台积电详细介绍3nm技术，依然用FinFET
2020-08-25
14:00:13
来源: 半导体行业观察
来源：内容来自由
半导体行业观察综合
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据anandtech报道，在台积电的年度技术研讨会上，他们详细介绍了其未来的3nm工艺节点的特性，并以N5P和N4工艺节点的形式为5nm后续产品制定了路线图。
从台积电即将推出的N5工艺节点开始，该节点代表了其第二代的深紫外线（DUV）和极紫外（EUV）工艺节点，该节点位于很少使用的N7 +节点之后（例如，麒麟990 SoC使用的节点）。台积电已经开始量产了几个月，因为我们预计台积电此时将向客户出货硅片，而今年的消费类产品也将出货。苹果的下一代SoC可能是该节点的首批候选者。
台积电（TSMC）详细说明，N5目前的缺陷密度仅为N7的四分之一，新节点的批量生产时其良品率要高于其先前的主要节点N7和N10，预计缺陷密度应该会继续提高。
报道表示，这家全球领先的代工厂正在准备推出一个基于当前N5工艺的新N5P节点，该节点以5％的速度增益和10％的功耗降低来扩展其性能和功率效率。
除了N5P之外，台积电还引入了N4节点，它代表了N5工艺的进一步发展，它采用了更多的EUV层来减少掩膜，而芯片设计师所需的移植工作却最少。我们将从2021年第四季度看到N4的风险试产，到2022年晚些时候开始批量生产。
今天最大的新闻是台积电披露了他们超越N5工艺节点一代家族（3nm N3节点）的下一个重大飞跃。我们听说，台积电去年以来一直在努力定义节点，进展顺利。
与三星利用GAA（全栅闸）晶体管结构的3nm工艺节点相反，台积电将坚持使用FinFET晶体管并依靠“创新功能”使它们实现N3承诺的全节点缩放带来。
与N5节点相比，N3承诺在相同功率水平下将性能提高10-15％，或在相同晶体管速度下将功率降低25-30％。此外，TSMC承诺将逻辑区域密度提高1.7倍，这意味着我们将在N5和N3逻辑之间看到0.58倍的缩放比例。这种激进的收缩并不能直接转化为所有结构，因为公开的SRAM密度仅得到20％的改善，这意味着0.8倍的缩放系数，而模拟结构在1.1倍的密度下缩放甚至更差。
现代芯片设计非常卡重SRAM，其经验法则比率为70/30 SRAM与逻辑比率，因此在芯片级别，预期的管芯收缩率将仅为〜26％或更少。
N3计划于2021年进入风险生产，并于2H22进入批量生产。台积电在N3上公开的工艺特性在功率和性能上与三星在3GAE上公开的工艺密切相关，但在密度方面则领先得多。
根据市调机构集邦科技旗下拓墣产业研究院最新调研结果显示，由于年底为欧美消费旺季，加上中国十一长假及双十一促销活动，带动目前下游客户端拉货动能旺盛，使晶圆代工产能与需求连带稳定提升，预估第三季全球晶圆代工业者营收将成长14％。
其中，台积电以53.9％的市占稳坐龙头宝座，亦是全球唯一在下半年可提供5纳米量产的半导体厂。
晶圆代工龙头台积电预估第三季营收年成长率达21％，营收主力为7纳米制程，受惠于5G建设持续部署、高效能运算（HPC）、和远距办公教学的中央处理器（CPU）及绘图处理器（GPU）等强劲需求，产能维持满载。而5纳米制程在第三季开始计入营收，在全年度台积电5纳米营收占比以8％为目标的情况下，预计第三季5纳米营收占比将达16％ 。
台积电预期第三季5G智慧型手机、HPC等强劲需求将推升7纳米及5纳米产能利用率维持满载，推升新台币季度营收将介于3,304.0～3,392.5亿元，与上季相较成长6.3～9.2％，可望创下季度营收历史新高。
台积电亦预期今年美元营收将较去年成长逾20％并创历史新高，这个预估已将新冠肺炎疫情及美国对华为新禁令等因素考量进去。
台积电下半年5纳米进入量产，虽然替海思华为代工的5纳米订单在宽限期结束后无法再出货，但苹果为iPhone 12打造的A14应用处理器，以及为新款Macbook打造的Arm架构A14X应用处理器，均将在下半年采用台积电5纳米量产。由此来看，台积电将是下半年唯一能提供5纳米量产的半导体厂。
在其它业者部分，三星晶圆代工今年虽然受到旗舰手机S20系列销售下滑影响，使其调整自家应用处理器（AP）的晶圆代工业务量，然客户为止防芯片断料的库存储备心态，带动其他晶圆代工业务成长，推估第三季营收年成长约4％。
联电因大尺寸面板驱动IC及电源管理IC需求上升，推估8吋晶圆产能吃紧状况可能持续到2021年，目前透过调涨部分代工价格的策略，将有助于推升其第三季整体营收，与去年同期相较，可望成长23％。
力积电晶圆代工业务持续扩展，面板驱动IC、整合触控功能面板驱动IC（TDDI）、CMOS影像感测器（CIS）、电源管理IC、功率半导体等代工需求增加，透过调升代工价格与提高产能利用率，其第三季营收年成长以26％为前十名之冠。
世界先进因新加坡厂加入营运，带动晶圆出货增加，加上大尺寸面板驱动IC、电源管理IC需求大幅成长，在8吋产能满载之下，预估第三季营收年成长可达21 ％。
晶圆代工龙头台积电24日再度公告购买南科厂房，将以48.4亿元新台币（下文的元也指代新台币）买下彩晶兴建中的厂房与附属设施。这也是台积电今年第四度购买南科一带公司厂房，先期陆续买下家登、力特、以及益通南科厂房，累计已投入约100亿元。
台积电表示此次买厂房及土地目的与先前相同，主要是用于未来扩充产能所需。
台积电向彩晶购买位于台南市安定区安科段8地号，以及善化区善科段57地号的兴建中厂房及附属设备，建物面积约89,847坪。该厂原是彩晶6代厂预定地，不过后来彩晶策略转向，该厂未完成，只有基本的维护并寻求出售。对彩晶而言，初估扣除原始帐列成本及已提列减损后的处分利益约新台币14.4亿元，约可挹注每股盈余0.46元。
台积电今年以来频频出手购买厂房，5月时向家登购买南科厂房，投入6.6亿元。8月更是接连的买厂，12日宣布以36.5亿元买下力特南科厂，该厂建坪超过5.4万坪、占地逾2.2万坪，厂房位置就在台积电南科厂隔壁，而台积电先前就承租该厂部分用地，今年直接由租转买。
台积电8月20日再公告以8.6亿元向益通买厂，建物面积约1.3万坪。24日又再度公告以48.4亿元购买彩晶南科厂房。为因应扩产需求，台积电积极在南科买厂，今年合计投入约100亿元。但这相对于台积电今年的资本支出来说，是小巫见大巫。
在今年二季度的法说会上，台积电财务长黄仁昭表示，因应客户对先进制程的强劲需求，台积电也同步上调今年资本支出至160-170亿元，较原先的金额增加约6%；若与去年资本支出140-150亿美元相较之下，今年大幅成长约13-15%。
台积电5 纳米将于下半年量产，贡献营收，主要客户平台包括5G 手机、高效能运算应用，不过，台积电小幅下修今年5 纳米营收贡献，由于设备装机进度受疫情影响，营收占比将由前次法说预估的10%、下调至8-10%。
至于3 纳米方面，目前进度顺利，维持先前预期，2021 年进入风险性试产，目标2022 年下半年量产。
而根据规划，台积电南科Fab 18厂已完成第1期至第3期工程，将用于5纳米量产，第3期工程将在第四季进行装机试厂，明年第一季进入量产。台积电预计在Fab 18厂延伸兴建第4期至第6期工程，主要用于3纳米产能建置，而台积电3纳米预期在2021年下半年开始试产，并于2022年上半年进入量产阶段。
台积电已展望2纳米技术研发，预期会持续采用极紫外光（EUV）微影技术。台积电原本计划在新竹宝山乡建置2纳米研发及量产晶圆厂，但因土地取得及环评等仍需要一段时间才能完成。设备业者认为，台积电现阶段在南科大举购置的厂房及土地，除了可以延续3纳米后续扩产所需，也可为未来2纳米晶圆厂建置用地预作准备。
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