臺積電 (TSMC) 計劃進(jìn)一步縮減其工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)。據(jù)國外科技媒體allaboutcircuits報道，臺積電將在其亞利桑那州芯片工廠生產(chǎn) 3 納米芯片，并可能計劃生產(chǎn) 1 納米芯片。

　　節(jié)點(diǎn)縮小行業(yè)現(xiàn)狀

　　在半導(dǎo)體制造中，3nm 工藝是繼 5nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)之后的下一個 die shrink，幾大行業(yè)參與者都在爭先恐后。較小的節(jié)點(diǎn)允許在給定區(qū)域放置更多晶體管，從而提高電源效率。

　　第一代 3 納米芯片將能夠?qū)⒐慕档徒话耄瑫r大幅提高性能。

　　在過去的幾十年里，芯片制造商一直試圖將更多的晶體管擠壓到更小的表面上。但是現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了極限。為了解決這個問題，工程師們一直在尋找其他 2D 材料來替代硅，以便將芯片推向 1 納米或更低。

　　三星的 3 納米半導(dǎo)體里程碑

　　韓國科技巨頭三星電子于 6 月在其華城和平澤半導(dǎo)體工廠開始大規(guī)模生產(chǎn) 3 納米芯片，這是全球首家這樣做的公司。

　　該公司的目標(biāo)是到 2030 年在其邏輯芯片和晶圓代工業(yè)務(wù)上投資 1320 億美元，并計劃在德克薩斯州建設(shè)一家半導(dǎo)體工廠。該公司目前正在生產(chǎn)第一代 3nm 芯片，并計劃在 2023 年開始生產(chǎn)第二代 3nm 工藝。

　　臺積電作為全球最大的晶圓代工企業(yè)緊追三星，前幾天張忠謀透漏，臺積電計劃在其亞利桑那州工廠生產(chǎn) 3 納米芯片，第二家工廠正在規(guī)劃中。

　　該公司在 4 月份表示，計劃在未來三年內(nèi)投資 1000 億美元擴(kuò)大其芯片制造能力，并計劃在 2025 年生產(chǎn) 2nm芯片。

　　同時，在 2022 年 4 月，英特爾宣布了其制造工藝計劃，從 Intel 7 轉(zhuǎn)移到 Intel 18A;每一步都提供了相對于功耗的性能改進(jìn)。雖然這家科技公司目前落后于臺積電和三星，但它希望到 2025 年趕上并超越它們。

　　臺積電的3納米技術(shù)

　　臺積電將其名為 N3 的 3nm 技術(shù)描述為其現(xiàn)有 5nm 產(chǎn)品的全節(jié)點(diǎn)跨步。N3 芯片采用FinFlex技術(shù)，允許工程師在一個塊內(nèi)混合和匹配不同種類的標(biāo)準(zhǔn)單元，以優(yōu)化性能、功耗和面積 (PPA)。

　　該芯片的特性特別有利于制造具有大量內(nèi)核的復(fù)雜設(shè)計，例如 CPU 和 GPU。該公司聲稱新技術(shù)將提供高達(dá) 70% 的邏輯密度增益，在相同功率下速度提高 15%，在相同速度下功率降低 30%。

　　推出時，臺積電希望在 PPA 和晶體管技術(shù)方面提供最先進(jìn)的代工技術(shù)，而 N3 技術(shù)可為移動和 HPC應(yīng)用程序提供完整的平臺支持。

　　在亞利桑那州生產(chǎn) 3 nm

　　臺積電正在亞利桑那州建造一座耗資 120 億美元的工廠。第一階段是 5 納米芯片，該公司已確認(rèn)它仍有望在 2024 年開始生產(chǎn)。下一階段雖然尚未最終確定，但將開始生產(chǎn) 3 納米芯片。該公司表示，計劃最初使用 5 納米工藝每月生產(chǎn)約 20,000 片芯片。

　　盡管由于勞動力成本和與相關(guān)的供應(yīng)鏈問題，建造該工廠的成本高于預(yù)期，但它仍在按計劃進(jìn)行，并且迫切需要滿足該地區(qū)臺積電客戶的需求。

　　臺積電1nm芯片量產(chǎn)進(jìn)展

　　雖然 美國工廠的5 納米芯片的生產(chǎn)尚未開始，但臺積電與臺灣大學(xué) (NTU) 和麻省理工學(xué)院 (MIT) 一起在 1 納米芯片的開發(fā)中穩(wěn)步前進(jìn)。

　　1納米芯片技術(shù)首先由麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)做出，然后由臺積電進(jìn)行優(yōu)化，并由南洋理工大學(xué)的電機(jī)工程與光學(xué)系改進(jìn)。關(guān)鍵研究成果是使用半金屬鉍作為接觸電極可以降低電阻并增加電流，這將把能源效率提高到半導(dǎo)體的最高水平。去年5月積電發(fā)布了在 1nm 芯片上取得突破的聯(lián)合聲明，業(yè)界認(rèn)為這一聲明勝過了IBM先前關(guān)于開發(fā) 2 納米芯片的聲明。

　　據(jù)報道，臺積電計劃在桃園市龍?zhí)秴^(qū)的工業(yè)園區(qū)建設(shè)一座 1 納米晶圓廠。該基地由新竹科學(xué)園區(qū) (HSP) 運(yùn)營，臺積電已在該園區(qū)運(yùn)營兩家半導(dǎo)體封裝和測試工廠。盡管臺積電尚未證實(shí)或否認(rèn)該報道，但可以肯定的是，它已確認(rèn)將繼續(xù)投資臺灣地區(qū)的先進(jìn)芯片制造。

　　雖然 1 nm 芯片可能還沒有準(zhǔn)備好量產(chǎn)，但當(dāng)它真的到來時，它將為電動汽車、人工智能和其他技術(shù)帶來進(jìn)一步的節(jié)能和更高的速度。