12月2日消息,，據(jù)臺媒《工商時報》報道，目前芯片代工廠龍頭企業(yè)臺積電已經(jīng)完成了Fab 18B工廠的4nm及3nm生產(chǎn)線的建設，將于近期開始進行全新3nm芯片制程工藝測試芯片的正式下線投片的初期實驗性生產(chǎn),，預計將于2022年第四季度正式進入量產(chǎn)階段,，并進一步拉升產(chǎn)能,。

另外,，有相關(guān)業(yè)界人士透露，蘋果,、英特爾,、高通、聯(lián)發(fā)科,、博通,、超微等多個國際知名芯片廠商皆是臺積電3nm芯片制程工藝的主要客戶，在2022～2023年這些芯片廠商將會陸續(xù)完成自家的芯片設計定案并交由臺積電的3nm制程工藝進行生產(chǎn),。

據(jù)悉,，臺積電的3nm芯片制程工藝采用的依舊是FinFET晶體管架構(gòu)，這是當前半導體芯片制造行業(yè)的主力軍,，是當前技術(shù)最成熟,，性價比最高，能效最好，已經(jīng)有了支持高效能運算的完整芯片開發(fā)架構(gòu),，并且已經(jīng)能完美運用到智能手機中,。據(jù)業(yè)界人士透露，臺積電近期已經(jīng)開始在其Fab 18B工廠進行3nm測試芯片的初期風險生產(chǎn),。

芯片高端先進制程工藝僅剩兩名玩家

一直以來,，在半導體行業(yè)一直廣為流傳著這么一條定律——摩爾定律，按照摩爾定律的說法,，集成電路上可容納晶體管的數(shù)量大約每隔18個月便會增加一倍,。摩爾定律提出50多年以來，集成電路芯片的性能的確得到了大幅度的提高,；但另一方面,，芯片生產(chǎn)制造的成本也在相應提高；

伴隨著芯片制程工藝的進步,，芯片每單位能容納的晶體管數(shù)量會越來越多,，使芯片性能越強的同時功耗也越低。但是每一次芯片制程工藝的提升,，都需要投入大量的資金去進行技術(shù)研發(fā),，才能有所突破，如今,，芯片制程工藝已經(jīng)逐漸接近物理極限,，技術(shù)難度越來越大，對于資金投入的要求也越來越高,，如今的芯片制程工藝已經(jīng)進入5nm以下的時代，現(xiàn)在還能活躍在該領(lǐng)域的也只剩下臺積電和三星兩家了,。

在芯片代工制造的整個工藝流程中,，需要經(jīng)過300道以上的工序，并且每一道工序都不能出現(xiàn)問題,，只要在生產(chǎn)過程中任意一道工序出現(xiàn)差錯,，都有可能導致大量的芯片報廢。很多時候很小的偏差只有等到芯片制造完成進行電性能測試的時候才能發(fā)現(xiàn),，這樣造成的損失就更加龐大,。所以，每個芯片代工廠在正式進行量產(chǎn)之前,，都會有一個風險試產(chǎn)的階段,。

另外，芯片代工廠需要投入大量的資金才能建設好一條芯片制造生產(chǎn)線,，并且后續(xù)的維護也需要大量資金投入,，生產(chǎn)線建設完成，需要保證產(chǎn)線有充足的訂單，并盡可能滿負荷運營才能實現(xiàn)正常盈利,。而要想獲得更多的訂單,，也需要投入大量資金去研發(fā)更先進的制程技術(shù)，只有擁有先進的技術(shù)能力,，才會被客戶選選擇,。

并且，繼續(xù)向下研發(fā)芯片制程工藝,，需要用到EUV光刻機,，目前，僅有荷蘭的ASML公司一家能夠制造該光刻機,，因此,，EUV光刻機的產(chǎn)量極其有限，目前,，絕大部分ASML公司生產(chǎn)的EUV光刻機,，都在臺積電和三星手中。

臺積電方面為了滿足蘋果的5nm,、3nm產(chǎn)能,，今年的資本支出已經(jīng)高達250億美元以上，其中絕大部分是用于購買EUV光刻機,。

前不久三星高層訪問ASML總部,，就是為了敦促ASML能夠盡快交付EUV光刻機，其緊俏程度,，可見一斑,。

因此，在龐大的資金壓力及設備短缺的環(huán)境下,，大多數(shù)芯片廠商都放棄了繼續(xù)追求高端芯片制程工藝,，現(xiàn)在只剩下臺積電和三星還在繼續(xù)研發(fā)5nm以下的制程技術(shù)，目前臺積電與三星正在研發(fā)3nm芯片制程工藝,，并都宣布將在2022年實現(xiàn)量產(chǎn),。

臺積電穩(wěn)扎穩(wěn)打，加大先進制程工藝資金投入

與三星想要利用新興的芯片制程架構(gòu)GAA（全柵閘）結(jié)構(gòu)實現(xiàn)彎道超車不同,，臺積電的3nm芯片制程工藝依舊選擇了當前技術(shù)水平最成熟穩(wěn)定的FinFET架構(gòu),，并依靠“創(chuàng)新功能”實現(xiàn)了3nm制程工藝全節(jié)點縮放。

相較于5nm芯片制程工藝,，臺積電新的3nm工藝在相同功率水平下將性能提高10－15％,，在功耗上實現(xiàn)有效降低30％，晶體管密度提升了70％左右,。臺積電預計將在2021年進行3nm芯片風險試產(chǎn),，并在2022年正式實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

臺積電在2021年的資金支出中，由此前次公布的250－280億美元,，調(diào)升至300億美元,，較去年大增74％，預計將在三年內(nèi)共計總投資達1000億,，其中有八成將用于先進芯片制程技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)線建設上,。據(jù)悉，臺積電南科Fab 18超大型芯片代工廠將新建P1～P4共4座5nm及4nm芯片制程產(chǎn)業(yè)線,，P5～P8共4座3nm芯片制程產(chǎn)線,；其中，P1～P3的Fab 18A代工廠已經(jīng)進入量產(chǎn)階段,，P4～P6的Fab 18 B代工廠中已經(jīng)建設完成的生產(chǎn)線即將進入風險試產(chǎn)階段,。

在當前的芯片代工制造行業(yè)里，臺積電無疑是目前世界上最大的芯片代工制造廠商,，占據(jù)了54％的市場份額,，2020年，臺積電實現(xiàn)全年營收約3081億元,，凈利潤高達1191億元,。

結(jié)語

此前，臺積電總裁魏哲家表示,，臺積電在制程工藝上的先進技術(shù)與強勁的客戶需求,，將會使3nm成為臺積電大規(guī)模且被長期需求的一項先進制程技術(shù)。

另外,，當前市場規(guī)模龐大的5G智能手機芯片市場及HPC運算芯片將會使臺積電3nm制程工藝的主要投入方向,，蘋果和高通將是臺積電3nm制程工藝的首要客戶，預計臺積電2023～2024年的營收將受惠于3nm制程工藝而創(chuàng)下新高,。

如今,，隨著5G通信、人工智能,、物聯(lián)網(wǎng)、智能設備等行業(yè)的快速發(fā)展,，對于半導體芯片性能的要求也越來越大,，由于沒有任何一種芯片技術(shù)可以長久維持統(tǒng)治地位，滿足所有領(lǐng)域的要求,，因此,，在芯片不斷發(fā)展進步的過程中，各大芯片制造商必須在技術(shù)研發(fā)上持續(xù)開拓創(chuàng)新,，才能維持自身的競爭力,，如何從技術(shù)、市場與成本中取得最大的利益，將是芯片制造商間競爭的關(guān)鍵所在,。