傳臺積電3nm芯片制程工藝將進入試產階段
12月2日消息，據臺媒《工商時報》報道，目前芯片代工廠龍頭企業臺積電已經完成了Fab 18B工廠的4nm及3nm生產線的建設，將于近期開始進行全新3nm芯片制程工藝測試芯片的正式下線投片的初期實驗性生產，預計將于2022年第四季度正式進入量產階段，并進一步拉升產能。
另外，有相關業界人士透露，蘋果、英特爾、高通、聯發科、博通、超微等多個國際知名芯片廠商皆是臺積電3nm芯片制程工藝的主要客戶，在2022～2023年這些芯片廠商將會陸續完成自家的芯片設計定案并交由臺積電的3nm制程工藝進行生產。
據悉，臺積電的3nm芯片制程工藝采用的依舊是FinFET晶體管架構，這是當前半導體芯片制造行業的主力軍，是當前技術最成熟，性價比最高，能效最好，已經有了支持高效能運算的完整芯片開發架構，并且已經能完美運用到智能手機中。據業界人士透露，臺積電近期已經開始在其Fab 18B工廠進行3nm測試芯片的初期風險生產。
芯片高端先進制程工藝僅剩兩名玩家
一直以來，在半導體行業一直廣為流傳著這么一條定律——摩爾定律，按照摩爾定律的說法，集成電路上可容納晶體管的數量大約每隔18個月便會增加一倍。摩爾定律提出50多年以來，集成電路芯片的性能的確得到了大幅度的提高；但另一方面，芯片生產制造的成本也在相應提高；
伴隨著芯片制程工藝的進步，芯片每單位能容納的晶體管數量會越來越多，使芯片性能越強的同時功耗也越低。但是每一次芯片制程工藝的提升，都需要投入大量的資金去進行技術研發，才能有所突破，如今，芯片制程工藝已經逐漸接近物理極限，技術難度越來越大，對于資金投入的要求也越來越高，如今的芯片制程工藝已經進入5nm以下的時代，現在還能活躍在該領域的也只剩下臺積電和三星兩家了。
在芯片代工制造的整個工藝流程中，需要經過300道以上的工序，并且每一道工序都不能出現問題，只要在生產過程中任意一道工序出現差錯，都有可能導致大量的芯片報廢。很多時候很小的偏差只有等到芯片制造完成進行電性能測試的時候才能發現，這樣造成的損失就更加龐大。所以，每個芯片代工廠在正式進行量產之前，都會有一個風險試產的階段。
另外，芯片代工廠需要投入大量的資金才能建設好一條芯片制造生產線，并且后續的維護也需要大量資金投入，生產線建設完成，需要保證產線有充足的訂單，并盡可能滿負荷運營才能實現正常盈利。而要想獲得更多的訂單，也需要投入大量資金去研發更先進的制程技術，只有擁有先進的技術能力，才會被客戶選選擇。
并且，繼續向下研發芯片制程工藝，需要用到EUV光刻機，目前，僅有荷蘭的ASML公司一家能夠制造該光刻機，因此，EUV光刻機的產量極其有限，目前，絕大部分ASML公司生產的EUV光刻機，都在臺積電和三星手中。
臺積電方面為了滿足蘋果的5nm、3nm產能，今年的資本支出已經高達250億美元以上，其中絕大部分是用于購買EUV光刻機。
前不久三星高層訪問ASML總部，就是為了敦促ASML能夠盡快交付EUV光刻機，其緊俏程度，可見一斑。
因此，在龐大的資金壓力及設備短缺的環境下，大多數芯片廠商都放棄了繼續追求高端芯片制程工藝，現在只剩下臺積電和三星還在繼續研發5nm以下的制程技術，目前臺積電與三星正在研發3nm芯片制程工藝，并都宣布將在2022年實現量產。
臺積電穩扎穩打，加大先進制程工藝資金投入
與三星想要利用新興的芯片制程架構GAA（全柵閘）結構實現彎道超車不同，臺積電的3nm芯片制程工藝依舊選擇了當前技術水平最成熟穩定的FinFET架構，并依靠“創新功能”實現了3nm制程工藝全節點縮放。
相較于5nm芯片制程工藝，臺積電新的3nm工藝在相同功率水平下將性能提高10－15％，在功耗上實現有效降低30％，晶體管密度提升了70％左右。臺積電預計將在2021年進行3nm芯片風險試產，并在2022年正式實現大規模量產。
臺積電在2021年的資金支出中，由此前次公布的250－280億美元，調升至300億美元，較去年大增74％，預計將在三年內共計總投資達1000億，其中有八成將用于先進芯片制程技術研發及產線建設上。據悉，臺積電南科Fab 18超大型芯片代工廠將新建P1～P4共4座5nm及4nm芯片制程產業線，P5～P8共4座3nm芯片制程產線；其中，P1～P3的Fab 18A代工廠已經進入量產階段，P4～P6的Fab 18 B代工廠中已經建設完成的生產線即將進入風險試產階段。
在當前的芯片代工制造行業里，臺積電無疑是目前世界上最大的芯片代工制造廠商，占據了54％的市場份額，2020年，臺積電實現全年營收約3081億元，凈利潤高達1191億元。
結語
此前，臺積電總裁魏哲家表示，臺積電在制程工藝上的先進技術與強勁的客戶需求，將會使3nm成為臺積電大規模且被長期需求的一項先進制程技術。
另外，當前市場規模龐大的5G智能手機芯片市場及HPC運算芯片將會使臺積電3nm制程工藝的主要投入方向，蘋果和高通將是臺積電3nm制程工藝的首要客戶，預計臺積電2023～2024年的營收將受惠于3nm制程工藝而創下新高。
如今，隨著5G通信、人工智能、物聯網、智能設備等行業的快速發展，對于半導體芯片性能的要求也越來越大，由于沒有任何一種芯片技術可以長久維持統治地位，滿足所有領域的要求，因此，在芯片不斷發展進步的過程中，各大芯片制造商必須在技術研發上持續開拓創新，才能維持自身的競爭力，如何從技術、市場與成本中取得最大的利益，將是芯片制造商間競爭的關鍵所在。
