知名分析機(jī)構(gòu)集邦咨詢昨天表示，英特爾計(jì)劃將 Meteor Lake 的tGPU芯片組外包給臺(tái)積電制造。按照計(jì)劃，他們的最初量產(chǎn)計(jì)劃在 2H22 進(jìn)行，但后來(lái)由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝驗(yàn)證問(wèn)題推遲到 1H23。近日，該產(chǎn)品的量產(chǎn)計(jì)劃因故再次推遲至2023年底，幾乎完全取消了原定于2023年預(yù)定的3nm產(chǎn)能，僅剩下少量晶圓投入用于工程驗(yàn)證。

按照集邦的說(shuō)法，此次事件對(duì)臺(tái)積電的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃造成了影響很大，導(dǎo)致蘋果成為2H22至2023年初第一波3nm制程客戶中唯一一家，產(chǎn)品包括M系列芯片和A17 Bionic。有鑒于此，臺(tái)積電決定放慢擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)度，以確保產(chǎn)能不會(huì)過(guò)度閑置，導(dǎo)致巨大的成本攤銷壓力。除了正式通知設(shè)備供應(yīng)商公司有意調(diào)整2023年設(shè)備訂單外，由于3nm擴(kuò)產(chǎn)成本高昂，集邦咨詢預(yù)計(jì)此舉還將影響臺(tái)積電2023年CapEx計(jì)劃的部分內(nèi)容。因此，臺(tái)積電 2023 年的資本支出規(guī)?？赡艿陀?2022 年。

值得一提的是，雖然英特爾大幅調(diào)整2023年外包計(jì)劃，導(dǎo)致臺(tái)積電推遲2023年擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，但放眼AMD、聯(lián)發(fā)科、高通等其他先進(jìn)制程客戶，這些公司都陸續(xù)計(jì)劃到2024年量產(chǎn)其3nm產(chǎn)品2024 年。同時(shí)，蘋果 2024 年新款 iPhone 有望全面采用 3nm 處理器。上述客戶的引入，將為臺(tái)積電2024年的3nm產(chǎn)能利用率和營(yíng)收表現(xiàn)注入動(dòng)力。

根據(jù)臺(tái)積電技術(shù)論壇資料，位于南科Fab 18廠區(qū)的P5～P9廠等共5座12吋廠興建計(jì)劃已啟動(dòng)，他們將成為公司3納米的主要生產(chǎn)重鎮(zhèn)，而這次傳言變動(dòng)，將會(huì)給臺(tái)積電帶來(lái)新的不確定性。

對(duì)于記者提問(wèn)相關(guān)消息，臺(tái)積電回應(yīng)指出：“臺(tái)積公司不評(píng)論個(gè)別客戶業(yè)務(wù)。公司產(chǎn)能擴(kuò)充項(xiàng)目按照計(jì)劃進(jìn)行?！绷硗猓{(diào)研機(jī)構(gòu)以賽亞調(diào)研也指出，3/5nm等先進(jìn)制程有八成左右是共用機(jī)臺(tái)，因此臺(tái)積電可以根據(jù)其他制程客戶的需求彈性調(diào)配。

在早前舉辦的技術(shù)研討會(huì)上，臺(tái)積電宣布的關(guān)鍵事項(xiàng)之一是其屬于其 N3（3 納米級(jí)）這些先進(jìn)節(jié)點(diǎn)，它們將在未來(lái)幾年用于制造先進(jìn)的 CPU、GPU 和 SoC .N3：未來(lái)三年的五個(gè)節(jié)點(diǎn)

隨著制造工藝變得越來(lái)越復(fù)雜，它們的尋路、研究和開發(fā)時(shí)間也變得越來(lái)越長(zhǎng)，因此我們不再看到臺(tái)積電和其他代工廠每?jī)赡昃蜁?huì)出現(xiàn)一個(gè)全新的節(jié)點(diǎn)。在 N3 中，臺(tái)積電的新節(jié)點(diǎn)引入節(jié)奏將擴(kuò)大到 2.5 年左右，而在 N2 中，它將延長(zhǎng)到 3 年左右。

這意味著臺(tái)積電將需要提供 N3 的增強(qiáng)版本，以滿足其客戶的需求，這些客戶仍在尋求每瓦性能的改進(jìn)以及晶體管密度每年左右的提升。臺(tái)積電及其客戶需要多個(gè)版本的 N3 的另一個(gè)原因是，代工廠的 N2 依賴于使用納米片實(shí)現(xiàn)的全新柵極環(huán)繞場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (GAA FET)，預(yù)計(jì)這將帶來(lái)更高的成本、新的設(shè)計(jì)方法、新 IP 和許多其他變化。雖然尖端芯片的開發(fā)人員將很快轉(zhuǎn)向 N2，但臺(tái)積電的許多普通客戶將在未來(lái)幾年堅(jiān)持使用各種 N3 技術(shù)。

在其 2022 年臺(tái)積電技術(shù)研討會(huì)上，該代工廠談到了將在未來(lái)幾年推出的四種 N3 衍生制造工藝（總共五個(gè) 3 納米級(jí)節(jié)點(diǎn)）——N3E、N3P、N3S 和 N3X。這些 N3 變體旨在為超高性能應(yīng)用提供改進(jìn)的工藝窗口、更高的性能、增加的晶體管密度和增強(qiáng)的電壓。所有這些技術(shù)都將支持 FinFlex，這是 TSMC 的“秘密武器”功能，極大地增強(qiáng)了他們的設(shè)計(jì)靈活性，并允許芯片設(shè)計(jì)人員精確優(yōu)化性能、功耗和成本。

*請(qǐng)注意，臺(tái)積電在 2020 年左右才開始分別發(fā)布針對(duì)模擬、邏輯和 SRAM 的晶體管密度增強(qiáng)。其中一些數(shù)字仍然反映了由 50% 邏輯、30% SRAM 和 20% 模擬組成的“混合”密度

臺(tái)積電的第一個(gè) 3 納米級(jí)節(jié)點(diǎn)稱為 N3，該節(jié)點(diǎn)有望在今年下半年開始大批量制造 (HVM)。實(shí)際芯片將于 2023 年初交付給客戶。該技術(shù)主要針對(duì)早期采用者（如Apple 等），他們可以投資于領(lǐng)先的設(shè)計(jì)，并從前沿節(jié)點(diǎn)提供的性能、功率和面積 (PPA) 中受益。但由于它是為特定類型的應(yīng)用量身定制的，因此 N3 的工藝窗口相對(duì)較窄（產(chǎn)生確定結(jié)果的一系列參數(shù)），就良率而言，它可能并不適合所有應(yīng)用。

這就是 N3E 發(fā)揮作用的時(shí)候。

新技術(shù)提高了性能，降低了功耗，增加了工藝窗口，從而提高了良率。但權(quán)衡是該節(jié)點(diǎn)的邏輯密度略有降低。與 N5 相比，N3E 將提供 34% 的功耗降低（在相同的速度和復(fù)雜性下）或 18% 的性能提升（在相同的功率和復(fù)雜性下），并將邏輯晶體管密度提高 1.6 倍。

值得注意的是，根據(jù)臺(tái)積電的數(shù)據(jù)，N3E 將提供比 N4X更高的時(shí)鐘速度 （2023 年到期）。不過(guò)后者也將支持超高驅(qū)動(dòng)電流和1.2V以上的電壓，在這一點(diǎn)上它將能夠提供無(wú)與倫比的性能，但功耗非常高。

總的來(lái)說(shuō)，N3E 看起來(lái)是比 N3 更通用的節(jié)點(diǎn)，這就是為什么臺(tái)積電在這一點(diǎn)上擁有更多的“3nm 流片”，而不是在其類似的開發(fā)階段擁有 5nm 級(jí)節(jié)點(diǎn)也就不足為奇了.

使用 N3E 的芯片的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)將在未來(lái)幾周（即 2022 年第二季度或第三季度）開始，HVM 將在 2023 年中期開始（同樣，臺(tái)積電沒(méi)有透露我們是在談?wù)摰诙径冗€是第三季度）。因此，預(yù)計(jì)商業(yè) N3E 芯片將在 2023 年底或 2024 年初上市。

N3 的改進(jìn)并不止于 N3E。臺(tái)積電將在 2024 年左右的某個(gè)時(shí)間推出 N3P，這是其制造工藝的性能增強(qiáng)版本，以及 N3S，該節(jié)點(diǎn)的密度增強(qiáng)版本。不幸的是，臺(tái)積電目前沒(méi)有透露這些變體將提供哪些改進(jìn)到基線 N3。事實(shí)上，此時(shí)臺(tái)積電在其路線圖的所有版本中甚至都沒(méi)有展示 N3S，因此嘗試猜測(cè)其特性確實(shí)不是一個(gè)好生意。

最后，對(duì)于那些無(wú)論功耗和成本都需要超高性能的客戶，臺(tái)積電將提供N3X，它本質(zhì)上是N4X的意識(shí)形態(tài)接班人。同樣，臺(tái)積電沒(méi)有透露有關(guān)該節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)信息，只是表示它將支持高驅(qū)動(dòng)電流和電壓。我們可能會(huì)推測(cè) N4X 可以使用背面供電，但由于我們談?wù)摰氖腔?FinFET 的節(jié)點(diǎn)，而臺(tái)積電只會(huì)在基于納米片的 N2 中實(shí)現(xiàn)背面供電軌，我們不確定情況是否如此。盡管如此，在電壓增加和性能增強(qiáng)方面，臺(tái)積電可能有許多優(yōu)勢(shì)。

說(shuō)到增強(qiáng)功能，我們絕對(duì)應(yīng)該提到臺(tái)積電 N3 的秘訣：FinFlex 技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，F(xiàn)inFlex 允許芯片設(shè)計(jì)人員精確地定制他們的構(gòu)建模塊，以實(shí)現(xiàn)更高的性能、更高的密度和更低的功耗。

當(dāng)使用基于 FinFET 的節(jié)點(diǎn)時(shí)，芯片設(shè)計(jì)人員可以在使用不同晶體管的不同庫(kù)之間進(jìn)行選擇。當(dāng)開發(fā)人員需要以性能為代價(jià)來(lái)最小化裸片尺寸并節(jié)省功耗時(shí)，他們會(huì)使用雙柵極單鰭 (2-1) FinFET（見圖）。但是，當(dāng)他們需要在芯片尺寸和更高功率的權(quán)衡下最大限度地提高性能時(shí)，他們會(huì)使用三柵極雙鰭 (3-2) 晶體管。當(dāng)開發(fā)人員需要平衡時(shí)，他們會(huì)選擇雙柵極雙鰭 (2-2) FinFET。

這是一個(gè)公平的權(quán)衡，但它并不適用于所有情況，尤其是當(dāng)我們談?wù)撌褂帽痊F(xiàn)有技術(shù)更昂貴的 3 納米級(jí)節(jié)點(diǎn)時(shí)。

對(duì)于 N3，臺(tái)積電的 FinFlex 技術(shù)將允許芯片設(shè)計(jì)人員在一個(gè)模塊內(nèi)混合和匹配不同類型的 FinFET，以精確定制性能、功耗和面積。對(duì)于像 CPU 內(nèi)核這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這樣的優(yōu)化提供了很多提高內(nèi)核性能的機(jī)會(huì)，同時(shí)仍然優(yōu)化了裸片尺寸。因此，我們渴望看到 SoC 設(shè)計(jì)人員將如何在即將到來(lái)的 N3 時(shí)代利用 FinFlex。

FinFlex 不能替代節(jié)點(diǎn)專業(yè)化（性能、密度、電壓），因?yàn)楣に嚰夹g(shù)比單一工藝技術(shù)中的庫(kù)或晶體管結(jié)構(gòu)有更大的差異，但 FinFlex 看起來(lái)是優(yōu)化性能、功率和成本的好方法臺(tái)積電的 N3 節(jié)點(diǎn)。最終，這項(xiàng)技術(shù)將使 FinFET 的靈活性更接近基于納米片的 GAAFET 的靈活性，后者將提供可調(diào)節(jié)的通道寬度，以獲得更高的性能或降低功耗。

與臺(tái)積電的 N7 和 N5 一樣，N3 將成為世界上最大的半導(dǎo)體對(duì)比度制造商的另一個(gè)持久節(jié)點(diǎn)系列。尤其是隨著臺(tái)積電在 2nm 階段轉(zhuǎn)向基于納米片的 GAAFET，3nm 系列將成為該公司“經(jīng)典”前沿 FinFET 節(jié)點(diǎn)的最后一個(gè)系列，許多客戶將堅(jiān)持使用幾年（或者更多）。

反過(guò)來(lái)，這也是臺(tái)積電為不同應(yīng)用準(zhǔn)備多個(gè)版本的 N3 以及 FinFlex 技術(shù)的原因，以便為芯片設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)提供一些額外的靈活性。

首批 N3 芯片將在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)投入生產(chǎn)，并于 2023 年初上市。同時(shí)，臺(tái)積電在 2025 年推出 N2 工藝技術(shù)后，仍將繼續(xù)使用其 N3 節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)半導(dǎo)體。

在臺(tái)積電3nm生產(chǎn)計(jì)劃有變的時(shí)候，三星則高歌猛進(jìn)。在今年六月，三星表示，公司已經(jīng)開始生產(chǎn) 3nm 芯片，在更節(jié)能的制造工藝上擊敗了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手芯片制造商臺(tái)積電。

三星表示，與之前的 5nm 工藝相比，新制造工藝的能效提高了 45%，性能提高了 23%，表面積縮小了 16%。未來(lái)，它希望其第二代3nm工藝能夠分別降低50%和35%的功耗和35%的尺寸，并將性能提高30%。

該公告是三星努力與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要里程碑，臺(tái)積電主導(dǎo)著合同芯片生產(chǎn)市場(chǎng)，并且是蘋果 iPhone、iPad、MacBook 和 Mac 芯片的制造商。不過(guò)據(jù)彭博社報(bào)道稱，除非三星能夠證明其新 3nm 工藝的成本效益與市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者具有競(jìng)爭(zhēng)力，否則三星不太可能搶占臺(tái)積電的市場(chǎng)份額。

三星表示，這些芯片最初將用于“高性能、低功耗計(jì)算”應(yīng)用，但它計(jì)劃最終將它們用于移動(dòng)設(shè)備。彭博社指出，這些芯片目前將在韓國(guó)生產(chǎn)，最初在其華城工廠生產(chǎn)，然后擴(kuò)展到平澤。

雖然三星第一代芯片并沒(méi)有被大家看好。但根據(jù)報(bào)道，三星的第二代GAA芯片已經(jīng)開始投入日程了。據(jù)外媒appuals報(bào)道，三星第二代3nm工藝將在2024年進(jìn)行大規(guī)模出貨。在爆料者Sravan Kundojjala的推文中，他保證三星可能會(huì)以其第二代 3nm芯片吸引手機(jī)制造商的注意。

除了在工藝方面推進(jìn)的同時(shí)，三星在制造方面也有了很大膽的目標(biāo)。據(jù)報(bào)道，隨著美國(guó)國(guó)會(huì)準(zhǔn)備批準(zhǔn) 520億美元來(lái)補(bǔ)貼擴(kuò)大的美國(guó)半導(dǎo)體制造和研究，三星公布了在德克薩斯州建造 11 家新芯片廠的潛在計(jì)劃，這個(gè)擴(kuò)產(chǎn)的投資為1910億美元。

在向德克薩斯州提交的第 313 章申請(qǐng)中（這是將導(dǎo)致該州為這些項(xiàng)目發(fā)放稅收減免的長(zhǎng)期規(guī)劃過(guò)程的第一步）三星表示，11 個(gè)新工廠中的第一個(gè)將在 2034 年之前投入運(yùn)營(yíng)。然而，這家韓國(guó)企業(yè)集團(tuán)強(qiáng)調(diào)，公開文件并未承諾三星將建造新的芯片工廠，該公司保留更改計(jì)劃的權(quán)利。

需要強(qiáng)調(diào)一下，三星這個(gè)是一個(gè)潛在計(jì)劃，如果成行了，必然會(huì)在產(chǎn)能上給韓國(guó)巨頭帶來(lái)很大的推動(dòng)。不過(guò)，這目前也只是一個(gè)假設(shè)。

其實(shí)無(wú)論是對(duì)于臺(tái)積電、三星甚至英特爾，先進(jìn)工藝還是給他們帶來(lái)了很多機(jī)會(huì)。不過(guò)，正如之前的報(bào)道一樣，最近全球的芯片擴(kuò)產(chǎn)，給這個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了更多不確定性，尤其是最近涉及先進(jìn)EUV光刻機(jī)等設(shè)備的交貨延遲，會(huì)給晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)帶來(lái)了不可控。

更重要一點(diǎn)，對(duì)于先進(jìn)工藝來(lái)說(shuō)，有頭部客戶一起去投入，并一起推動(dòng)技術(shù)成熟，以降低成本會(huì)是新工藝持續(xù)推進(jìn)的最大保證?，F(xiàn)在傳言中的英特爾的不不確定性，也給TSMC帶來(lái)了不確定性。

但毫無(wú)疑問(wèn)，這是大勢(shì)所趨。