台积电：3nm工艺明年量产-综合信息-自动化新闻网

根据台积电规划，位于南科的晶圆18厂第1、2、3、4期是5nm生产基地；其中，第1、2、3期已经开始量产，4期兴建中。晶圆18厂第5、6、7、8期是未来3nm生产基地。

针对外传南科3nm厂昨天开始装机作业，台积电表示，不评论市场传言，强调3nm厂依规划时程进展，将如期于今年试产，明年下半年量产。

3nm进度超前，2nm将转向GAA晶体管

在2021年国际固态电路会议（ISSCC 2021）开场线上专题演说时，台积电董事长刘德音指出，台积电3纳米制程依计划推进，甚至比预期还超前了一些，3纳米及未来主要制程节点将如期推出并进入生产。台积电3纳米制程预计今年下半年试产，明年下半年进入量产。

刘德音在演说时虽未透露3纳米进度会超前多少，但此一消息仍令市场感到振奋。

刘德音董事长以「释放创新未来（Unleashing the Future of Innovation）」为演说主题，指出半导体制程微缩脚步并未减缓，摩尔定律仍然有效，台积电3纳米比预期进度超前，至于2纳米之后的电晶体架构将转向环绕闸极（GAA）的纳片（nano-sheet）架构，而极紫外光（EUV）技术可支援到1纳米。

刘德音指出，半导体整合每踏出成功的一步，都需要付出愈来愈多的努力，而半导体技术刚推出时，虽然只有少数人采用，但是最后成果会是由大众享受，「台积电制程及制造能力可以让世界上多数人受益」。

台积电2020年推出5纳米制程并进入量产，与7纳米相较，逻辑密度提升1.83倍，运算速度增加13％，运算功耗下降21％。台积电预计2022年推出3纳米制程，与5纳米相较逻辑密度提升1.7倍，运算速度提升11％且运算功耗可减少27％。

刘德音也提及EUV微影技术的重要性与日俱增，他指出，EUV虽突破芯片尺寸限制，能使用较少层数的光罩，但产量仍是问题。相较于过去采用的浸润式微影技术，EUV的功耗明显提高，为此台积电已在350W激光光源技术上获得突破，可支援5纳米量产，甚至能支援到更先进的1纳米制程节点。

台积电基于量产上的考量，5纳米及3纳米仍然采用鳍式场效电晶体（FinFET）架构，但在材料创新上有所突破，在5纳米制程导入高迁移率通道（HMC）电晶体，将锗（Ge）整合到电晶体的鳍片（fin）当中，导线也采用新一代的钴及钌等材料来持续挑战技术限制。至于2纳米之后，台积电将转向采用GAA的纳米片架构，提供比FinFET架构更多的静电控制，改善芯片整体功耗。

台积电日前宣布将在日本成立研发中心扩展3D IC材料研究，刘德音也提及台积电在新材料上的技术创新，包括六方氮化硼（hBN）已接近实现量产，与台湾学界团队合作成功以大面积晶圆尺寸生长单晶氮化硼等。他也指出，系统整合是半导体未来发展方向，Chiplet（小芯片）是能让技术朝向正确方向发展的关键，而台积电的SoIC先进封装技术可实现3D芯片堆叠。

英特尔、苹果有望率先采用

据日本经济新闻近日获悉，美国苹果和英特尔正在测试台积电新一代制程技术，两家美国企业将成为台积电3纳米技术最早采用的客户群。

这显示当美国政府正积极主导增加本土半导体制造时，台积电的技术领先能力使其依然在美国公司供应链中扮演重要角色。

电路线宽越细，半导体的性能越高，但制造的难度和成本也将提高。根据台积电之前指出，其3纳米芯片与现在最尖端的5纳米芯片相比，运算性能提高10～15％，耗电量则可以降低25～30％。

根据多位消息人士指出，苹果与英特尔都在测试台积电的3纳米制程，最快芯片产出时间将落在明年下半年至后年初。首先搭载3纳米制程的苹果产品将是iPad, 至于明年上市的iPhone由于量产日程的原因，将采用5纳米和3纳米之间的4纳米技术。

据了解，英特尔则至少开了两个以上的3纳米案子，包括个人计算机及数据中心的中央处理器。英特尔在过去数年由于自身半导体制程生产的延宕，被竞争对手包括美国超威半导体公司（AMD）及英伟达 (Nvidia) 夺走市场份额。产业人士表示，英特尔比竞争对手率先采用台积电的3纳米制程，在技术领先上或许可以收复失去的市场占有率，同时为自身争取时间来重新成为晶圆制造技术的领先者。英特尔的CEO曾表示他的公司跟台积电的关系就是既竞争又合作。

对于自主设计和制造的英特尔来说，与台积电的合作将发挥在自研走上轨道之前的过渡作用。英特尔目前自主制造的7纳米芯片量产时间推迟至2023年，落后于台积电和韩国三星电子。采用10纳米技术的最新服务器CPU的量产时程则从2021年底推迟至2022年第二季度。

英特尔接受日本经济新闻的采访时表示，在其2023年的产品规划当中，确实与台积电有合作产出的CPU产品，但并未提及用何种制造技术。台积电则表示不会就个别客户的计划置评，苹果并未回复置评要求。

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