作为全球代工领域的一大翘楚,不管是代工工艺还是良品率,台积电都要比其他竞争对手高出至少一个等级。之所以台积电能稳坐代工领域头把交椅,一方面台积电对ASML的崛起起到了至关重要的作用,有能力拿到更多的光刻机,从而为用户订单保质、保量。另一方面台积电业务比较垂直,研发资金比较集中,这为台积电的研发、创新打下了坚实的基础。
正是如此芯片行业形成了马太效应,全球数字化的快速转型,台积电订单越来越多,5nm、4nm工艺更是备受所有IC企业追捧。
但进入2022年下半年,芯片行业发生了翻天覆地的变化,不管是订单还是制程工艺,台积电都迎来了可能有史以来最严峻的挑战!
EUV光刻机关停
之前有媒体披露,台积电年底前会关闭部分EUV光刻机,并且魏哲家还给员工发了一封内部信,鼓励员工多休假陪陪家人。因为魏哲家已经预料到半导体产业2023年下半年才能回暖。
近期,媒体传出消息,台积电的部分EUV光刻机已被迫关停,因为一些EUV光刻机已处于闲置状态,不仅如此,2023年第一季度台积电的营收预计还会出现10-15%。
之所以会出现这一现象,一方面是芯片工艺出现多极分化,智能手机、PC等芯片纷纷转移到了最新的5nm、4nm工艺节点,家电、汽车等物联网设备芯片均在14nm、28nm等成熟工艺节点,这就导致7nm、6nm节点很受伤,最早一批的5nm产能甚至将下滑70%-80%。另一方面,手机、PC行业下行,苹果、AMD、高通等PC、手机处理器厂家还出现了削减订单的现象。
3nm进阶败下阵来
3nm方面,虽然台积电迟于三星,但台积电N3E(3nm增强版)的工艺良率还是优于三星,更有内部消息称N3E工艺会提前半年量产。理想很丰满,但现实很骨感!据报道,台积电3nm量产前夕,AMD、英特尔等大客户紧急取消了3nm订单。之所以取消订单,一方面研发成本高导致代工3nm芯片比7nm高出了一倍的成本,另一方面芯片性能过剩,最新的5nm、4nm基本能满足所有用户的需求,为此台积电不得不继续打磨、完善3nm工艺。
然而外媒传出消息,台积电的3nm进阶也败下阵来!怎么回事呢?
据报道,台积电在美某技术会议上的论文称:逻辑芯片仍然沿用历史趋势线扩展,而SRAM(随机存取存储器的一种)扩展已经完全崩溃。对于芯片厂家来说,意味着由于SRAM单元区域萎缩缓慢,不仅效果提升不明显,成本也将变得更加昂贵。
随着行业需求的不断提升,各企业对SRAM的需求只会增加,前提是必须缩小SRAM在芯片所占用的面积,如今台积电N3ESRAM已无法缩小,与5nm相比几乎没有提升。
之所以会出现这一现象,究其原因,还是传统工艺已逼近天花板,晶体管密度已达到极限。
国产芯片超车机会来了?
其实不管是台积电3nm所采用的FinFET,还是三星3nm采用的GAA,这都是硅基芯片工艺,从目前来看,三星的3nm良品率仅有20%,台积电3nm SRAM进阶败下阵来!想要解决这一系列的问题,其实将来要考虑的是先进封装工艺和下一代制造工艺。而在这两方面,我国确实有机会超车。
硅基芯片优势虽然掌握在海外企业手里,但我国封装技术却跻身世界前列,比如芯片堆叠技术、三维结构堆叠技术、芯粒技术等。当芯片再往后发展,我国在光子芯片、量子芯片,碳基芯片方面更是走在了世界前列,比如2023年国内首条光子芯片将建成并投入生产,国产量子芯片“悟空” 也即将问世。而在这些赛道,我国在全球已经处于第一梯队,并且论文、专利数量全球前茅。
在过去数十年的经典计算机发展过程中,我们确实处于“跟随者”位置,但下一个时代,我们将处于“领导者”位置,而下个时代已兵临城下!