臺積電宣布量產3納米芯片

12月29日，臺積電舉行了3納米芯片量產儀式，宣告這一全球最大芯片代工廠的最新生產技術正式步入產能擴充階段。

在儀式上，臺積電還宣布了明年二季度揭幕2納米工廠的計劃。

和過去低調的作風不同，臺積電這次的擴廠典禮，可以說是歷年最大規模。

此次臺積電投資高達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的最新一代AI芯片A17預計將于明年下半年發布；

而下一代的蘋果Mac電腦使用的M3芯片預計也有望使用3納米技術。

保持領頭地位在不斷嘗試

臺積電早已為3nm技術和產能擴張奠定了堅實的基礎。

而此次高調宣布3nm的量產，也是為了逐步替代已經推出超過兩年的5nm技術。

過去1年多來，3nm芯片良率拉升難度飆升，臺積電為此已不斷修正 3nm藍圖，且劃分出N3、N3E等多個家族版本。

臺積電正試圖保持其全球最先進半導體供應商的地位。

臺積電正轉向下一代芯片制造業務，而此時全球電子需求正受到經濟衰退威脅的打擊。

臺積電今年將資本支出計劃削減了至少10％，至360億美元。

一些分析師警告稱，該公司可能會在2023年進一步推遲擴張支出。

留給臺積電堅持晶體管架構的機會不多了

當競爭對手三星正在轉向全門控晶體管設計（RibbonFET）時，臺積電仍堅持使用久經考驗的FinFET晶體管架構。

預計在2nm工藝推出之前，新的晶圓廠不會采用RibbonFET設計。

不過，最新的N3工藝幾乎沒有提供任何有關SRAM（靜態隨機存取存儲器）的擴展。

其儲存單元的面積為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，在芯片設計上非常倚重SRAM來提高性能，目前看這條路線已經接近盡頭，今后進一步提升性能、改善功耗，將不得不依靠對架構本身的改進。

由于良率控制不理想，N3B預計產量不大，后續迭代的時間窗也比較窄。目前很多廠家都在等待更新的N3E節點。

對于臺積電來說，N3將是最后一個基于FinFET晶體管的通用節點，也是一個服務了至少10年的節點。

向外國建廠的巨大風險

此次在臺灣高調宣布3nm量產，除了展示技術優勢外，可能也是處于規避風險的考慮。

不過，雖然臺積電一直沒有停止在美國擴大產能，還在考慮向歐洲擴張，但更多仍然致力于臺灣地區，將最先進的技術保留給臺灣地區的工廠。

而對于美國工廠，按照目前的擴產時間表，美國將在兩年后獲得臺積電4nm工藝技術，在近三年后獲得3nm工藝技術，2nm工藝技術則暫無計劃。

在歐美設廠，臺積電必須考慮成本、人才和供應鏈方面的問題，而原先的成熟芯片工程師被不斷外派到各地監督生產也對其現有的人才儲備形成巨大壓力。

只不過，現階段似乎沒有下游廠商，能為這項奢侈的技術買單了。

買不起的芯片，撐不住的市場

在臺積電宣布3納米制程量產之前，臺積電在先進制程上的唯一對手三星宣布成功量產3nm芯片。

對于向來求穩的臺積電來說，一旦他們公布量產，良率上能夠相對可靠。但即便如此，似乎沒有多少客戶愿意買單，或者買得起這個單。

臺積電的某位頭部客戶已經大幅削減了3nm芯片的訂單。

目前包括蘋果、英偉達、英特爾、AMD、高通、聯發科都表達了讓臺積電代工3nm芯片的意愿。

但在上述公司中，沒有一家明確公布了3nm產品的時間表。

一個最直接的原因是，這項新技術真的太貴了。

進入3nm制程后，代工端給出的價格要更加夸張。根據Digitimes的數據，未來3nm芯片量產后，晶圓的單片價格將突破20000美元，相比于7nm芯片翻了一番。

芯片設計廠商對于代工價格上漲不滿，而臺積電也是有苦難言。

如今各大廠商所說的5nm、3nm等概念，更多是廠商根據自身的參數定義的制程概念，這些數字本身除了表達工藝迭代之外，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現翻倍，也沒有讓單個晶體管的成本下降。

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

尤其是在消費電子市場疲軟的大背景下，芯片廠商大概率不會冒險增加成本去推動芯片制程的升級，未來行業內擠牙膏式的產品迭代或將成為常態。

臺積電宣布3 nm工藝投產時間也確實非常突然。

從臺積電在2 nm、3 nm等制程工藝上的表現來看，其工藝技術也是相當成熟。

因此，其他廠商在拿到臺積電的訂單后可能會選擇跟臺積電進行合作研發。

結尾：

5 nm工藝可能會成為未來芯片行業產品競爭最激烈的工藝。

對于臺積電來說，要想在5 nm技術節點工藝上獲得更多客戶的訂單，就需要把現有產品推向5 nm和3 nm技術節點。

而對于臺積電和其他芯片廠商來說，他們要想獲得更多5納米、3納米技術節點產品訂單就要把現有的工藝往4納米或3納米技術節點發展。