淺析臺(tái)積電3nm工藝存在的兩大難關(guān)

下周四，全球最大的芯片代工廠商臺(tái)積電將會(huì)公布去年收支狀況以及今年的支出計(jì)劃。前幾日，臺(tái)積電決定將公司今年的資本支出增加到220億美元，其主要原因在于臺(tái)積電對(duì)于5nm制程的量產(chǎn)以及3nm制程的布局規(guī)劃所需。

有網(wǎng)友可能會(huì)好奇，華為和臺(tái)積電的合作被迫終止，臺(tái)積電的產(chǎn)能空出一大個(gè)缺口，產(chǎn)能應(yīng)該是大幅下降的，為何反而將資本支出增加至220億美元呢？其實(shí)臺(tái)積電失去華為后，蘋果公司便很快補(bǔ)上了其空缺。

據(jù)最新消息，明年臺(tái)積電80%的5nm制程產(chǎn)能都將被蘋果包攬。由于產(chǎn)能供不應(yīng)求，臺(tái)積電還取消了蘋果、高通等客戶的優(yōu)惠。

目前臺(tái)積電5nm工藝的月產(chǎn)能約為6萬片。根據(jù)臺(tái)積電的預(yù)估，到今年下半年，5nm的月產(chǎn)能將達(dá)到10萬片。此外，臺(tái)積電在3nm制程方面也在積極布局，和5nm制程工藝相比，3nm工藝不僅晶體管密度提升了70%，性能提升了15%，而且功耗更低。

不過由于當(dāng)前的設(shè)備和工廠等無法滿足3nm制程工藝的需求，臺(tái)積電只能重建晶圓工廠。目前蘋果已經(jīng)成為臺(tái)積電3nm制程的首批客戶，預(yù)先承包了臺(tái)積電3nm制程的初期產(chǎn)能。

作為臺(tái)積電最大的競爭對(duì)手，三星也沒閑著。三星預(yù)備投入1160億美元在3nm制程的研發(fā)和生產(chǎn)，以期趕超臺(tái)積電。不過，就目前的形勢來看，三星在3nm制程方面仍將落后于臺(tái)積電至少半年以上。

在技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)能、和訂單數(shù)量又很充足的情況下，臺(tái)積電本該迎來營收高峰，然而臺(tái)積電最近卻遇到了兩大難關(guān)，主要問題出在3納米的研發(fā)和量產(chǎn)方面。

難關(guān)一：研發(fā)進(jìn)度受阻

臺(tái)積電和三星都在3nm工藝的開發(fā)中遇到了困難，原本預(yù)定2022年實(shí)現(xiàn)3nm量產(chǎn)，也有可能往后推延，由此將影響蘋果的產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度。

臺(tái)積電董事長劉德音透露，為了開發(fā)3nm工藝，臺(tái)積電已經(jīng)投入了2萬億新臺(tái)幣（折合人民幣4620億元）。但是由于3nm工藝逐漸接近了摩爾定律的極限，開發(fā)難度極大，即便臺(tái)積電的3nm采用了保守的FinFET技術(shù)，開發(fā)依然不是很順利。

如果臺(tái)積電不能在這兩年里突破，那未來幾年里，手機(jī)行業(yè)都要使用5nm工藝的芯片了。

難關(guān)二：臺(tái)積電遭遇“用電荒”

如果不是臺(tái)積電官方公布的數(shù)據(jù)，很難想象的到臺(tái)積電對(duì)電量的消耗是如此的恐怖。2019年臺(tái)積電全球能源消耗總量達(dá)到143.3億度，這個(gè)數(shù)字幾乎相當(dāng)于深圳一年的總用電量。

另外臺(tái)積電的3nm芯片工廠投產(chǎn)后，耗電量預(yù)計(jì)每年增加70億度。如此龐大的耗能，就算將島內(nèi)新增用電量的1/3都供給臺(tái)積電，對(duì)于能源匱乏的WW來說，也是壓力山大！

臺(tái)積電計(jì)劃在2024-2025年間，把3nm芯片產(chǎn)能集中在臺(tái)南科學(xué)園。屆時(shí)，量產(chǎn)所需的能源消耗導(dǎo)致的“缺電”問題，將成為臺(tái)積電在3nm制程工藝上的最大威脅。

所以，雖然以臺(tái)積電的營利支付巨額電費(fèi)不過九牛一毛，但是很明顯此刻臺(tái)積電面臨的這兩大難關(guān)已經(jīng)不是錢能解決的了。前幾年小菜情急之下還喊出了“用愛發(fā)電”的口號(hào)，但愛顯然不能為臺(tái)積電生產(chǎn)芯片。

眼下臺(tái)積電所要解決的，不僅是對(duì)3nm制程工藝的布局，還要解決“缺電”問題。能否按計(jì)劃在2022年量產(chǎn)3nm工藝，還是有點(diǎn)懸的。

不過對(duì)國產(chǎn)芯片制造企業(yè)來說，勉強(qiáng)算是一個(gè)好消息，可以擁有更寬裕的時(shí)間來追趕臺(tái)積電的技術(shù)水平。
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