台積電轉戰1.4nm製程節點玩真的?

作者 : Majeed Ahmad,EDN主編

台積電據傳將直接繞過2nm,其3nm研發團隊將於6月份全面轉戰1.4nm製程研發。台積電轉投至1.4nm製程幾何實際上將從哪些方面著手?

業界兩大晶圓代工競爭對手台積電(TSMC)和三星(Samsung Foundry)之間的製程節點戰又掀起了新波瀾。近來業界盛傳台積電將直接繞過2nm,其3nm研發團隊將於6月份全面轉戰1.4nm製程研發,這可能引發台灣代工大廠和三星之間的另一輪製程節點對決。然而,台積電轉投至1.4nm製程幾何實際上將從哪些方面著手,目前看來尚不明朗。

圖1:台積電多年來一直在奈米製造領域保持領先地位。

荷蘭微影設備巨擘ASML指出:「從元件方面來看,目前的技術創新足以將晶片製程推進到至少1nm節點,包括GAA FE、nanosheet FET、forksheet FET以及complementary FET。」這也意味著摩爾定律可繼續沿用十年甚至更長時間。此外,微影設備的解析度進展(預計每6年左右縮小2倍)和邊緣放置誤差(EPE)對精度的衡量也將進一步推動晶片尺寸微縮。

過去幾年來,這兩家代工廠一直在競相開發10nm以下製造製程。三星先前發佈將在2025年生產2nm製程晶片的計畫,是截至目前為止有關開發最小製程節點的公開新聞發佈。

這家韓國晶圓巨擘目前正忙於在其新的3nm製程節點上大規模量產晶片。三星提前在3奈米製程採用稱為「環繞閘極」(Gate-All-Around;GAA)技術的下一代電晶體結構。GAA製造技術將大量MOS電晶體整合至一個更小的晶片中。三星稱其為多橋通道場效應電晶體(Multi-Bridge Channel Field-Effect Transistor;MBCFET)。

圖2:三星於 2017 年將其晶圓代工業務獨立出來。

在此值得一提的是英特爾(Intel),該公司在10nm以下製程的晶圓廠競賽中遠遠落後於台積電與三星,排名第三。雖然英特爾目前苦苦掙扎於更小的製程節點,但仍計畫於2024年下半年量產1.8nm晶片,以便迎頭趕上2nm以下的製程節點領域。

同樣值得注意的是,儘管台積電和三星都因為開發出10nm以下製程節點,而被認為是超級晶圓廠競賽的主要競爭對手,但台積電實際佔據更高的市佔率。據市場研究公司TrendForce的統計,2021年第三季,台積電的市佔率達到52.1%,遠超三星的18.3%。

目前台積電的3nm的晶片正準備量產,而2nm的晶片製程已經取得了巨大突破,並在籌備打造2nm廠,預計2024年試產,2025年量產。儘管如此,隨著半導體產業向更小的製程節點轉移,目前仍然存在諸多風險,而台積電的高層們也都相當清楚。

編譯:Bowen Tan

(參考原文:How real is TSMC’s bid for conversion to 1.4-nm process node?,by Majeed Ahmad)

本文原刊登於EDN China網站

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