预计到2028年，1nm工厂的耗电量就相当于所有代工2.3%的用电量

众所周知，芯片工艺每进阶1nm，投入就是几何级增长，3nm、5nm工厂的建设资金大约是200亿美元，1nm工艺的投资计划高达320亿美元，轻松超过2000亿元，成本要比前面的工艺高多了。

不仅如此，1nm工厂的耗电量也会是个麻烦，相比3nm工厂年耗电量70亿度的水平来说，1nm工厂不会少于80亿度，甚至接近100亿度。

这是什么概念?预计到了2028年，这个1nm工厂的耗电量就相当于全台2.3%的用电量了，台积电所有工厂将占到全台15%以上，影响极大，对供电的要求很高。

近日，有媒体报道称，台积电1nm全球旗舰工厂将落地竹科龙潭园区，目前该项目已经启动并进行项目审批，一切进展顺利。如果审批顺利通过，台积电1nm全球旗舰工厂将于2026年中动工建厂，最早可以在2027年投产，2028年有望实现量产。据悉，台积电1nm工厂的建成将为桃园地区带来上万个就业机会，带动和拉动桃园整个地方经济的发展。此前，台积电此前表示3nm制程将于第4季度量产，并在明年提高营收约中个位数百分比(约4%至6%);升级版的N3E技术开发进度则较计划提前，预计会在明年下半年量产。

台积电美国新厂马不停蹄地建设之际，其最顶尖1nm制程工厂也即将在台湾动工。

据媒体报道，台积电1nm制程工厂将落地于台湾新竹科学园，目前已将计划呈报，若一切顺利，2026年中即可开展建厂作业。

早些时候，台积电位于亚利桑那州的3nm工厂动工引发了对于芯片公司“告别台湾”的担忧。台当局经济部门负责人王美花则驳斥了这一观点，她表示3nm芯片的生产已经在台湾进行，更先进的2nm和1nm开发和生产也在按计划进行。

对于此次台积电1nm工厂的消息，业内人士表示，如果工厂2026年中如期动土，那么最快将在2027年试产，2028年量产。届时，台积电海外厂区的最先进制程仍为3nm，最主要客户的最新芯片仍然依赖于台湾地区厂区。

不过，台积电方面并未释出官方的1nm量产时间表，台积电董事长刘德音不久前出席会议时曾直言，已在思考1nm工厂的建址，也需考虑台湾地区五年后的用电问题。

台积电在先进工艺上的布局深远，除了已经量产的5nm、4nm之外，明年重点量产3nm，2nm工艺则会在2025年量产，1nm工艺也已经开始选址工作，有望于2028年实现量产。但是，1nm芯片工厂的投资却惊人的高，对比3nm、5nm工厂大约200亿美元的建设资金，1nm工艺的投资计划高达320亿美元，轻松超过2000亿元，成本要比前面的工艺高多了。

不仅如此，1nm工厂的耗电量也会是个麻烦，相比3nm工厂年耗电量70亿度的水平来说，1nm工厂不会少于80亿度，甚至接近100亿度。预计到了2028年，这个1nm工厂的耗电量就相当于全台2.3%的用电量了，台积电所有工厂将占到全台15%以上，对于供电提出了更高要求。

至于为什么耗电量这么大，一个重要原因就是1nm需要下代EUV光刻机，总功耗将达到2MW，也就是200万瓦的水平。如果一天24小时运转，那么下代光刻机每天就要消耗4.8万度电，这个成本对芯片制造企业来说是非常高的，绝对的电老虎。

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。

对于硅基芯片来说，1nm可能会是这条路线的终点，但是对于人类芯片来说，1nm绝对不会是终点的。

首先、硅基芯片未来会面临很大的发展限制。

一直以来芯片的材料都是以硅材料为主，但是随着芯片工艺的不断提升，传统硅基芯片正在逐渐逼近极限，它的极限在哪里呢?那就是1nm。

而1纳米之所以是硅基芯片的极限，这里面主要基于两点考虑：

芯片的制造工艺就是将晶体管注入到硅基材料当中，晶体管越多性能越强，想要提升芯片的工艺，那就要提高单位芯片面积的晶体管数量。

但是随着芯片工艺的不断提升，单位硅基芯片能够承载的晶体管已经越来越饱和，毕竟硅原子的大小只有0.12nm，按照硅原子的这个大小来推算，一旦人类的芯片工艺达到一纳米，基本上就放不下更多的晶体管了，所以传统的硅脂芯片基本上已经达到极限了，如果到了1nm之后还强制加入更多的晶体管，到时芯片的性能就会出现各种问题。

台积电的芯片制造工艺全球领先，也因此被美国觊觎。在美国的邀请下，台积电开启了赴美建厂的历程，将海外首座5nm工厂建在美国亚利桑那州。一旦工厂建成，就能更好地与客户合作，输出大量的芯片产能。

随着工厂的推进，台积电创始人张忠谋进一步确定会加盖3nm工厂，临近5nm工厂属于二期工程。虽然还没有确定二期工厂的开工时间，但也就是未来几年的事了。

让人没想到的是，苹果要求台积电美国工厂提供4nm工艺，所以到时候台积电也会将工厂工艺持续升级，满足客户多元化的芯片需求。