如果說從 7 奈米到 4 奈米的過渡是逐步完成的,那麼從 4 奈米到 3 奈米的過渡則代表著更重大的技術飛躍。這一飛躍在技術和財務上都更加困難,但最重要的是可能導致目前過熱的行業放緩。
2023年不會是3nm大規模雕刻年。如果未來iPhone 15 Pro的A17晶片無疑已經在非常秘密的台積電工廠進行預生產,那麼它應該是證明規則的例外。儘管蘋果擁有雄厚的財力和較小的晶片組合,但高通和聯發科等公司在冒險之前應該再等待一段時間。
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必須要說的是,3nm 製程——一個重要的複數——並不是“節點»(談論雕刻技巧的行話)無害。無論是在三星,在哪裡節點基於新一代晶體管。或者在冠軍台積電,N3 製程仍採用 FinFET 晶體管,但整個生產都經過重新設計…價格暴漲,產量下降。
多個3nm工藝
除了沒有國際標準來衡量這一事實之外節點生產(每個人都在自己的角落數奈米),工藝方法不同。對於台積電來說,6nm是7nm的延伸,4nm是5nm的延伸,3nm確實是一個重大的進步。這需要需要蝕刻到其中的晶片節點,或者,從一開始,就是為此而設計的。
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限制更大的是三星的3nm。雖然韓國公司為自己是第一個擁有這種電路設計技巧的公司而感到自豪,但三星也指出,這節點將是第一個使用新一代晶體管“四周有門「 或者GAAFET在三星(奈米片在台積電和奈米帶在英特爾)。這些新型電晶體繼承了已使用十多年的 FinFET,需要更深入的設計工作。
台積電和三星這兩種製造方式有一個共同點,那就是都大量使用著名的極紫外線(EUV)光刻機。這些昂貴的機器(每台約 1.5 億歐元!)成功地將半導體世界帶入 8 奈米以下。除了 DUV 機器外,還用於從 7 nm 開始的幾個步驟(深層紫外線)經典,隨著雕刻精細度的降低,它們的使用更加密集。
如果一方面,它們限制了矽晶圓的通過次數,從而節省了成本(更少的步驟= 更少的錯誤= 更高的產量),那麼現在在晶片生產的所有階段使用它們的事實會抬高晶片的價格晶圓(每台機器的使用時間影響最終價格)。這晶圓是著名的矽“晶圓”,上面刻有未來晶片的電路。
物價通膨
測量直徑300毫米,晶圓2001/2022年推出的所謂「12吋」是對最現代晶片的支援——仍有150毫米(6吋)和200毫米(8吋)生產線用於較便宜的晶片。如果矽晶圓作為空白支撐物的價格是固定的,那麼其價格差異很大,具體取決於用於在其表面「寫入」組件的蝕刻製程。還有節點3nm 的價格比過去更高,每片預計價格為 20,000 美元晶圓。
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如果我們與 5nm 的 16,000 美元和 7nm 的 10,000 美元進行比較,價格會受到影響。尤其如此,因為 5 nm 和 7 nm 之間 60% 的額外成本仍然可以多燒掉 80% 的晶片(晶體管數量相同)。而從 4/5 nm(相同製程)到 3 nm 的過渡僅允許電晶體數量增加 30%。問題在於,並非晶片的所有部分都能同樣受益於電路尺寸的減小——CPU 核心比整合式 SRAM 記憶體更容易減少。
再加上物價的通貨膨脹晶圓並不是唯一一個受傷的人。的變化節點,甚至改變電晶體的結構(三星 GAAFET 和台積電的 Nanosheet 等效物)都涉及其他費用。特別是 Cadence 和 Synopsys 的半導體設計軟體。這些晶片生產的重要工具絕非傳聞,它們是中國無法生產尖端處理器的原因之一(加上荷蘭 ASML 對 EUV 機器的封鎖)。
只需看看晶片設計成本的膨脹:在你按下按鈕之前“開始» 在工業生產中,5 奈米晶片的設計可能要花費 5 億歐元!對於 3 nm GAAFET 來說,情況可能會更糟……但這並不意味著生產是不可能的。因為如果部署速度放慢,製造商就會陷入困境。
價格戰在望?
在先進製造流程領域,台積電比三星更具優勢。事實上,90%的7奈米以下刻製晶片都是台灣人生產的。超強的主導地位迫使韓國人不斷打出價格牌來吸引顧客。不過,儘管台積電在短缺期間處於強勢地位,可以保持高價格,但趨勢可能會逆轉。因為與 5 nm 相比,3 nm(稱為 N3)帶來的密度增益很小,因此只有在晶片具有非常(非常!)高附加價值的情況下,每片晶圓 20,000 美元才會有意義。據 fudzilla 同事採訪的分析師稱,這種高成本會激勵你認識的晶片設計者——AMD、高通、聯發科等。 – 等待並專注節點4 和 5 奈米。為蘋果公司為其晶片支付高價 3nm 留下了空間。
然而,如果蘋果是產量非常大(且附加價值高)的大客戶,則不足以讓工廠滿載運轉。然而,工廠已經在那裡,投資也已經完成。而讓數百億投資獲利的唯一方法就是讓它們發揮作用。分析師再次表示,這就是為什麼台積電可能會降低利潤率並降低價格來吸引客戶。這將給該領域的挑戰者三星施加壓力,要求收取盡可能低的價格。
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我們的結論是,如果該行業在 3 奈米技術的推出上稍顯遲緩(該技術最初應該是蘋果公司獨有的),那麼台積電和三星面臨的巨額投資盈利壓力應該會促使他們盡快降低價格。但這種自然放緩可能會對晶片設計的未來帶來壓力。公共路線圖在台積電停在 2 nm(英特爾的節點停在 1.8 nm)英特爾18)和透過晶圓從300毫米到450毫米總是無限期推遲,目前造成的“摩擦”節點3奈米可能會暫時減緩該產業的發展。一個行業就是,在某些方面,例如內存、過熱。