如果说从 7 纳米到 4 纳米的过渡是逐步完成的,那么从 4 纳米到 3 纳米的过渡则代表着更重大的技术飞跃。这一飞跃在技术和财务上都更加困难,但最重要的是可能导致目前过热的行业放缓。
2023年不会是3nm大规模雕刻年。如果未来iPhone 15 Pro的A17芯片无疑已经在非常秘密的台积电工厂进行预生产,那么它应该是证明规则的例外。尽管苹果拥有雄厚的财力和较小的芯片组合,但高通和联发科等公司在冒险之前应该再等待一段时间。
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必须要说的是,3nm 工艺——一个重要的复数——并不是“节点»(谈论雕刻技巧的行话)无害。无论是在三星,在哪里节点基于新一代晶体管。或者在冠军台积电,N3 工艺仍然采用 FinFET 晶体管,但整个生产都经过重新设计……价格暴涨,产量下降。
多个3nm工艺
除了没有国际标准来衡量这一事实之外节点生产(每个人都在自己的角落里数纳米),工艺方法不同。对于台积电来说,6nm是7nm的延伸,4nm是5nm的延伸,3nm确实是一个重大的进步。这需要需要蚀刻到其中的芯片节点,或者,从一开始,就是为此而设计的。
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限制更大的是三星的3nm。虽然韩国公司为自己是第一个拥有这种电路设计技巧的公司而自豪,但三星也指出,这节点将是第一个使用新一代晶体管“四周有门“ 或者GAAFET在三星(纳米片在台积电和纳米带在英特尔)。这些新型晶体管继承了已使用十多年的 FinFET,需要更深入的设计工作。
台积电和三星这两种制造方式有一个共同点,那就是都大量使用著名的极紫外(EUV)光刻机。这些昂贵的机器(每台约 1.5 亿欧元!)成功地将半导体世界带入 8 纳米以下。除了 DUV 机器外,还用于从 7 nm 开始的几个步骤(深紫外线)经典,随着雕刻精细度的降低,它们的使用更加密集。
如果一方面,它们限制了硅晶圆的通过次数,从而节省了成本(更少的步骤 = 更少的错误 = 更高的产量),那么现在在芯片生产的所有阶段使用它们的事实会抬高芯片的价格晶圆(每台机器的使用时间影响最终价格)。这晶圆是著名的硅“晶圆”,上面刻有未来芯片的电路。
物价通胀
测量直径300毫米,晶圆2001/2022年推出的所谓“12英寸”是对最现代芯片的支持——仍然有150毫米(6英寸)和200毫米(8英寸)生产线用于较便宜的芯片。如果硅晶圆作为空白支撑物的价格是固定的,那么其价格差异很大,具体取决于用于在其表面“写入”组件的蚀刻工艺。还有节点3nm 的价格比过去更高,预计每片价格为 20,000 美元晶圆。
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如果我们与 5nm 的 16,000 美元和 7nm 的 10,000 美元进行比较,价格会受到影响。尤其如此,因为 5 nm 和 7 nm 之间 60% 的额外成本仍然可以多烧掉 80% 的芯片(晶体管数量相同)。而从 4/5 nm(相同工艺)到 3 nm 的过渡仅允许晶体管数量增加 30%。问题在于,并非芯片的所有部分都能同样受益于电路尺寸的减小——CPU 内核比集成 SRAM 存储器更容易减小。
再加上物价的通货膨胀晶圆并不是唯一一个受伤的人。的变化节点,甚至改变晶体管的结构(三星 GAAFET 和台积电的 Nanosheet 等效物)都涉及其他费用。特别是 Cadence 和 Synopsys 的半导体设计软件。这些芯片生产的重要工具绝非传闻,它们是中国无法生产尖端处理器的原因之一(加上荷兰 ASML 对 EUV 机器的封锁)。
只需看看芯片设计成本的膨胀:在你按下按钮之前“开始» 在工业生产中,5 纳米芯片的设计可能要花费 5 亿欧元!对于 3 nm GAAFET 来说,情况可能会更糟……但这并不意味着生产是不可能的。因为如果部署速度放慢,制造商就会陷入困境。
价格战在望?
在先进制造工艺领域,台积电比三星更具优势。事实上,90%的7纳米以下刻制芯片都是台湾人生产的。超强的主导地位迫使韩国人不断打价格牌来吸引顾客。不过,尽管台积电在短缺期间处于强势地位,可以保持高价格,但趋势可能会发生逆转。因为与 5 nm 相比,3 nm(称为 N3)带来的密度增益很小,因此只有在芯片具有非常(非常!)高附加值的情况下,每片晶圆 20,000 美元才会有意义。据 fudzilla 同事采访的分析师称,这种高成本会激励你认识的芯片设计者——AMD、高通、联发科等。 – 等待并集中精力节点4 和 5 纳米。为苹果公司为其芯片支付高价 3nm 留下了空间。
然而,如果苹果是一个产量非常大(且附加值高)的大客户,则不足以让工厂满负荷运转。然而,工厂已经在那里,投资也已经完成。而让数百亿投资盈利的唯一方法就是让它们发挥作用。分析师再次表示,这就是为什么台积电可能会降低利润率并降低价格来吸引客户。这将给该领域的挑战者三星施加压力,要求其收取尽可能低的价格。
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我们的结论是,如果该行业在 3 纳米技术的推出上稍显迟缓(该技术最初应该是苹果公司独有的),那么台积电和三星面临的巨额投资盈利压力应该会促使他们尽快降低价格。但这种自然放缓可能会给芯片设计的未来带来压力。公共路线图在台积电停在 2 nm(英特尔的节点停在 1.8 nm)英特尔18)和通过晶圆从300毫米到450毫米总是无限期推迟,目前造成的“摩擦”节点3纳米可能会暂时减缓该行业的发展。一个行业就是,在某些方面,例如内存、过热。