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台积电在台兴建全球最尖端半导体2nm芯片厂

来源:爱集微

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03-24 10:56

集微网消息,据日经亚洲报道,台积电日前已开始建设全球最尖端半导体2nm芯片的新工厂。2022年夏季以来,半导体市场大幅下滑,但台积电并未放缓投资步伐。在台海局势备受关注的背景下,从最图片可以看出尖端半导体在中国台湾的进一步集中。

位于台北市西南60公里处,可以说是中国台湾心脏地带的科技园区“台湾硅谷”。如同围绕着台积电总部,云集中国台湾内外的众多相关企业鳞次栉比。

在台积电总部后方的丘陵地带,在相当于约12个东京巨蛋体育场的约55万平方米的广阔面积内,一座计划开始制造2纳米(纳米为十亿分之一米)芯片的新厂房已悄然竣工。

相关供应商表示,2nm芯片工厂的投资额约为2万亿日元(约合人民币1045亿元)。台积电计划在这里建立四个这样的工厂。对于台积电来说,这也是有史以来最大的项目。建设工作的进度相当紧凑,因为该公司还计划在两年后的2025年尽快开始量产。

在全球半导体行业,尤其是最近三年,厂商之间的差距逐渐拉大。2020年春天,疫情在全球蔓延之际,台积电推动当时最先进的5nm芯片量产,引发业界沸腾。

竞争对手的斗争

另一方面,韩国最大的竞争对手三星电子也涉足5nm芯片,但“良品率没有提升,举步维艰”(日本供应商高管)。美国的英特尔更是远远落在后面,产业从此进入“台积电顶电时代”。到2022年底,台积电将成功量产3nm芯片,成为进一步领先5nm芯片的最前沿产品。趁着这个势头,超半导体2nm芯片超3nm的新厂建设已经启动,这就是台积电的现状。

与目前最先进的3nm芯片相比,2nm芯片的加工性能提升了10∼15%。功耗可降低25%至30%,并可延长智能手机等的“待机时间”。

2nm芯片的生产难度特别高,这对芯片行业也有着特殊的意义。因为如果台积电成功实现量产,台积电占据全球尖端芯片市场90%以上份额的垄断地位或将进一步巩固。

在2nm芯片领域,除了传统半导体的技术进步缩小电子线路的线宽外,台积电有望在完全不同的层面上突破重大壁垒。

长期以来,半导体的发展一直基于以纳米为单位缩小半导体基板(晶圆)上电子电路的线宽。 这是因为只要线宽更细,就可以贴装晶体管等更重要的元器件,通过提高加工速度可以提高半导体的性能。然而,自2020年5nm芯片开始量产以来,产业就面临困难。这是因为过去10年使用的被称为“FinFET”的半导体设计结构已经达到了极限。如果试图进一步减小电子电路的线宽,则经常会出现大量电流泄漏到不应流过的地方的现象。

为了防止这种电流泄漏,各个公司展开了激烈的竞争,开发了一种名为“纳米片(nanosheet)”的新型设计结构,称为环栅技术(gate-all-around,简称GAA),推广了很长时间。台积电为此开发工作了大约15年。

美国的IBM、英特尔、三星也一直在推动发展,但对加工技术要求极其精细,量产难度极大。 三星在2022年部分引入了该技术,但“难以投入生产”(市场分析师)。2022年夏季成立的Rapidus Japan,为推进尖端半导体国产化,也从IBM获得了技术,力争实现量产,但能否成功还是未知数。

采用纳米片的2纳米芯片将成为最精密、最好的技术——2022年8月,台积电的首席执行官(CEO)魏哲家在总部所在地新竹举行的技术说明会上,面对在座的供应商管理层等,对2纳米芯片的实用化显示出极大的自信。

2023年1月,魏哲家在发布会上表示,2nm芯片的研发进展快于预期,再次强调进展顺利。已开工项目的进展也体现了这种信心。

并未放缓投资步伐

目前半导体市场受全球通胀及经济放缓影响,2022年夏季开始面临需求下滑,尤其是个人电脑及智能手机所用芯片需求不振,连台积电工厂开工率 已经下降。

尽管如此,台积电今年预计在设备上的投资高达360亿美元,直接关系到竞争力的尖端领域对台湾的投资步伐并未放缓。 在台积电仅次于新竹的第二大基地所在的南部台南市,将于2022年底开始量产的5家3纳米芯片工厂的生产也在快速推进。

占全球90%以上的尖端半导体产品的过度集中,未来在台湾将进一步加剧。 日本经济新闻社数据显示,台积电公布的2020年后尖端产品(7nm以上芯片)新厂数量仅在台湾地区就达到16家。

台积电在美国亚利桑那州只有两家海外工厂。 此外,美国3nm芯片量产要等到2026年,比台湾晚了4年。

虽然指出了台海的风险,但实际上,目前半导体过度集中在台湾的局面正在强化。 这种风险在未来可能会进一步增加。(校对/武守哲)

责编: 武守哲

周宇哲

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邮箱:zhouyz@ijiwei.com

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