臺(tái)積電宣布量產(chǎn)3納米芯片，現(xiàn)在是好時(shí)機(jī)嗎？

作者 | 方文

由于半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷寒冬，缺芯時(shí)代已經(jīng)過去。

大量消費(fèi)電子進(jìn)入去庫存周期，臺(tái)積電的大客戶如英特爾、蘋果等客戶新品計(jì)劃發(fā)生了改變。

臺(tái)積電宣布量產(chǎn)3納米芯片

12月29日，臺(tái)積電舉行了3納米芯片量產(chǎn)儀式，宣告這一全球最大芯片代工廠的最新生產(chǎn)技術(shù)正式步入產(chǎn)能擴(kuò)充階段。

在儀式上，臺(tái)積電還宣布了明年二季度揭幕2納米工廠的計(jì)劃。和過去低調(diào)的作風(fēng)不同，臺(tái)積電這次的擴(kuò)廠典禮，可以說是歷年最大規(guī)模。此次臺(tái)積電投資高達(dá)605億美元，比在美國亞利桑那州的400億美元投資足足高出了50%，而且美國的3nm，得等到2026年。

蘋果公司目前正在研發(fā)的最新一代AI芯片A17預(yù)計(jì)將于明年下半年發(fā)布；而下一代的蘋果Mac電腦使用的M3芯片預(yù)計(jì)也有望使用3納米技術(shù)。

保持領(lǐng)頭地位在不斷嘗試

臺(tái)積電早已為3nm技術(shù)和產(chǎn)能擴(kuò)張奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

而此次高調(diào)宣布3nm的量產(chǎn)，也是為了逐步替代已經(jīng)推出超過兩年的5nm技術(shù)。

過去1年多來，3nm芯片良率拉升難度飆升，臺(tái)積電為此已不斷修正 3nm藍(lán)圖，且劃分出N3、N3E等多個(gè)家族版本。

臺(tái)積電正試圖保持其全球最先進(jìn)半導(dǎo)體供應(yīng)商的地位。

臺(tái)積電正轉(zhuǎn)向下一代芯片制造業(yè)務(wù)，而此時(shí)全球電子需求正受到經(jīng)濟(jì)衰退威脅的打擊。

臺(tái)積電今年將資本支出計(jì)劃削減了至少10%，至360億美元。

一些分析師警告稱，該公司可能會(huì)在2023年進(jìn)一步推遲擴(kuò)張支出。

留給臺(tái)積電堅(jiān)持晶體管架構(gòu)的機(jī)會(huì)不多了

當(dāng)競爭對(duì)手三星正在轉(zhuǎn)向全門控晶體管設(shè)計(jì)（RibbonFET）時(shí)，臺(tái)積電仍堅(jiān)持使用久經(jīng)考驗(yàn)的FinFET晶體管架構(gòu)。

預(yù)計(jì)在2nm工藝推出之前，新的晶圓廠不會(huì)采用RibbonFET設(shè)計(jì)。

不過，最新的N3工藝幾乎沒有提供任何有關(guān)SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）的擴(kuò)展。

其儲(chǔ)存單元的面積為0.0199平方微米，與N5的0.021平方微米相比，只小了約5%。

近年來，在芯片設(shè)計(jì)上非常倚重SRAM來提高性能，目前看這條路線已經(jīng)接近盡頭，今后進(jìn)一步提升性能、改善功耗，將不得不依靠對(duì)架構(gòu)本身的改進(jìn)。

由于良率控制不理想，N3B預(yù)計(jì)產(chǎn)量不大，后續(xù)迭代的時(shí)間窗也比較窄。目前很多廠家都在等待更新的N3E節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于臺(tái)積電來說，N3將是最后一個(gè)基于FinFET晶體管的通用節(jié)點(diǎn)，也是一個(gè)服務(wù)了至少10年的節(jié)點(diǎn)。

向外國建廠的巨大風(fēng)險(xiǎn)

此次在中國臺(tái)灣高調(diào)宣布3nm量產(chǎn)，除了展示技術(shù)優(yōu)勢外，可能也是處于規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的考慮。

不過，雖然臺(tái)積電一直沒有停止在美國擴(kuò)大產(chǎn)能，還在考慮向歐洲擴(kuò)張，但更多仍然致力于中國臺(tái)灣地區(qū)，將最先進(jìn)的技術(shù)保留給中國臺(tái)灣地區(qū)的工廠。

而對(duì)于美國工廠，按照目前的擴(kuò)產(chǎn)時(shí)間表，美國將在兩年后獲得臺(tái)積電4nm工藝技術(shù)，在近三年后獲得3nm工藝技術(shù)，2nm工藝技術(shù)則暫無計(jì)劃。

在歐美設(shè)廠，臺(tái)積電必須考慮成本、人才和供應(yīng)鏈方面的問題，而原先的成熟芯片工程師被不斷外派到各地監(jiān)督生產(chǎn)也對(duì)其現(xiàn)有的人才儲(chǔ)備形成巨大壓力。

只不過，現(xiàn)階段似乎沒有下游廠商，能為這項(xiàng)奢侈的技術(shù)買單了。

買不起的芯片，撐不住的市場

在臺(tái)積電宣布3納米制程量產(chǎn)之前，臺(tái)積電在先進(jìn)制程上的唯一對(duì)手三星宣布成功量產(chǎn)3nm芯片。

對(duì)于向來求穩(wěn)的臺(tái)積電來說，一旦他們公布量產(chǎn)，良率上能夠相對(duì)可靠。但即便如此，似乎沒有多少客戶愿意買單，或者買得起這個(gè)單。

臺(tái)積電的某位頭部客戶已經(jīng)大幅削減了3nm芯片的訂單。

目前包括蘋果、英偉達(dá)、英特爾、AMD、高通、聯(lián)發(fā)科都表達(dá)了讓臺(tái)積電代工3nm芯片的意愿。

但在上述公司中，沒有一家明確公布了3nm產(chǎn)品的時(shí)間表。

一個(gè)最直接的原因是，這項(xiàng)新技術(shù)真的太貴了。

進(jìn)入3nm制程后，代工端給出的價(jià)格要更加夸張。根據(jù)Digitimes的數(shù)據(jù)，未來3nm芯片量產(chǎn)后，晶圓的單片價(jià)格將突破20000美元，相比于7nm芯片翻了一番。

芯片設(shè)計(jì)廠商對(duì)于代工價(jià)格上漲不滿，而臺(tái)積電也是有苦難言。

如今各大廠商所說的5nm、3nm等概念，更多是廠商根據(jù)自身的參數(shù)定義的制程概念，這些數(shù)字本身除了表達(dá)工藝迭代之外，沒有什么真正的參考意義。

而目前3nm制程的芯片既沒有讓性能實(shí)現(xiàn)翻倍，也沒有讓單個(gè)晶體管的成本下降。

3nm制程工藝芯片的單個(gè)晶體管的成本降低約11%，這幾乎是 50 多年來主要工藝技術(shù)的最弱擴(kuò)展。

尤其是在消費(fèi)電子市場疲軟的大背景下，芯片廠商大概率不會(huì)冒險(xiǎn)增加成本去推動(dòng)芯片制程的升級(jí)，未來行業(yè)內(nèi)擠牙膏式的產(chǎn)品迭代或?qū)⒊蔀槌B(tài)。

臺(tái)積電宣布3 nm工藝投產(chǎn)時(shí)間也確實(shí)非常突然。

從臺(tái)積電在2 nm、3 nm等制程工藝上的表現(xiàn)來看，其工藝技術(shù)也是相當(dāng)成熟。

因此，其他廠商在拿到臺(tái)積電的訂單后可能會(huì)選擇跟臺(tái)積電進(jìn)行合作研發(fā)。

結(jié)尾：

5 nm工藝可能會(huì)成為未來芯片行業(yè)產(chǎn)品競爭最激烈的工藝。

對(duì)于臺(tái)積電來說，要想在5 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝上獲得更多客戶的訂單，就需要把現(xiàn)有產(chǎn)品推向5 nm和3 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)。

而對(duì)于臺(tái)積電和其他芯片廠商來說，他們要想獲得更多5納米、3納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品訂單就要把現(xiàn)有的工藝往4納米或3納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)發(fā)展。

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