臺積電 (TSMC) 計劃進一步縮減其工藝節(jié)點技術(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。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準單元，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 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。
1納米芯片技術(shù)首先由麻省理工學(xué)院的團隊做出，然后由臺積電進行優(yōu)化，并由南洋理工大學(xué)的電機工程與光學(xué)系改進。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) 運營，臺積電已在該園區(qū)運營兩家半導(dǎo)體封裝和測試工廠。盡管臺積電尚未證實或否認該報道，但可以肯定的是，它已確認將繼續(xù)投資臺灣地區(qū)的先進芯片制造。
雖然 1 nm 芯片可能還沒有準備好量產(chǎn)，但當它真的到來時，它將為電動汽車、人工智能和其他技術(shù)帶來進一步的節(jié)能和更高的速度。
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