12月22日電，在中國集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2021年會暨無錫集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇(ICCAD 2021)上，臺積電(中國)總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球表示，臺積電將于明年3月推出5nm汽車電子工藝平臺，同時(shí)臺積電將在2nm的節(jié)點(diǎn)推出Nanosheet/Nanowire的晶體管架構(gòu)并采用新的材料。

今日，由中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路設(shè)計(jì)分會、“核高基”國家科技重大專項(xiàng)總體專家組、中國集成電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新聯(lián)盟共同主辦, 中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路設(shè)計(jì)分會、江蘇省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會、無錫市半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院智能集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)研究所、國家集成電路設(shè)計(jì)(無錫)產(chǎn)業(yè)化基地、上海芯媒會務(wù)服務(wù)有限公司、上海亞訊商務(wù)咨詢有限公司共同承辦，中國通信學(xué)會通信專用集成電路委員會和《中國集成電路》雜志社共同協(xié)辦的“中國集成電路設(shè)計(jì)業(yè) 2021 年會暨無錫集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇(ICCAD 2021)”在無錫太湖國際博覽中心舉行。

此次盛會上，一眾大家熟知或陌生的半導(dǎo)體大廠、機(jī)構(gòu)以及國家部門均有代表出席，例如中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路設(shè)計(jì)分會理事長魏少軍教授就為大會作了題為《實(shí)干推動設(shè)計(jì)業(yè)不斷進(jìn)步》的主旨報(bào)告。

在 ICCAD 2021 上，臺積電(中國南京)總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球表示，臺積電將于明年 3 月推出 5nm 汽車電子工藝平臺，同時(shí)臺積電將在 2nm 的節(jié)點(diǎn)推出 Nanosheet / Nanowire 的晶體管架構(gòu)并采用新的材料。

了解到，羅鎮(zhèn)球還表示，臺積電從今年開始已經(jīng)大幅提升資本開支，在 2021 年到 2023 年期間，會在已擴(kuò)產(chǎn)的基礎(chǔ)上投資超過 1000 億美元。

臺積電今天線上舉辦2021年度技術(shù)研討會，公布了未來新工藝進(jìn)展，6nm、5nm、4nm、3nm、2nm都有新消息傳來。

2nm目前是各大半導(dǎo)體巨頭角逐的制高點(diǎn)，IBM甚至已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搞定，率先公布了2nm芯片，而除了臺積電、三星兩大代工巨頭，歐洲、日本也在野心勃勃地規(guī)劃。

不同于之前世代在相同的基礎(chǔ)架構(gòu)上不斷演進(jìn)，臺積電的2nm工藝將是真正全新設(shè)計(jì)的，號稱史上最大的飛躍，最大特點(diǎn)就是會首次引入納米片(nanosheet)晶體管，取代現(xiàn)在的FinFET結(jié)構(gòu)。

臺積電表示，納米片晶體管可以更好地控制閾值電壓(Vt)——在半導(dǎo)體領(lǐng)域，Vt是電路運(yùn)行所需的最低電壓，它的任何輕微波動，都會顯著影響芯片的設(shè)計(jì)、性能，自然是越小越好。

臺積電宣稱，根據(jù)試驗(yàn)，納米片晶體管可將Vt波動降低至少15%。

目前，臺積電的2nm工藝剛剛進(jìn)入正式研發(fā)階段，此前消息是2023年試產(chǎn)、2024年量產(chǎn)。

Nanosheet/Nanowire晶體管應(yīng)該取代的是FinFET(鰭式場效應(yīng)晶體管)，不同于三星在3nm上直接上馬GAA(環(huán)繞柵極晶體管)，臺積電3nm(至少第一代)仍延續(xù)FinFET。

資料顯示，F(xiàn)inFET(又稱3D晶體管)系華人教授胡正明于1999年發(fā)明，他出生于北京豆芽菜胡同，曾任臺積電首席技術(shù)官。FinFET第一代由Intel在2012年的22nm節(jié)點(diǎn)應(yīng)用量產(chǎn)，當(dāng)時(shí)臺積電、三星還停留在28nm工藝。

直到Bulk CMOS工藝技術(shù)在20nm走到盡頭之后，胡教授發(fā)明的FinFET和FD-SOI工藝得以使三星/臺積電的14nm/16nm延續(xù)摩爾定律傳奇至今。

今年5月，IBM突然發(fā)布全球首款2nm芯片的消息震驚業(yè)界。在驚訝于IBM在工藝制程研發(fā)進(jìn)度之快、以及IBM聯(lián)手三星電子和英特爾之余，業(yè)內(nèi)外不少人士都為臺積電捏了一把汗。

三大芯片巨頭的聯(lián)盟以及工藝精度的突飛猛進(jìn)令臺積電身上的壓力更大，但近日臺積電官宣好消息，在工藝精度的研發(fā)上趕上了IBM的步伐。

6月2日，在線上舉辦的2021年度技術(shù)研討會中，臺積電官方披露了2nm的關(guān)鍵指標(biāo)。

據(jù)臺積電透露，臺積電的2nm工藝會采用全新的設(shè)計(jì)，并首次引入納米片晶體管取代了傳統(tǒng)的FinFET結(jié)構(gòu)。用臺積電官方的話來講：這將是史上最大的飛躍。

不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，納米片晶體管能夠更好地控制閾值電壓。所謂閾值電壓，是把半導(dǎo)體領(lǐng)域電路運(yùn)行所需要的最低電壓。

閾值電壓有任何輕微的波動，都會對芯片的設(shè)計(jì)和性能帶來明顯的影響。臺積電表示，試驗(yàn)結(jié)果顯示，納米片晶體結(jié)構(gòu)能夠?qū)㈤撝惦妷旱牟▌又辽俳档?5%。由此可見，在技術(shù)層面，臺積電完全有趕超IBM進(jìn)度的實(shí)力，即使目前臺積電的2nm工藝剛剛進(jìn)入研發(fā)階段。

值得一提的是，拋開臺積電和IBM之間的競爭不談，以臺積電目前的進(jìn)度來看，三星電子想要反超的希望很渺茫。

在筆者看來，這主要有兩方面的原因。

一方面，臺積電的技術(shù)水平明顯高于三星，且進(jìn)度更快。

技術(shù)水平上，雙方5nm工藝量產(chǎn)出的芯片功耗之間的差距足以證明，三星電子在高精度工藝成熟度上仍然需要改善。

此外，雖然三星計(jì)劃在3nm工藝節(jié)點(diǎn)上冒險(xiǎn)采用GAA技術(shù)，但目前并沒有利好消息傳出。反觀臺積電，早在5月初就曾傳出過3nm工藝研發(fā)進(jìn)度超出預(yù)期的消息。