在手機市場快速發(fā)展的同時，手機處理器的工藝也在逐漸進行提升，從曾經的10納米工藝變成了后來的7納米工藝，又或者是變成了5納米工藝和4納米工藝。可以說不僅僅是工藝方面的提升，就連手機的性能也跟著進行了超大幅度的提升，這都讓消費者的日常使用體驗變得非常優(yōu)秀，也讓市場得到了快速發(fā)展。

而且，大多數手機處理器目前都采用了臺積電工藝，所以最近一段時間的臺積電傳出了梅開三度的消息，這對于整個手機市場來說，也很值得期待。

首先是臺積電公布了2納米的消息，也就是和外界公布了未來先進制程的路線，稱2納米(N2)采用納米片電晶體(Nanosheet)，以取代使用多年的FinFET(鰭式場效應晶體管)。

雖然臺積電版的GAAFET(環(huán)繞柵極晶體管)，微觀結構原理相似，但和三星所采用的晶體管應該不會有特別大的差距，甚至可以說只有命名方面的不同。

只不過2納米工藝相比于3納米工藝來說，相同功耗下速度提升10-15%，相同速度下，功耗降低25~30%，晶體管密度只提升了10%，按理來說密度應該會提升100%，這次不知道是為什么，以及2025年量產。

其次，臺積電的3納米工藝也帶來了新的好消息，由于臺積電的3納米制程工藝在去年就已開始風險試產，目前正按計劃推進在下半年量產。

然而說到這里就不得不提下三星工藝，外媒提出的消息是三星在本月才剛剛投入3納米 GAA工藝的試產，這意味著量產最快也要到明年中上旬了，比臺積電晚了一大截。

要知道，三星工藝從去年開始就備受吐槽，今年更是讓高通驍龍換到了臺積電工藝，感覺在市場中的發(fā)展壓力逐漸變大了許多。

記得在12年左右，智能手機剛剛在我國普及，那時候的人們選擇手機主要是按照價格來選，能打電話、能聽歌、能拍照就足夠了，什么性能根本不在意也不清楚，因為那時候智能手機也就是屏幕大點，功能多點上網還快一點，也沒什么大型手游，所以對手機使用芯片沒什么太大概念。

可以說，手機芯片是手機中最重要的，也是手機中的“心臟”，手機芯片能力越強，手機的性能也越強。手機芯片在手機中承擔著手機的運算和存儲的功能，目前在手機中搭載的主流芯片是蘋果的A系列芯片和華為的麒麟芯片，以及高通的驍龍芯片和聯(lián)發(fā)科的天璣芯片。由此可見，設計研發(fā)芯片的難度非常大。首先說，手機芯片與納米工藝有密不可分的關系。納米其實就是毫米，是一種長度單位，國際單位的符號就是nm。通俗的來說，像大家熟知的蘋果A15仿生芯片是5納米，天璣9000和驍龍8芯片都是5納米的，不過目前最新的手機芯片制作工藝已經來到了4納米，就是即將要在下半年和大家見面的，蘋果A16芯片、高通驍龍8+芯片和天璣9000+芯片。這樣直觀地看，應該是納米數越小，芯片性能就越強。

手機芯片就是一種集成電路，將電阻、晶體管等元器件集成在一個小平板上，用連接線將這些電子元器件串聯(lián)起來。隨著科技的發(fā)展，通過光刻機可以將現(xiàn)在的上百億個晶體管都集成在這個小平板上，集成度越高，芯片的運算能力也就越強，自然性能也就越強。

和很多東西不同的是，芯片上是越小就越先進，所以人們也在不斷追求讓芯片縮小。首先，縮小芯片可以讓手機降低功耗，手機的續(xù)航也就更長。另外，還可以節(jié)約材料，降低成本。還能滿足人們對于輕薄的要求，提高便攜性，所以也就是說為什么集成芯片會出現(xiàn)在平板電腦、手機和精密設備中。

現(xiàn)在的集成芯片已經達到了4納米，那么很多人就會問莫非集成芯片會逐漸趨于“0”嗎?首先說理論上是可以的，如果按照理論的話，芯片的集成性夸張到難以想象。但實際卻不是，曾經人們根據摩爾定律推測出集成芯片的最多也就是到7納米就會停滯不前，但是逐漸就生產出了7納米、5納米，而且越來越小。但是，要知道納米數越小，需要研發(fā)的時間和成本也就越長，人們到底需不需要這么精密的集成芯片還是要畫上一個問號的。

在半導體全產業(yè)鏈中，晶圓制造一直發(fā)揮著基礎核心作用。目前，隨著5G、人工智能和物聯(lián)網等技術不斷發(fā)展，各行各業(yè)對芯片性能和能效要求越來越高。而推動工藝技術發(fā)展的方式主要有兩種，一個是芯片尺寸縮微縮，一個是硅片直徑增大。由于硅片直徑增大涉及整條生產線設備更換，制造工藝精進微縮當前仍是芯片性能持續(xù)提升的主要驅動力。

無論如何，只要摩爾定律還存在，半導體巨頭勢必會搶占先進工藝制高點，其中包括臺積電宣布2022年將支出近300億美元用于2納米、3納米等工藝研發(fā);去年三星宣布2022年量產3納米，2025年量產5納米;英特爾計劃通過2納米制程重回巔峰;而IBM展示的2納米制程也著實驚艷了一小陣。同時，歐洲與日本政府及企業(yè)也寄望通過2納米重振芯片制造。

無疑，全球2納米芯片制程之戰(zhàn)的號角已經吹響。但在這場競逐中，各企業(yè)仍主要有“四道坎”需要邁過，包括架構技術、材料、設備和成本。其中，從目前各大廠公布的技術來看，GAAFET全柵場效應晶體管技術將會成為2納米芯片研制的主流工藝。而二維材料和一維材料有望成為突破2納米制程研發(fā)的潛力材料。此外，滿足2納米研發(fā)的光刻機需要2023年開放測試。

作為先進工藝的主力推動者，臺積電近年來一直引領行業(yè)發(fā)展，其中包括2018年推出7納米，2020年推出5納米，2022年將如期推出3納米，同時2納米工藝也在推進研發(fā)，預計最快2024年投產。官方資料顯示，與5納米工藝相比，臺積電3納米的晶體管密度達到每平方毫米2.5億個，在邏輯密度上提升1.7倍，性能提升11%，同等性能下功耗可降低25%-30%。

為了減少生產工具以及客戶設計的變更，臺積電的3納米將會沿用鰭式場效應晶體管(FinFET)架構。但隨著工藝節(jié)點發(fā)展到3納米后，晶體管溝道進一步縮短，F(xiàn)inFET結構將遭遇量子隧穿效應的限制。因此，臺積電據將在2納米芯片中采用類似全柵場效應晶體管(GAAFET)結構?？梢哉f，這一架構是FinFET技術升級版，將能進一步提升柵極對溝道電流的控制能力。

顯然，2納米在技術上革新非常關鍵。根據國際器件和系統(tǒng)路線圖(IRDS)規(guī)劃，在2021-2022年以后，F(xiàn)inFET結構將逐步被GAAFET結構所取代。該架構即通過更大的閘極接觸面積提升對電晶體導電通道的控制能力，從而降低操作電壓、減少疏漏電流，有效降低芯片運算功耗與操作溫度。比如GAAFET技術將溝道四側全部包裹，F(xiàn)inFET的柵極僅包裹溝道三側。