台积电3nm工厂竣工：2022年大规模量产, 苹果A16处理器将首发

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  新智元报道  

来源：TSMC

编辑：QJP

【新智元导读】据台积电发布的消息称，3nm工厂已经竣工，会在2021年下半年开始小量试产，2022年会大规模量产，不出意外的话，苹果的A16处理器会是3nm首发。与5nm工艺相比，台积电3nm的晶体管密度提升70%，性能提升15%，功耗降低30%，同时继续使用FinFET工艺，技术成熟度更高。

 

台积电本周在中国台湾省台南市附近的南台湾科技园为其新工厂举行了一场升旗仪式。预计晶圆厂将在2022年下半年开始使用该公司的 N3工艺技术批量生产芯片。

              

2019年10月底，台积电就已经开始建造新的生产设施。台积电董事长 Mark Liu 在仪式上表示，到2022年下半年全面投入使用时，该工厂将使用该公司的 N3 晶圆制作方法，每月生产能力约为55,000300 mm晶圆。

 

2022年量产，苹果A16芯片将首发

 

2018年，该公司获准开始建造工厂，当时，工厂的成本估计为195亿美元。传统上，台积电的工厂建设分为几个阶段，但在这个时候，该公司没有透露是否已经完成了所有阶段的建设，或只是第一个阶段。与此同时，由于台积电通常建立所谓的“ gigafabs”(生产能力超过10万台 WSPMs 的半导体制造设施) ，它很可能是正在处理一个重大项目的第一阶段。

 

台积电已经在台南市附近的台湾南部科技园区运营着14台晶圆厂和18台晶圆厂(尚未完全建成)的生产设施，因此新的晶圆厂将对它们起到补充作用。

             

台积电为3nm工艺一共准备了4波产能，其中首波产能中的大部分，将留给他们多年的大客户苹果，后三波产能将被高通英伟达等厂商预订。

 

目前，台积电在14号和18号工厂拥有约15,000名员工。在18芯片厂完全建成并且新工厂投入运营之后，台积电在台南市地区的员工数量将增加到2万左右。

 

之前有消息称，台积电将在 3nm 节点放弃 FinFET 晶体管工艺，转向GAA环绕栅晶体管。

 

不过，台积电在 2nm 研发上取得重大突破，目前已找到路径，将切入全环栅场效应晶体管GAA，这意味着台积电在 3nm 节点上将继续使用 FinFET 工艺。

           

台积电的 N3 制作方法采用 FinFET 晶体管结构，适用于移动和高性能计算应用。

 

台积电曾表示，3nm沿用 FinEFT 技术，主要是考量客户在导入5nm制程的设计也能用在3nm制程中，无需面临需要重新设计产品的问题，台积电可以保持自身的成本竞争力，获得更多的客户订单。

 

3nm 制造技术将提供高达15% 的性能增益(在相同的功率和晶体管数量条件下) ，30% 的功耗降低(在相同的时钟和复杂度条件下) 和 70% 的晶体管密度提升。

 

据悉这个新节点使用极紫外辐射光刻技术(EUVL)进行多达20多层的光刻，这是目前没有新工艺能做到的。

 

本月早些时候，台积电已经下了大量订单，订购 ASML 公司的 EUV ，这批EUV预计将用于其即将到来的生产设备。

 

3nm榨干FinFET最后一滴血，2nm采用MBCFET

 

台积电此前曾表示，其2nm技术的研发和生产将在保山和新竹进行，同时还进一步指出，它正计划拥有四个超大型晶圆厂，占地222英亩。

          

据台积电预计，2023年会进行小批量风险实验，未来苹果、高通、英伟达、AMD等都会成为其2nm技术的客户。

 

目前的芯片从2011年的22nm工艺开始就使用 FinFET，即鳍式场效应晶体管，解决了晶体管变得更小所带来的问题。

 

直到工艺下降到 5nm前，FinFETs一直是很好的。当达到原子水平 (3纳米是25个硅原子排成一行) 时 ，FinFET 开始出现漏电现象，可能不再适用于更进一步的工艺水平。

              

在2nm工艺上，台积电将放弃多年的FinFET(鳍式场效应晶体管)，甚至不使用三星规划在3nm工艺上使用的 GAAFET (环绕栅极场效应晶体管)，也就是纳米线(nanowire)，而是将其拓展成为 MBCFET(多桥通道场效应晶体管)，也就是纳米片(nanosheet)。

              

从2020年上半年全球晶圆代工的营收统计来看，台积电的营收已经超过其中8名代工营收的总和。台积电在先进制程领先的道路上一往无前，未来能否有弯道超车的情况出现，让我们拭目以待。