前言：

隨著晶體管變得越來越細(xì)小，臺積電采用新工藝技術(shù)上的速度也變慢了，以往大概每兩年就會進(jìn)入一個新的制程節(jié)點，現(xiàn)在則要等更長的時間。

為了滿足其所有客戶的需求，臺積電不得不繼續(xù)提供其制造工藝的半節(jié)點、增強(qiáng)和專業(yè)版本。

臺積電積極奔赴下一代工藝節(jié)點

臺積電在過去 20 年左右的成功很大程度上取決于該公司能夠提供一種新的制造技術(shù)，每年都會改進(jìn) PPA（功率、性能、面積），并每 18 至 24 個月推出一個全新的節(jié)點，同時保持可預(yù)測的高水平產(chǎn)量。

但隨著現(xiàn)代制造工藝的復(fù)雜性達(dá)到前所未有的水平，在保持可預(yù)測的產(chǎn)量和簡單的設(shè)計原則的同時保持創(chuàng)新步伐變得越來越困難。

眾所周知，臺積電和三星電子現(xiàn)在的主力芯片產(chǎn)品都是采用的5nm制程工藝技術(shù)，當(dāng)然還有大量的使用的是7nm制程技術(shù)。而無論是蘋果公司還是三星電子的手機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)大量使用了5nm制程的產(chǎn)品。

在臺積電第一季度財報電話會議上表示，正全力以赴地開發(fā)下一代工藝節(jié)點。計劃在今年晚些時候?qū)⑼懂a(chǎn)首批 3nm工藝，有了臺積電的N3 節(jié)點，N5（5 納米級）爬坡和 N3（3 納米級）爬坡之間的差距將增加到 2．5 年左右，這可能會給代工廠的主要客戶蘋果帶來一些挑戰(zhàn)。

同時，N2的節(jié)奏將延長至三年左右，這在很大程度上意味著臺積電節(jié)點發(fā)展戰(zhàn)略的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。

引入改進(jìn)的3nm節(jié)點

臺積電的 N3 將在 N5 的基礎(chǔ)上實現(xiàn)全節(jié)點改進(jìn)，包括提高 10％ ～ 15％ 的性能、降低 25％ ～ 30％ 的功率以及高達(dá) 1．7 倍的邏輯晶體管密度。為此，它將使用超過 14 個極紫外 （EUV） 光刻層（N5 使用多達(dá) 14 個，預(yù)計 N3 將使用更多），并將為深紫外光刻 （DUV） 層引入某些新的設(shè)計規(guī)則。

臺積電將在下半年開始使用其 N3 節(jié)點增加芯片的生產(chǎn)，并將在 2023 年初向一個（或多個）客戶交付第一批商用芯片，屆時它將獲得第一筆 N3 收入。

雖然臺積電的 N3 工藝技術(shù)專為高性能計算（臺積電用來描述 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等應(yīng)用的術(shù)語）和智能手機(jī)而設(shè)計，但有證據(jù)表明該節(jié)點具有相當(dāng)狹窄的工藝窗口，這將使芯片開發(fā)人員難以達(dá)到所需的規(guī)格。這是一個問題，因為它增加了收益時間并最終降低了利潤率。

為了解決這個問題，臺積電開發(fā)了 N3E 版本的技術(shù)，該技術(shù) 擴(kuò)大了工藝窗口并提供了對 N5 的改進(jìn)。

N3工藝的效果會如何

今年下半年，臺積電將把N3工藝投入生產(chǎn)。臺積電預(yù)測，HPC（高性能計算）將是其今年增長最快的領(lǐng)域。上一季度HPC產(chǎn)生了41％的收入，僅比智能手機(jī)產(chǎn)生的40％略高。物聯(lián)網(wǎng)和汽車排在第三和第四位，分別創(chuàng)造了8％和5％的收入。

臺積電多次強(qiáng)調(diào)3nm制程將于2022下半年正式量產(chǎn)。而作為競爭對手的韓國三星也在積極加快3nm量產(chǎn)進(jìn)程。三星此前表示，采用GAA 架構(gòu)的3nm制程技術(shù)已正式流片（Tape Out）。三星3nm制程流片是與新思科技合作，加速為GAA 架構(gòu)的生產(chǎn)流程提供高度優(yōu)化參考方法。

三星3nm制程不同于臺積電或英特爾的FinFET架構(gòu)，而是GAA架構(gòu)，三星需要新設(shè)計和認(rèn)證工具，因此采用新思科技的Fusion DesignPlatform。制程技術(shù)的物理設(shè)計套件（PDK）已在2019年5 月發(fā)布，并2020 年通過制程技術(shù)認(rèn)證。

為了穩(wěn)妥，臺積電繼續(xù)沿用FinFET晶體管技術(shù)，三星兵出險招，采用更先進(jìn)的GAA晶體管技術(shù)，希望能夠在技術(shù)上超越臺積電，但是出品率有多高也非常關(guān)鍵。

預(yù)計2026年出現(xiàn)2nm芯片

臺積電在 2020 年 8 月首次談及 N2 時，并未透露有關(guān)技術(shù)或其時間表的許多細(xì)節(jié)，但表示將建立一個位于臺灣新竹縣寶山附近的全新工廠，用于該節(jié)點。

臺積電預(yù)計在 2024 年底開始使用其 N2 技術(shù)進(jìn)行風(fēng)險生產(chǎn)，然后在 2025 年底啟動 HVM，這意味著 2022 年第三季度的初始 N3 量產(chǎn)與 2025 年第四季度的初始 N2 量產(chǎn)之間的差距約為三年。“到目前為止，我們在 N2 方面的進(jìn)展正在走上正軌，”魏哲家說，“2024年底，N2將進(jìn)入風(fēng)險生產(chǎn)；2025年，它將投產(chǎn)，可能接近年底。那是我們的日程安排。”

考慮到現(xiàn)代芯片的生產(chǎn)周期，我們可以肯定地說，臺積電制造的第一批 N2 芯片將在 2026 年初到達(dá)消費設(shè)備。

結(jié)尾：

顯然，臺積電的全新工藝開發(fā)和加速節(jié)奏已經(jīng)增加到 N3 的兩年半，N2 將增加到三年，這可能被其主要客戶認(rèn)為是一個重大放緩。

同時，N3E 的潛在拉入是一個好兆頭，表明該公司可以相當(dāng)快地實現(xiàn)其節(jié)點內(nèi)的發(fā)展。隨著臺積電三年的新節(jié)點開發(fā)周期，未來的節(jié)點內(nèi)進(jìn)步對公司及其客戶來說將比現(xiàn)在重要得多。

部分內(nèi)容來源于：光點財經(jīng)：2納米2026到來！臺積電芯片戰(zhàn)略悄然改變；攬瓴數(shù)智：臺積電最新路線圖：2納米2026年到來，戰(zhàn)略發(fā)生重要改變；半導(dǎo)體行業(yè)觀察：臺積電最新路線圖：2納米2026到來，戰(zhàn)略發(fā)生重要改變