台积电攻破3nm技术遇瓶颈，巨头们芯片大战一触即发！

最近，台积电又传来消息，3nm芯片将于2021年内进行风险生产。风险生产对于一项新技术来说尤为重要，它可以检测出产品早期存在的问题，所谓的“风险生产”指的是原型已经完成并经过了测试，但还没有达到批量生产的程度。简单来说就是先生产几个试试，看有没有什么问题?如果没有问题的话，就可以开始批量生产了。芯片流片的费用高昂，所谓流片就是像流水线一样通过一系列工艺步骤制造芯片，这就是流片。在一项新技术定型定性之后，芯片制造厂商都会安排风险生产，测试出新工艺的良品率，从而确保大规模投产之后的风险可控。一旦风险生产过后，将进入小规模量产再到大规模量产。

展望过去，芯片业的需求量与日俱增，从最早的电脑到后来的功能手机，再到智能手机，而5G时代来临之后，应用场景更加丰富，芯片的性能需要进一步提高，以应付这种激增的需求。

众所周知，台积电是全球最大的芯片代工厂，为向苹果、华为这样的高科技公司制造先进的芯片。近来，在先进的5nm制造工艺之后，台积电又有了重大突破。台积电(TSMC)已确认其3nm生产节点有望在2022年下半年实现大规模生产。台积电估计，其3纳米节点的密度至少是英特尔最新的10纳米节点的两倍半。从理论上讲，台积电的3nm技术可使GPU的复杂度是AMD的新Radeon RX 6000系列芯片的三倍。

台积电在近日召开的国际固态电路研讨会ISSCC 2021中，董事长刘德音表示3nm制程技术进度超前，预计会在今年下半年进入试产。台积电在先进制程领先的道路上一往无前，计划3nm技术于2021年进入风险生产、在2022年开始量产，而英特尔的7nm预计最早推出也要到2022年末。

台积电冲得不仅快，良率还高。2018年有超过50款7nm芯片量产，代工方都是台积电。2019年，台积电代工的7nm芯片设计更是超过100种。苹果、高通、华为、英伟达、AMD、赛灵思、联发科等芯片巨头都是台积电7nm的客户。

同时，台积电的7nm N7+工艺是全球第一个在大批量生产中采用EUV的节点，而向后兼容的N6逻辑密度又提高了18%。据台积电介绍，N6具有与N7相同的缺陷密度。

刘德音指出，3nm制程技术较5nm制程，将可让电晶体密度提高70%，或令电功耗降低27%，3nm制程将于今年下半年进入试产，并且在2022年正式用于量产。“这是技术应用民主化的趋势，我们将继续稳步推进芯片级扩展、EUV增强，以及各种器件增强技术，如高迁移率沟道。”刘德音说。

在去年8月，台积电表示正研发4nm及3nm制程，计划2022年量产，是次则是确定率先攻破3nm制程。此外，3nm工艺相比5nm晶体密度将提升70%，性能提升15%，功耗则降低30%。具体来说，苹果A14芯片的晶体管数量是118亿根，如果增加了70%的晶体管密度，那么这块小小的芯片将会容纳多少根晶体管呢?其性能又将会带来什么变化呢?

台积电有这样的部署并非无原因。三星电子是目前除了台积电之外，能够量产5nm制程的半导体公司，在今年7月，三星计划直接跳过4nm先进制程，转向3nm制程的量产，并预计2022年量产。这样两企业想抢占3nm制程先发者地位的意味更浓。

据悉，台积电已经拿下全球超过50%的芯片代工订单，是第二名三星订单量的三倍左右。而台积电最主要的工作还是量产7nm、5nm等先进制程的芯片。其中7nm芯片的量产数量已经超过10亿颗，至于5nm芯片的表现也明显要强于三星。可以说，台积电是当之无愧的全球芯片生产制造技术最先进的厂商。

至于芯片制造领域的另一大厂商三星，三星最近宣布了计划在2022年下半年缩小与台积电的差距，将在3nm工艺上大打出手。

台积电已宣布将在台湾新竹建立一家晶圆厂，生产2nm芯片，但该公司尚未公布2nm制程的确切研发时间表。

随着时间推移，光刻成本逐渐降低，新的晶体管结构和新材料也出现一些重大突破。高精尖技术的不断推进，在接下来的的四到五年内，就PC性能而言，前景看起来非常光明。此外，在更长远的时代，如万物联网、人机结合、生物计算等，都需要大量的新型芯片，可以说，只要台积电能长期处在这样的循环之中，不仅会让自己的财务状况越来越好，更会在经年累月中扼杀掉“竞争对手的追赶信心”。如果他们够狠，又有政策支持，台积电在芯片业的位置有可能从“天下第一”变成“天下唯一”!