提到臺(tái)積電，相信大家都不陌生，作為全球頂尖的晶圓代工機(jī)構(gòu)。僅臺(tái)積電、三星兩家晶圓代工廠的市場(chǎng)份額，就占據(jù)了全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的70%左右。

尤其是在7nm、5nm等采用先進(jìn)制程工藝的芯片產(chǎn)品中，兩家企業(yè)幾乎拿下了該市場(chǎng)全部的市場(chǎng)份額。而伴隨著外界的規(guī)則發(fā)生改變，臺(tái)積電、三星等芯片公司無(wú)法實(shí)現(xiàn)自由出貨，芯片代工業(yè)務(wù)的拓展也就自然而然的受到了影響。

前不久，三星對(duì)外宣布了，首批3nm制程量產(chǎn)晶圓完成量產(chǎn)即將向外界交付的消息。這也首次令三星在先進(jìn)代工領(lǐng)域搶先臺(tái)積電一步，成為全球首家具備3nm制程晶圓量產(chǎn)能力的芯片公司。

據(jù)外媒報(bào)道，臺(tái)積電于日前公布了新工廠的建設(shè)計(jì)劃，其中，還涵蓋了3nm、2nm等先進(jìn)制程工藝晶圓廠的選址。

事關(guān)3nm芯片工廠，臺(tái)積電傳來(lái)新消息

據(jù)了解，在新工廠的建設(shè)上，臺(tái)積電依然首選了臺(tái)灣省作為新工廠的選址。并計(jì)劃投入600億美元，以新建5座芯片工廠的計(jì)劃，來(lái)滿足全球芯片設(shè)計(jì)公司對(duì)于其芯片代工業(yè)務(wù)的需求。對(duì)此，也有外媒分析表示，臺(tái)積電繼續(xù)選擇在臺(tái)灣設(shè)立新工廠其實(shí)是無(wú)奈之舉。

而應(yīng)對(duì)外界環(huán)境所發(fā)生的變化，臺(tái)積電也加快了自身在芯片代工市場(chǎng)的布局。繼去年宣布赴美、赴日設(shè)立代工廠之后，臺(tái)積電也傳來(lái)了芯片工廠建設(shè)的新消息。

“全球缺芯”的問題讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在這幾年來(lái)被密切關(guān)注，隨著科技的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)芯片的需求猛烈增加，市場(chǎng)的供不應(yīng)求導(dǎo)致了“全球缺芯”的危機(jī)。其中影響最深的還是智能汽車造車產(chǎn)業(yè)，由于芯片緊缺，很多知名的汽車廠商都面臨減產(chǎn)或停產(chǎn)的危機(jī)。

在全球芯片緊缺的大環(huán)境下，我國(guó)自然也無(wú)法避免，但這時(shí)候，老美不斷修改“芯片規(guī)則”，導(dǎo)致我國(guó)芯片供應(yīng)問題更為嚴(yán)峻。

我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)本來(lái)就起步較晚，在“芯片規(guī)則”的限制下進(jìn)入一段時(shí)間的停滯期。

我國(guó)加大研發(fā)力度，力求實(shí)現(xiàn)芯片自主

為了突破當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的困境，我國(guó)定下了到2025年實(shí)現(xiàn)芯片自給率達(dá)到70%的目標(biāo)。我國(guó)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合高校都在積極攻克，力求突破技術(shù)難關(guān)，共同構(gòu)建出一條完整的具有高度自主性的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。

趕在2022年上半年最后一天，三星“壓哨”實(shí)現(xiàn)了自己對(duì)3nm量產(chǎn)時(shí)間的承諾。

今天(6月30日)上午，三星電子發(fā)布公告，稱該公司已開始量產(chǎn)基于GAA晶體管(Gate-All-Around FET，全環(huán)繞柵極)結(jié)構(gòu)的3nm芯片。

這也意味著三星搶先臺(tái)積電，正式成為全球第一家實(shí)現(xiàn)3nm制程量產(chǎn)的廠商。

不過(guò)，二者在全球晶圓代工市場(chǎng)的份額仍差距懸殊，臺(tái)積電占比過(guò)半且是三星的3倍還多。而且，三星的良率問題一直飽受質(zhì)疑，就連韓媒也認(rèn)為客戶會(huì)優(yōu)先考慮臺(tái)積電，顯示出三星3nm的實(shí)際表現(xiàn)仍有待觀察。

目前，全球有意愿且有條件發(fā)展3nm芯片制造的廠商僅剩臺(tái)積電、三星、英特爾三家，因?yàn)樗麄冊(cè)谫?gòu)買極紫外光刻機(jī)時(shí)并不像中國(guó)大陸公司一樣受到限制。按臺(tái)積電披露的計(jì)劃，該公司的3nm制程將在2022年下半年量產(chǎn)。而英特爾7nm制程改名后的Intel 4也計(jì)劃在2022年下半年量產(chǎn)。

眼下，先進(jìn)制程的大用戶——消費(fèi)電子行業(yè)表現(xiàn)低迷，三星過(guò)去兩年的主要客戶高通也并沒有對(duì)三星3nm的量產(chǎn)積極表態(tài)，反而是韓媒曝出三星3nm的首個(gè)客戶，是中國(guó)加密貨幣挖礦用芯片設(shè)計(jì)公司。

三星代工業(yè)務(wù)和半導(dǎo)體研發(fā)中心的員工舉起三根手指作為3nm的象征，慶祝該公司首次生產(chǎn)采用GAA架構(gòu)的3nm制程芯片

韓媒稱首個(gè)客戶來(lái)自中國(guó)

根據(jù)三星公布的數(shù)據(jù)，與5nm制程相比，3nm制程可以降低45%的功耗、提升23%的性能和縮小16%的芯片面積。而三星之前曾透露，其5nm相較7nm制程，性能提升10%，功耗降低20%。

可見，三星3nm制程在參數(shù)上的進(jìn)步比上一代要大。而且，三星同時(shí)透露，第二代3nm制程將有進(jìn)一步的優(yōu)化，將降低50%的功耗，提升30%的性能，縮小35%的面積。

值得關(guān)注的是，三星在量產(chǎn)3nm制程時(shí)首次采用全環(huán)繞柵極(GAA)晶體管結(jié)構(gòu)，而量產(chǎn)5nm制程時(shí)采用的則是鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)結(jié)構(gòu)。

三星透露，該公司選擇多橋通道FET(MBCFET)技術(shù)來(lái)制造首批GAA晶體管芯片，該技術(shù)可以打破FinFET的性能限制，通過(guò)降低電源電壓水平來(lái)提高能源效率，同時(shí)通過(guò)增加驅(qū)動(dòng)電流的能力來(lái)提高性能。

雖然說(shuō)現(xiàn)在5nm芯片制程技術(shù)并非臺(tái)積電一家，但是臺(tái)積電的技術(shù)和工藝還是領(lǐng)先，所以在產(chǎn)能和良率上都非常高。

這也是為什么選擇一直有，但是蘋果、三星、小米、華為、OPPO這些廠商都還是選擇臺(tái)積電的主要原因。

可想而知，對(duì)于先進(jìn)制程的渴望和保持技術(shù)領(lǐng)先的動(dòng)力，再也沒有任何一個(gè)品牌可以做到臺(tái)積電這樣的渴望了。

在過(guò)去的兩年時(shí)間里，臺(tái)積電投資了不下于1000億的巨額資金用于產(chǎn)能擴(kuò)大和先進(jìn)制程的研發(fā)。

就在近日，關(guān)于3nm芯片的進(jìn)展得到進(jìn)一步披露：時(shí)間、性能、訂單、自主權(quán)，信息量可以說(shuō)非常大了。

第一個(gè)問題，關(guān)于產(chǎn)品方面。

接下來(lái)，臺(tái)積電主推的是4nm工藝制程的產(chǎn)品，然后2022年實(shí)現(xiàn)3nm芯片的量產(chǎn);2024年實(shí)現(xiàn)2nm芯片的量產(chǎn)。

不過(guò)，4nm工藝此前對(duì)媒體釋放的消息并不是很大，可能更多意義上還是過(guò)度產(chǎn)品的定位。

第二個(gè)問題，產(chǎn)品性能提升方面。

根據(jù)臺(tái)積電南京公司總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球的說(shuō)法，基本上每一代芯片的性能都會(huì)有不低于10%的提升幅度。從7nm到5nm再到3nm的這個(gè)過(guò)程，將會(huì)持續(xù)證明這一結(jié)論。

簡(jiǎn)單來(lái)講，性能提升10%以上，功耗降低20%以上，這就是先進(jìn)制程工藝帶給產(chǎn)品最直接的提升。具體到3nm芯片上，保守估計(jì)將會(huì)比5nm產(chǎn)品性能提升11%，功耗降低25-30%。

第三個(gè)問題，訂單和客戶方面。

目前已經(jīng)確定的合作客戶有兩個(gè)巨頭：蘋果和英特爾。

蘋果按照計(jì)劃會(huì)在2023年發(fā)布首批采用3nm制程工藝芯片的產(chǎn)品，比如在 M3 芯片的 Mac 系列和采用 A17 芯片的 iPhone 15 機(jī)型。不過(guò)，現(xiàn)在的A15芯片對(duì)于高通驍龍的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)是很明顯的，所以在這個(gè)方面蘋果并不是非常急迫。

然后是英特爾，可能會(huì)有些人說(shuō)英特爾不是和臺(tái)積電有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系么。實(shí)際上，對(duì)于大企業(yè)來(lái)講利益才是第一位的，競(jìng)爭(zhēng)歸競(jìng)爭(zhēng)，合作是合作。屆時(shí)，英特爾的3nm芯片訂單都將會(huì)交給臺(tái)積電代工生產(chǎn)，因?yàn)檫@有利于發(fā)揮雙方優(yōu)勢(shì)、降低和節(jié)約成本。

第四個(gè)問題，核心自主權(quán)問題

根據(jù)臺(tái)積電相關(guān)人士的發(fā)言，3nm制程的芯片與加強(qiáng)版5nm工藝、4nm工藝和N4X工藝有著本質(zhì)上的區(qū)別;在技術(shù)上的突破也是很大的。

簡(jiǎn)單來(lái)講，蘋果屆時(shí)采用的M3芯片將會(huì)具備四個(gè)芯片 Die，而當(dāng)下的M1芯片僅有一個(gè)芯片Die。M1芯片是8核心設(shè)計(jì)，M1 Pro則是10核心設(shè)計(jì)，而未來(lái)的M3芯片則是40核設(shè)計(jì)。