硅島”地震！“造芯”內外兼修，3nm、2nm穩了？

昨天，據中國地震臺網速報消息，中國地震臺網正式測定：06月20日09時05分在中國臺灣花蓮縣（北緯23.66度，東經121.52度）發生 5.9級地震，震源深度10千米。

 

來源：中國地震臺網

另外，今天早間消息，為了生產3納米芯片，臺積電準備在中國臺灣省臺南地區再建4座工廠。臺積電上周五還表示，2025年之前將會實現2納米芯片批量生產。

 

本土依然為重心，3nm、2nm穩了？

為此，編者了解到，目前，臺積電在全球共有13座晶圓代工廠。其中，10家工廠位于中國臺灣地區，2家分別在上海和南京，分別制造8寸和12寸晶圓；1家在美國Fab11，制造8寸晶圓。而臺積電7nm、5nm先進工藝芯片主要在臺南Fab18廠進行生產。

據悉，上述每痤工廠的造價約為100億美元，它屬于臺積電1200億美元投資的一部分，而4座工廠都會生產3納米芯片。

顯然，全球出現芯片短缺，臺積電擴產也是順應市場要求。按照臺積電的計劃，它至少要在中國臺灣省建20座圓晶廠，有些正在建設，有些已經完成。

 

隨著臺積電臺灣本土的先進制程產能布局不斷加大，現階段臺灣的環境安全，對供應鏈顯得尤為重要。

最新消息顯示，新竹科學園區工作人員表示，新竹縣市地區最大震度2級，區內廠商都已做好防范，生產營運不致受到影響。臺積電表示，包括竹科、中科及南科廠區都不受地震影響。聯電也指出，竹科與南科廠區生產營運不受影響。

編者也認為，鑒于臺灣在人才、地理便利和工業飛地方面具有優勢，包括地緣政治上的某些考慮，臺灣晶圓代工企業仍傾向于將研發和生產擴張的重心放在臺灣本地，包括臺積電最先進的N3和N2節點的生產。

而在日前舉行的臺積電北美技術論壇上，臺積電（TSMC）正式公布未來先進制程路線圖，也最新透露了不少技術進展的相關細節。

當中最關鍵的是，臺積電3nm（N3）工藝將于2022年內量產，而臺積電首度推出采用納米片晶體管（GAAFET）架構的2nm（N2）制程工藝，將于2025年量產。

來源：臺積電

另一方面，臺積電搭載CoW及WoW技術的7nm芯片，目前已經量產，5nm技術預計于2023年完成。為滿足客戶對于系統整合芯片及其他3DFabric系統整合服務需求，首座全自動化3D Fabric晶圓廠預計于2022年下半年開始生產。

不難發現，隨著臺積電2nm轉向基于納米片的GAAFET架構，3nm系列將成為臺積電FinFET節點最后一個技術平臺。預計在2025年量產2nm芯片后，臺積電仍將繼續生產3nm半導體產品。

來源：臺積電

編者也注意到一個細節，臺積電會在2024年擁有光刻機巨頭ASML最先進、最新的高數值孔徑極紫外光（high-NA EUV）曝光機微影設備，即第二代EUV光刻機。屆時，只求友商的“心里陰影”面積了，會否有更多驚喜？

 

海外布局、成熟制程有條不紊

從宏觀上來看，查閱IC Insights的數據顯示，自2020年以來，全球晶圓市場每年增長20%，其規模預計將從2020年的874億美元、2021年的101億美元繼續擴大到2022年的1321億美元。

而又根據市場調研機構DIGITIMES Research此前的預測數據，僅是臺積電一家，便拿下接近60%的2021年全球晶圓代工市場。

來源：DIGITIMES Research

實際上，AMD、英偉達、聯發科等芯片設計公司或均在與臺積電就2023年或2024年開始的N3產能分配進行談判。

臺灣本土之外，從臺積電海外布局的最新進展來看，索尼半導體子公司索尼半導體解決方案（索尼半導體）社長清水照士17日受訪時表示，在半導體短缺長期化的情況下，臺積電（TSMC）在熊本縣建設工廠使其對采購渠道擴大“增添了信心”。

不難發現，索尼半導體的主力產品是把自家圖像傳感器與外購半導體組合成的零部件，供給智能手機和汽車。顯然，增加銷量需要考慮半導體的采購問題，需計劃通過穩定的采購來提高收益。

當然，此舉對培養半導體專業人才也有正面影響。近年來，日本國內半導體業務處在低迷的狀態，大學研究規模縮小，進而導致人才短缺。日本方面正能以與臺積電的合作為契機，而讓人才培養的動向變得更活躍。

實際上，日本官方正式確認，已經批準了臺積電在日本九州熊本縣的晶圓廠計劃，并提供最高4760億日元（約合240億人民幣）的補貼。

據悉，臺積電在日本的芯片廠耗資約為86億美元，2024年t12月投產，預計會生產28nm到22nm的成熟工藝，未來計劃會升級到12nm到16nm工藝，不排除還會進一步升級的可能。

編者也感覺，日本官方的補貼占了臺積電總投資計劃的40%以上，這應該是各國補貼半導體建廠計劃中最舍得的了，為何如此慷慨？背后應該有很多不為人知的秘密，而當地政府目的或許也并不單純。

 當然，臺積電還在美國亞利桑那投資建廠，預計2023年3月完工；另外臺積電還與新加坡經濟發展委員會洽談合作建廠事宜。因先進工藝及特殊工藝優勢明顯，臺灣晶圓代工廠們正在全球范圍內擴產。

不過，相對于先進制程，成熟制程也大同小異。預計晶圓制造商未來5年將增加25條新的8英寸晶圓生產線，以滿足各種半導體元件相關應用需求。

從SEMI日前發布的《全球8英寸晶圓展望報告》也能驗證，自2020年初到2024年底，全球8英寸晶圓廠產能有望大漲21%至120萬片，達每月690萬片的歷史新高。而今年代工廠將占全球晶圓廠產能50%以上。

來源：SEMI

從地域來看，中國大陸將在全球8英寸晶圓產能領先，2022年占比將達到21%，日本將占16%，中國臺灣、歐洲及中東地區各占15%。

不過，臺灣8英寸晶圓廠產能擴充最積極的是世界先進，聯電預計今年總產能增加6%，臺積電則主要將資本支出用在先進制程的投資。

總而言之，在芯片短缺趨勢持續的背景下，晶圓產能持續吃緊，以臺積電為首的臺灣晶圓代工廠們正在芯片制造領域有條不紊推進全球擴張，其業務預計將達到持續增長。