强。

由于在22nm节点上引用FinFET技术，将晶体管以3D形式排步，芯片的工艺无法只用纳米来衡量，但业内仍保留了这个称呼。

量产终点逼近，围绕3nm节点，全球巨头们的竞赛正在激烈进行。

台积电垄断了全球75%以上的晶圆代工先进工艺市场，在先进制程上，客户无法找到台积电的替代品，这也赋予了台积电更强的议价能力，如今在3nm上，三星电子是最有希望做出台积电竞品的公司，这让客户有了第二个选择。三星电子背后的韩国政府，正在对半导体制造业给予更多资金和技术的支持。

在上述两家巨头外，英特尔也计划重返3nm战场，英特尔在今年4月表示，Intel3(约合7nm)将于2023年下半年量产。该公司的新任首席执行官基辛格上任后，启动了IDM2.0计划，试图重返半导体代工业务。

台积电在财报会中称3nm是一个庞大而持久的节点。

在摩尔定律的主导下，芯片制程延着14nm-7nm-5nm-3nm的路径不断迭代，在相当长的时间中，这似乎是一个颠扑不破的产业规律。