台积电拿下决定性战役
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台积电拿下决定性战役

2025-01-12 新闻中心

  12月6日,据中国台湾媒体《经济日报》报道,台积电已在新竹县的宝山工厂完成2nm制程晶圆的试生产工作。据悉,

  值得一提的是,按照台积电董事长魏哲家曾在三季度法说会上的表态,2nm制程的市场需求巨大,客户订单未来可能会多于3nm制程。

  从目前已知信息来看,台积电已规划了新竹、高雄两地的至少四座工厂用于2nm制程的生产,在满产状态下,四座工厂在2026年年初的2nm总产能将达12万片晶圆。

  在三星工艺开发受挫,英特尔代工业务前途未卜的背景下,台积电在芯片代工行业中,已经取得压倒性优势。

  它的特殊性在于,过去各家早已得心应手的“FinFET架构”在这个尺度下慢慢的开始失效,CMOS器件与生俱来的“短沟道效应”又一次被暴露出来。

  这里需要补充一个知识点:我们常说的14nm、7nm工艺节点实际指的是晶体管导电沟道的长度(由于沟道长度不容易被观测,业界通常用更加直观且接近的栅极长度代指工艺节点)。

  CMOS器件功能越复杂,晶体管的密度就会越大,这就必然需要沟道长度越来越小。可问题是,随着沟道长度的缩短,沟道管中的源极和漏极的距离也会慢慢的短,因此栅极很难再保证对沟道的控制能力,也代表着栅极电压夹断沟道的难度变大,即产生短沟道效应,从而出现严重的电流泄露。

  为了解决这一个问题,华人科学家胡正明在1999年提出了“鳍式场效应晶体管”架构,也就是FinFET。在这个结构中,栅门被设计成了类似鱼鳍状的3D结构,能够让晶体管沟道长度减少的同时,大幅度减少电流泄露的问题。

  FinFET架构的出现,让摩尔定律被续命将近20年,直到进入5nm工艺制程后,该架构也开始逐渐失效。

  由此,GAAFET架构又被提出来。与前者相比,GAAFET架构相当于将栅极的鳍片旋转90,然后再在垂直方向上分成了多条鳍片,来增加其与沟道的接触面积。

  因此,当台积电在开发3nm工艺制程时,并没有急于改用GAAFET架构,而是继续选择在FinFET结构上缝缝补补。应该说,台积电的技术依旧很过硬的,从苹果的A17芯片算起,过去两年所有使用台积电3nm工艺代工的芯片都没再次出现明显的发热或是高功耗的问题。

  与此同时,由于FinFET工艺非常成熟,台积电所有从事3nm代工的产线%。

  4nm工艺单片晶圆的价格为1.5万美元,3nm工艺单片晶圆的价格为1.85万美元。

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