晶圓代工龍頭臺(tái)積電3日宣布與全球IC設(shè)計(jì)龍頭博通（Broadcom）攜手合作強(qiáng)化CoWoS（基板上晶圓上芯片封裝）平臺(tái)，支援業(yè)界首創(chuàng)且最大的兩倍光罩尺寸（2X reticle size）中介層，面積約1,700平方毫米，將可支援臺(tái)積電即將量產(chǎn)的5納米先進(jìn)制程。

臺(tái)積電完成5納米晶圓代工到后段封裝測(cè)試的一條龍制程，并確保今年成為全球唯一量產(chǎn)5納米的半導(dǎo)體廠。

臺(tái)積電已準(zhǔn)備好第二季5納米晶圓代工制程進(jìn)入量產(chǎn)，蘋果及華為海思是主要兩大客戶，包括高通、博通、聯(lián)發(fā)科、超微等大客戶后續(xù)也將開始展開5納米芯片設(shè)計(jì)定案并導(dǎo)入量產(chǎn)。為了建立完整生產(chǎn)鏈，臺(tái)積電在先進(jìn)封裝技術(shù)上再突破，包括建立整合扇出型（InFO）及CoWoS等封測(cè)產(chǎn)能支援，系統(tǒng)整合芯片（SoIC）及晶圓堆棧晶圓（WoW）等3D IC封裝制程預(yù)期2021年之后進(jìn)入量產(chǎn)。

臺(tái)積電此次與博通合作的新世代CoWoS封裝技術(shù)，延伸了5納米價(jià)值鏈。

其中，新世代CoWoS中介層由兩張全幅光罩拼接構(gòu)成，能夠大幅提升運(yùn)算能力，藉由更多的系統(tǒng)單晶片（SoC）來支援先進(jìn)的高效能運(yùn)算系統(tǒng)，并且也準(zhǔn)備就緒以支援臺(tái)積電下一世代的5納米制程技術(shù)。

此項(xiàng)新世代CoWoS技術(shù)能夠容納多個(gè)邏輯系統(tǒng)單晶片、以及多達(dá)6個(gè)高頻寬存儲(chǔ)器（HBM）立方體，提供高達(dá)96GB的存儲(chǔ)器容量。此外，此技術(shù)提供每秒高達(dá)2.7兆位元的頻寬，相較于臺(tái)積電2016年推出的CoWoS解決方案，速度增快2.7倍。CoWoS解決方案具備支援更高存儲(chǔ)器容量與頻寬的優(yōu)勢(shì)，非常適用于存儲(chǔ)器密集型的處理工作，例如深度學(xué)習(xí)、5G網(wǎng)絡(luò)、具有節(jié)能效益的數(shù)據(jù)中心等。

在臺(tái)積電與博通合作的CoWoS平臺(tái)之中，博通定義了復(fù)雜的上層芯片、中介層、以及HBM結(jié)構(gòu)，臺(tái)積電則是開發(fā)堅(jiān)實(shí)的生產(chǎn)制程來充分提升良率與效能，以滿足兩倍光罩尺寸中介層帶來的特有挑戰(zhàn)。透過數(shù)個(gè)世代以來開發(fā)CoWoS平臺(tái)的經(jīng)驗(yàn)，臺(tái)積電創(chuàng)新開發(fā)出獨(dú)特的光罩接合制程，能夠?qū)oWoS平臺(tái)擴(kuò)充超過單一光罩尺寸的整合面積，并將此強(qiáng)化的成果導(dǎo)入量產(chǎn)。

臺(tái)積電研究發(fā)展組織系統(tǒng)整合技術(shù)副總經(jīng)理余振華表示，自從CoWoS平臺(tái)于2012年問世以來，臺(tái)積電在研發(fā)上的持續(xù)付出與努力，將CoWoS中介層的尺寸加倍，展現(xiàn)持續(xù)創(chuàng)新的成果。

臺(tái)積電與博通在CoWoS上的合作是一個(gè)絕佳的范例，透過與客戶緊密合作來提供更優(yōu)異的系統(tǒng)級(jí)高效能運(yùn)算表現(xiàn)。

觀察近十來年的全球半導(dǎo)體業(yè)究竟發(fā)生了什么？首先映入業(yè)內(nèi)的是定律已經(jīng)趨緩，尺寸縮小快走到盡頭，以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式稍有所改變，許多頂級(jí)的終端客戶，包括蘋果、華為、Facebook等開始自已研發(fā)芯片，它表明市場(chǎng)需要差異化，另外也反映終端客戶提出更多的要求，目前市場(chǎng)無法滿足它們。

之前是英特爾一家獨(dú)大，如今它仍是很大，但是真正沖在前面的是蘋果、華為、高通、三星、Nvidia、AMD、Xilinx等。然而細(xì)想起來，如果缺乏臺(tái)積電，及ASML的EUV光刻機(jī)的支持，全球半導(dǎo)體業(yè)會(huì)是怎么樣？。

臺(tái)積電一馬當(dāng)先

推動(dòng)半導(dǎo)體業(yè)進(jìn)步由互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代轉(zhuǎn)向移動(dòng)時(shí)代，手機(jī)成為中心，而手機(jī)的創(chuàng)新離不開它的基帶處理器、存儲(chǔ)器、RF、CIS及功率電子等芯片的不斷更新，所以臺(tái)積電能跟蹤定律，而幫助fabless等實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想。它的作用與地位非常穾出。

近期臺(tái)積電的成功決不是偶然的，歸納起來有以下諸多方面：

· 具有張忠謀等卓越的領(lǐng)軍人物

·?堅(jiān)持代工模式，以客戶優(yōu)先

·?持續(xù)的加大研發(fā)與投入

·?全方位發(fā)展，如進(jìn)入先進(jìn)封裝領(lǐng)域等

2019年它的營(yíng)收高達(dá)347億美元，晶圓產(chǎn)能每月226萬片(8英寸計(jì))，平均價(jià)格每片高達(dá)1,530美元，其中16納米FinFET及以下制程全年占比首次突破50%，達(dá)50.7%；其中7納米從2018年第三季開始，營(yíng)收占比節(jié)節(jié)攀升，至2019年第四季營(yíng)收為36億美元占比達(dá)35%，2019年7納米的營(yíng)收高達(dá)94億美元，占比達(dá)27%。

臺(tái)積電從2012年至2019年投入的研發(fā)費(fèi)用高達(dá)192億美元，平均每年24億美元，超過聯(lián)電、中芯國(guó)際、力晶科技、華虹宏力、世界先進(jìn)五家公司的研發(fā)費(fèi)用總和。

在2018年，臺(tái)積電就以261種制程技術(shù)，為481個(gè)客戶生產(chǎn)了10436種芯片。

臺(tái)積電已于2019年試產(chǎn)5nm制程，它的南科18廠產(chǎn)能規(guī)劃接近70,000片，囊括主要客戶訂單，包括Apple、海思、AMD、Qualcomm等。從設(shè)備商訂單追加情況來判斷，它的5nm與3nm量產(chǎn)都設(shè)定在18廠，因此除了既有的5nm產(chǎn)能外，也可能提前將3nm研發(fā)計(jì)劃同步在18廠進(jìn)行 。

臺(tái)積電會(huì)在5納米量產(chǎn)后一年推出5納米加強(qiáng)版（N5+），與5納米制程相較，在同一功耗下可再提升7％運(yùn)算效能，或在同一運(yùn)算效能下可再降低15％功耗。N5+制程將在2020年第一季開始試產(chǎn)，2021年進(jìn)入量產(chǎn)。目標(biāo)它的5納米營(yíng)收占全年的10%。

臺(tái)積電從原來的晶圓制造代工角色，逐步跨界至封測(cè)代工領(lǐng)域（InFO、CoWoS及SoIC等封裝技術(shù)），試圖完整實(shí)體半導(dǎo)體的制作流程。

EUV光刻

之前對(duì)于EUV光刻的成功幾乎很難想象，如今不容置疑已經(jīng)真的成功。歸結(jié)為產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力及ASML的堅(jiān)持不懈。

盡管EUV光刻從7納米開始導(dǎo)入，可能在2納米及以下，由于價(jià)格奇高而無法再推進(jìn)下去，但是不可否認(rèn)，近期半導(dǎo)體業(yè)如果沒有EUV技術(shù)，至少產(chǎn)業(yè)可能發(fā)生暫時(shí)的減緩。所以EUV光刻技術(shù)的成功導(dǎo)入其功不可沒。

格芯首席技術(shù)官Gary Patton表示，如果在5nm的時(shí)候沒有使用EUV光刻機(jī)，那么光刻的步驟將會(huì)超過100步，會(huì)讓人瘋狂。所以EUV光刻機(jī)無疑是未來5nm和3nm芯片的最重要生產(chǎn)工具，未來圍繞EUV光刻機(jī)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)將會(huì)變得異常激烈。因?yàn)檫@是決定這些廠商未來在先進(jìn)工藝市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

據(jù)ASML的年報(bào)得知，2016年，他們總共才出貨了四臺(tái)EUV光刻機(jī)，2017年則交付了10臺(tái)EUV系統(tǒng)。而2018年，ASML的EUV光刻機(jī)產(chǎn)量可以達(dá)到18臺(tái)，但到2019年，全年EUV光刻機(jī)訂單量達(dá)到了62億歐元，總計(jì)出貨了26臺(tái)EUV光刻機(jī)。預(yù)計(jì)2020年交付35臺(tái)，及2021年則會(huì)達(dá)到45臺(tái)到50臺(tái)的交付量，是2019年的兩倍左右。

目前的250W光源應(yīng)用在7nm甚至5nm都是沒問題的，但到了3nm，對(duì)光源的功率需求將會(huì)達(dá)到500W，到了1nm的時(shí)候，光源功率要求甚至達(dá)到了1KW，這也不會(huì)是一個(gè)容易的問題。

EUV技術(shù)已成功在臺(tái)積電，三星等生產(chǎn)線中開始實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，由于各種問題仍不少，包括它的掩膜、Pellicle，缺陷檢測(cè)及光源功率等，所以EUV技術(shù)需要進(jìn)一步完善。

由于EUV設(shè)備的價(jià)格每臺(tái)約1.5億美元，2019年它的銷售額已上升至108億美元，非常接近于排名第一應(yīng)用材料公司的110億美元。

結(jié)語

今年全球半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)變得更加撲朔迷離，受新冠疫情的影響，不但中國(guó)，如韓國(guó)及日本等也可能波及，所以未來半導(dǎo)體業(yè)的態(tài)勢(shì)尚難預(yù)料。

從先進(jìn)工藝制程角度，如邏輯工藝，目前到5納米，預(yù)期2022-2023年能達(dá)3納米，甚至2納米及以下；DRAM，目前制程達(dá)1z納米，約16-15納米，未來采用EUV技術(shù)可能達(dá)近10納米，而3D NAND，目前量產(chǎn)已達(dá)128層，至2025年時(shí)有可能超過300層。

半導(dǎo)體業(yè)持續(xù)不斷的進(jìn)步，依賴于市場(chǎng)需求上升及產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力。從尺寸縮小角度定律可能止步，然而在5G，AI，IoT，自動(dòng)駕駛等市場(chǎng)推動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)的自適性提高，產(chǎn)業(yè)的生存期仍很長(zhǎng)。但是未來的技術(shù)，包括SiP，堆壘技術(shù)，AI，IoT，及自動(dòng)駕駛等，挑戰(zhàn)都很大，需要時(shí)間的積累。

臺(tái)積電在臺(tái)南科學(xué)園區(qū)所興建的Fab 18廠房施工已完成，機(jī)臺(tái)正陸續(xù)進(jìn)駐測(cè)試，預(yù)計(jì)下一季即可量產(chǎn)5納米制程晶圓。此廠是臺(tái)積電在中國(guó)臺(tái)灣的第4座超大型晶圓廠，為生產(chǎn)5納米以下制程而設(shè)計(jì)，總投資近新臺(tái)幣7千億元，如今在歷經(jīng)約2年的建設(shè)后終于完工。

依臺(tái)積電此前承諾，未來3納米甚至以下的先進(jìn)制程都可望落腳在南科，如今3納米廠在順利取得土地后，已展開先期建設(shè)，同樣預(yù)計(jì)在2年后完工，屆時(shí)園區(qū)產(chǎn)值將輕松突破新臺(tái)幣一萬億。臺(tái)積電在今年所投入的160億美元資本支出，有八成就是用于7、5及3納米制程，預(yù)計(jì)今年7納米制程將占營(yíng)收近34%。

雖然市場(chǎng)預(yù)期5納米將會(huì)銜接7納米制程，明年也計(jì)劃將問世第二代5納米制程N(yùn)5P，但還有一個(gè)環(huán)節(jié)少人注意，也就是6納米。此制程也即將量產(chǎn)，其更加貼近7納米的設(shè)計(jì)，密度比N7+高18%，且設(shè)計(jì)規(guī)則與7納米制程相容，可更好的銜接不同的客戶需求。

同樣是今年量產(chǎn)的6納米與5納米制程將有效的分散目前已經(jīng)塞爆的7納米產(chǎn)能。而在2022年3納米問世前，N5P也將成為新的先進(jìn)制程前鋒，以因應(yīng)高效能運(yùn)算芯片等市場(chǎng)需求。在明年市場(chǎng)分隔再度拉開之后，臺(tái)積電營(yíng)收有望更上一層樓。

當(dāng)然今年也還有許多挑戰(zhàn)，除產(chǎn)能外，還有許多大環(huán)境問題需要面對(duì)，目前來看市場(chǎng)對(duì)于臺(tái)積電能繼續(xù)維持中立的態(tài)度仍相當(dāng)樂觀。

受惠5G基礎(chǔ)建設(shè)布建及高效能運(yùn)算應(yīng)用的強(qiáng)勁需求，加上東京奧運(yùn)帶動(dòng)4K/8K大尺英寸電視需求回升，2020年以來8英寸晶圓代工供給吃緊。設(shè)備業(yè)者指出，臺(tái)積電上半年8英寸廠產(chǎn)能供不應(yīng)求，將CMOS影像感測(cè)器（CIS）及電源管理IC（PMIC）等訂單，轉(zhuǎn)向世界先進(jìn)。法人看好世界先進(jìn)產(chǎn)能將滿載到第二季，年?duì)I運(yùn)可望逐季成長(zhǎng)到年底。

世界先進(jìn)2019年第四季中開始，8英寸晶圓代工訂單回溫，其中，隨著東京奧運(yùn)在今年登場(chǎng)并以4K/8K視訊轉(zhuǎn)播，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)一年庫存去化的大尺英寸電視面板，已在第一季回溫，其中又以4K/8K電視需求最強(qiáng)勁。對(duì)世界先進(jìn)而言，不僅帶動(dòng)大尺英寸面板驅(qū)動(dòng)IC的晶圓代工需求，電視面板PMIC晶圓代工訂單也明顯回溫。

再者，5G基地臺(tái)及智能手機(jī)相關(guān)芯片需求同步轉(zhuǎn)強(qiáng)，其中智能手機(jī)需要進(jìn)行規(guī)格升級(jí)，包括采用超薄屏下光學(xué)指紋識(shí)別，搭載全新飛時(shí)測(cè)距（ToF）的3D感測(cè)功能等，帶動(dòng)低畫素CIS元件8英寸晶圓代工需求大幅提升，加上5G裝置采用的PMIC規(guī)格升級(jí)，世界先進(jìn)不僅本身接單暢旺，業(yè)界傳出，臺(tái)積電8英寸廠產(chǎn)能全滿，并將溢出的訂單轉(zhuǎn)下世界先進(jìn)。

整體來看，由于大尺英寸面板驅(qū)動(dòng)IC、面板及5G相關(guān)PMIC、ToF及光學(xué)指紋識(shí)別的CIS元件等8英寸晶圓代工需求強(qiáng)勁，世界先進(jìn)第一季8英寸晶圓代工產(chǎn)能全滿，第二季也將維持滿載投片。由于上游客戶需求強(qiáng)勁，近期又追加CIS元件、金氧半場(chǎng)效電晶體（等訂單，業(yè)界認(rèn)為部分嚴(yán)重吃緊的產(chǎn)能有機(jī)會(huì)調(diào)漲晶圓代工價(jià)格。

世界先進(jìn)2019年第四季受惠面板驅(qū)動(dòng)IC、5G相關(guān)電源管理IC等急單增加，2019年12月合并營(yíng)收月增14.9%達(dá)新臺(tái)幣26.08億元，年成長(zhǎng)0.5%。2019年第四季合并營(yíng)收季增2.9%達(dá)新臺(tái)幣73.34億元，年減4.8%。2019年合并營(yíng)收新臺(tái)幣282.86億元，年減2.2%。

世界先進(jìn)向格芯購(gòu)入新加坡Tampines 8英寸晶圓廠已在2019年底交割，法人估算，并購(gòu)后可為世界先進(jìn)每年增加超過40萬片的8英寸晶圓代工產(chǎn)能，并可望帶來50億元年?duì)I收貢獻(xiàn)。法人表示，世界先進(jìn)新加坡廠加入后，總產(chǎn)能會(huì)增加逾15%，現(xiàn)階段生產(chǎn)線已滿載，第一季淡季不淡，2020年業(yè)績(jī)將創(chuàng)新高。

在16日舉行的法說會(huì)上，晶圓代工龍頭臺(tái)積電總裁魏哲家預(yù)估，2019年半導(dǎo)體業(yè)衰退3%，晶圓代工業(yè)則持平，而2020年將是半導(dǎo)體強(qiáng)勁成長(zhǎng)的一年。預(yù)計(jì)2020年不含存儲(chǔ)器的全球半導(dǎo)體業(yè)產(chǎn)值將成長(zhǎng)8%，而晶圓代工產(chǎn)值將成長(zhǎng)17%，臺(tái)積電在7納米、5納米等先進(jìn)制程需求的強(qiáng)勁下，本身則是仍會(huì)優(yōu)于產(chǎn)業(yè)平均的17%數(shù)字，將是近來增幅的新高。

魏哲家指出，2020年臺(tái)積電的主要成長(zhǎng)動(dòng)能來自5G與高速運(yùn)算需求。原因在于全球主要市場(chǎng)的5G基礎(chǔ)建設(shè)需求強(qiáng)勁，且速度持續(xù)加快。

整體來說，2020年5G手機(jī)滲透率維持之前法說會(huì)時(shí)的預(yù)估，約達(dá)15%，不過未來滲透率攀升的幅度，則將要優(yōu)于4G手機(jī)當(dāng)年的表現(xiàn)。另外，高效能運(yùn)算方面，包括在CPU、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等應(yīng)用鑄工下，也將持續(xù)成為另一長(zhǎng)期營(yíng)運(yùn)成長(zhǎng)動(dòng)能。

至于，在先進(jìn)制程的方面，臺(tái)積電6納米2020年第1季進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，預(yù)計(jì)年底前量產(chǎn)。5納米則將會(huì)在2020年上半年試產(chǎn)，且產(chǎn)能拉升速度將會(huì)相當(dāng)快，并于下半年開始量產(chǎn)。而更先進(jìn)的3納米制程，目前則是研發(fā)進(jìn)展順利。

另外，2020年7納米制程業(yè)績(jī)可望持續(xù)成長(zhǎng)，占營(yíng)收比重也將自2019年的27%，成長(zhǎng)至30%以上，而5納米占營(yíng)收比重的部分，也預(yù)計(jì)將有10%的占比。

而針對(duì)外界評(píng)估，處理器龍頭英特爾可望提升外包生產(chǎn)的數(shù)量，臺(tái)積電也機(jī)會(huì)獲利的說法，財(cái)務(wù)長(zhǎng)黃仁昭則是指出，不評(píng)論個(gè)別客戶的狀態(tài)。不過，臺(tái)積電為因應(yīng)市場(chǎng)需求，也已經(jīng)做好準(zhǔn)備。黃仁昭還強(qiáng)調(diào)，因?yàn)橛?G手機(jī)的強(qiáng)勁需求動(dòng)能，加上客戶庫存已去化至健康水位，未來5G與高速運(yùn)算將拉抬接下來幾年需求的情況下，樂觀看待后市展望。

整體2020年資本支出預(yù)計(jì)達(dá)150至160億美元，較2019年的140至150億美元有所增加。對(duì)此，黃仁昭也指出，在2020年所有資本的支出中，約80%將用于3納米、5納米與7納米等先進(jìn)制程技術(shù)上，其余10%則用于包括先進(jìn)封裝與光罩，另外的10%則是用于特殊級(jí)制程技術(shù)上。

1月16日，晶圓代工廠臺(tái)積電公布其2019年第四季度財(cái)務(wù)報(bào)告。

報(bào)告顯示，2019年第四季度臺(tái)積電實(shí)現(xiàn)合并營(yíng)收約新臺(tái)幣合并營(yíng)收約新臺(tái)幣3172.4億元，同比增長(zhǎng)9.5%、環(huán)比增長(zhǎng)8.3%；稅后純益約新臺(tái)幣1160.4億元，同比增長(zhǎng)16.1%、環(huán)比增長(zhǎng)14.8%；每股盈余為新臺(tái)幣4.47元；毛利率為50.2%；營(yíng)業(yè)利益率為39.2%。若以美金計(jì)算，2019年第四季營(yíng)收為103.9億美元，同比增長(zhǎng)10.6%、環(huán)比增長(zhǎng)10.6%。

此前臺(tái)積電預(yù)估，第四季度合并營(yíng)收預(yù)計(jì)介于102億美元到103億美元之間。若以新臺(tái)幣30.6元兌1美元匯率假設(shè)，則毛利率預(yù)計(jì)介于48%到50%之間；營(yíng)業(yè)利益率預(yù)計(jì)介于37%到39%之間。從公布的數(shù)據(jù)看來，臺(tái)積電第四季度業(yè)績(jī)略超預(yù)期。

按制程工藝分，7納米制程出貨占臺(tái)積電2019年第四季晶圓銷售金額的35%；10納米制程出貨占全季晶圓銷售金額的1%；16納米制程出貨占全季晶圓銷售金額的20%?？傮w而言，先進(jìn)制程（包含16納米及更先進(jìn)制程）的營(yíng)收達(dá)到全季晶圓銷售金額的56%，較上一季度的51%有所成長(zhǎng)。

臺(tái)積電財(cái)務(wù)長(zhǎng)暨發(fā)言人黃仁昭副總經(jīng)理表示，第四季營(yíng)收受惠于客戶對(duì)于使用7納米技術(shù)之高端智能型手機(jī)、5G的初始布建以及高效能運(yùn)算相關(guān)應(yīng)用的強(qiáng)勁需求。邁入2020年第一季，盡管受到行動(dòng)裝置產(chǎn)品的季節(jié)性因素影響，預(yù)期臺(tái)積電的業(yè)績(jī)表現(xiàn)仍將受惠于5G智能型手機(jī)的持續(xù)出貨。

盡管2019年上半年受到全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境疲軟等因素影響，但隨著下半年行業(yè)景氣回升及7納米制程需求強(qiáng)勁，臺(tái)積電2019年業(yè)績(jī)?nèi)詫?shí)現(xiàn)了小幅增長(zhǎng)?？v觀2019年全年，臺(tái)積電實(shí)現(xiàn)合并營(yíng)收新臺(tái)幣10699.9億元，同比增長(zhǎng)3.7%；若以美元計(jì)算，則全年實(shí)現(xiàn)合并營(yíng)收346.3億美元，同比增長(zhǎng)1.3%。

根據(jù)對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)狀況的評(píng)估，臺(tái)積電2020年第一季合并營(yíng)收預(yù)計(jì)介于102億美元到103億美元之間；若以新臺(tái)幣29.9元兌1美元匯率假設(shè)，則毛利率預(yù)計(jì)介于48.5%到50.5%之間，營(yíng)業(yè)利益率預(yù)計(jì)介于37.5%到39.5%之間。

此外，臺(tái)積電2020年的資本支出預(yù)估將介于150億美元到160億美元之間。

在搶先推出7納米及內(nèi)含EUV技術(shù)的7納米加強(qiáng)版制程之后，晶圓代工龍頭臺(tái)積電2020年又要再搶先量產(chǎn)新一代的5納米制程了。

根據(jù)外媒的預(yù)估，臺(tái)積電5納米制程在2020年上半年的產(chǎn)能將達(dá)到每月1萬片的規(guī)模。不過，隨著出貨期越接近高峰的第3季，其月產(chǎn)能將提升到7到8萬片的規(guī)模。而預(yù)計(jì)首批重要的客戶將以蘋果及華為海思為主。

報(bào)導(dǎo)指出，5納米制程將是臺(tái)積電的另一個(gè)重要制程節(jié)點(diǎn)。根據(jù)臺(tái)積電之前的說法，5納米制程將分為N5及N5P兩個(gè)版本。N5版本相較于當(dāng)前的N7，7納米制程在性能方面提升15%、功耗降低30%，電晶體密度提升80%。至于，在N5P制程方面，則將會(huì)較N5再性能提升7%、功耗降低15%。

報(bào)導(dǎo)強(qiáng)調(diào)，自開始研發(fā)5納米制程以來，臺(tái)積電的相關(guān)進(jìn)展順利。之前有消息指出，2019年底，臺(tái)積電進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)的時(shí)候，測(cè)試芯片的良品率平均已達(dá)80%，甚至最高可超過90%。不過，這些測(cè)試芯片的設(shè)計(jì)架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。

因此，未來如果臺(tái)積電的5納米正式量產(chǎn)之后，良率是否能夠持續(xù)維持目前還未可知，而臺(tái)積電目前也沒有公開相關(guān)數(shù)據(jù)。

另外，臺(tái)積電的5納米制程預(yù)定將在2020年上半年正式量產(chǎn)，但是，因?yàn)樾轮瞥滩砰_始量產(chǎn)的關(guān)系，使得整體的產(chǎn)能有限，約每月只有1萬片的規(guī)模。不過，隨著包括大客戶蘋果、華為海思訂單的涌入，在越接近第3季的出貨高峰，5納米制程的產(chǎn)能也會(huì)越加成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)最高將達(dá)到每月7到8萬片的數(shù)量，以滿足屆時(shí)客戶的需求。

至于，目前也為臺(tái)積電前5大客戶之一的處理器大廠AMD，預(yù)計(jì)2020年仍然會(huì)采用當(dāng)前的7納米及7納米加強(qiáng)版制程。而要采用5納米制程來生產(chǎn)產(chǎn)品，則預(yù)計(jì)要到2021年之后推出Zen4架構(gòu)的產(chǎn)品才有可能了。

作為摩爾定律最忠實(shí)的追隨者與推動(dòng)者，臺(tái)積電、三星已經(jīng)挑起3nm的戰(zhàn)局。據(jù)悉，三星已經(jīng)完成了首個(gè)3nm制程的開發(fā)，計(jì)劃2022年規(guī)模生產(chǎn)3nm芯片，此前臺(tái)積電也計(jì)劃2022年量產(chǎn)3nm。如無意外，3nm芯片將在后年到來，對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈提出新的挑戰(zhàn)。

雙雄劍指3nm

《韓國(guó)經(jīng)濟(jì)》雜志稱，三星已成功研發(fā)出首個(gè)基于GAAFET的3nm制程，預(yù)計(jì)2022年開啟量產(chǎn)。與7nm工藝相比，3nm工藝可將核心面積減少45%，功耗降低50%，性能提升35%。

按照三星的研發(fā)路線圖，在6nm LPP之后，還有5nm LPE、4nm LPE兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，隨后進(jìn)入3nm節(jié)點(diǎn)，分為GAE（GAA Early）以及GAP（GAA Plus）兩代。去年5月，三星的3nm GAE設(shè)計(jì)套件0.1版本已經(jīng)就緒，以幫助客戶盡早啟動(dòng)3nm設(shè)計(jì)。三星預(yù)計(jì)該技術(shù)將在下一代手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛、人工智能及物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)備中使用。

以2022年量產(chǎn)為目標(biāo)的臺(tái)積電，也在按計(jì)劃推進(jìn)3nm研發(fā)。臺(tái)積電首席執(zhí)行官CC Wei曾表示，臺(tái)積電在3nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)開發(fā)進(jìn)展順利，已經(jīng)與早期客戶進(jìn)行接觸。臺(tái)積電投資6000億新臺(tái)幣的3nm寶山廠也于去年通過了用地申請(qǐng)，預(yù)計(jì)2020年動(dòng)工，2022年量產(chǎn)。

臺(tái)積電在7nm節(jié)點(diǎn)取得了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在5nm也進(jìn)展順利，獲得了蘋果A14等訂單。但三星并沒有放松追趕的腳步，計(jì)劃到2030年前在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)投資1160億美元，以增強(qiáng)在非內(nèi)存芯片市場(chǎng)的實(shí)力。臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀日前對(duì)媒體表示，臺(tái)積電與三星的戰(zhàn)爭(zhēng)還沒有結(jié)束，臺(tái)積電只是贏得了一兩場(chǎng)戰(zhàn)役，可整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)還沒有贏，目前臺(tái)積電暫時(shí)占優(yōu)。

制程如何走下去

眾所周知，制程越小，晶體管柵極越窄，功耗越低，而集成難度和研發(fā)成本也將成倍提高。3nm是一個(gè)逼近物理極限的節(jié)點(diǎn)，半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)專家莫大康向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，3nm是一個(gè)焦點(diǎn)，不能僅靠臺(tái)積電、三星的推進(jìn)，還要看制造商和設(shè)備商等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的努力，例如環(huán)柵結(jié)構(gòu)（GAA）的導(dǎo)入，EUV的高數(shù)值孔徑鏡頭等。

3nm首先對(duì)芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證仿真提出了新的挑戰(zhàn)。集邦咨詢分析師徐紹甫向記者表示，制程微縮至3nm以下，除了芯片面積縮得更小，芯片內(nèi)部信號(hào)如何有效傳遞是一大關(guān)鍵。設(shè)計(jì)完成后，如何確保驗(yàn)證和仿真流程的時(shí)間成本不會(huì)大幅增加，也是芯片設(shè)計(jì)的一大挑戰(zhàn)，需要EDA從業(yè)者的共同努力。此外，在做出更小的線寬線距之后，量產(chǎn)和良率拉抬是非常困難的事，需要制程技術(shù)的不斷優(yōu)化。

為了更快實(shí)現(xiàn)制程迭代和產(chǎn)能拉升，三星研發(fā)了專利版本GAA，即MBCFET（多橋道FET）。據(jù)三星介紹，GAA基于納米線架構(gòu)，由于溝道更窄，需要更多的堆棧。三星的MBCFET則采用納米片架構(gòu)，由于溝道比納米線寬，可以實(shí)現(xiàn)每堆棧更大的電流，讓元件集成更加簡(jiǎn)單。通過可控的納米片寬度，MBCFET可提供更加靈活的設(shè)計(jì)。而且MBCFET兼容FinFet，與FinFet使用同樣的制作技術(shù)和設(shè)備，有利于降低制程遷移的難度，更快形成產(chǎn)能。

3nm也對(duì)光刻機(jī)的分辨率及套刻能力提出了更高要求。針對(duì)3nm節(jié)點(diǎn)，ASML將在NXE 3400C的下一代機(jī)型導(dǎo)入0.55高數(shù)值孔徑，實(shí)現(xiàn)小于1.7nm的套刻誤差，產(chǎn)能也將提升至每小時(shí)185片晶圓以上，量產(chǎn)時(shí)間在2022—2023年。徐紹甫表示，3nm對(duì)于光刻機(jī)曝光穩(wěn)定度與光阻劑潔凈度的要求更加嚴(yán)苛。加上3nm需要多重曝光工藝，增加了制程數(shù)目，也就意味缺陷產(chǎn)生機(jī)率會(huì)提高，光刻機(jī)參數(shù)調(diào)校必須縮小誤差，降低容錯(cuò)率。另外，清洗潔凈度、原子層蝕刻機(jī)與原子層成膜機(jī)等設(shè)備的精度也要提高。

針對(duì)5nm及以下節(jié)點(diǎn)的封裝，臺(tái)積電完成了對(duì)3D IC工藝的開發(fā)，預(yù)計(jì)2021年導(dǎo)入3D封裝。3D IC能在單次封裝堆疊更多的芯片，提升晶體管容量，并通過芯片之間的互聯(lián)提升通信效率。賽迪智庫集成電路研究所高級(jí)分析師王珺、馮童向記者表示，臺(tái)積電的中道工藝主要是通過制造和封裝的緊密結(jié)合提高晶體管密度，會(huì)是發(fā)展路徑之一，可進(jìn)行模塊化組裝的小芯片（Chiplet）也是比較熱門的發(fā)展路徑。

何為增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力

2014—2019年，手機(jī)和高性能運(yùn)算推動(dòng)著先進(jìn)制程按照一年一節(jié)點(diǎn)的節(jié)奏，從14nm走向5nm。中芯國(guó)際聯(lián)合CEO趙海軍表示，成功的研發(fā)方法，不變的FinFet架構(gòu)、設(shè)備和材料的配合，是推動(dòng)14nm向5nm發(fā)展的重要因素。

目前來看，手機(jī)和高性能計(jì)算依舊是推動(dòng)摩爾定律前進(jìn)的重要?jiǎng)恿?。徐紹甫指出，在應(yīng)用層面上，智能手機(jī)是3nm制程的重要戰(zhàn)場(chǎng)，手機(jī)芯片從業(yè)者能負(fù)擔(dān)高昂的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，龐大的市場(chǎng)總量也能夠分擔(dān)其研發(fā)費(fèi)用。另外，HPC應(yīng)用，如CPU與GPU等，需要3nm制程來提升性能表現(xiàn)。芯謀研究總監(jiān)王笑龍表示，3nm將主要面向?qū)Ω咚贁?shù)據(jù)處理和傳輸有需求的產(chǎn)品，如CPU、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、移動(dòng)通信、FPGA和礦機(jī)等。

3nm不是先進(jìn)制程的終點(diǎn)，臺(tái)積電對(duì)2nm已經(jīng)有所規(guī)劃，將以2024年量產(chǎn)為目標(biāo)進(jìn)行研發(fā)。比利時(shí)微電子研究中心（IMEC）在2019年10月召開的技術(shù)論壇上曾展示邁向1nm工藝節(jié)點(diǎn)的技術(shù)路線圖。王珺、馮童表示，伴隨高數(shù)值孔徑EUV光刻機(jī)、選擇性化學(xué)蝕刻劑、原子層精確沉積技術(shù)等的應(yīng)用，未來10年，摩爾定律將繼續(xù)延續(xù)。

制程要走下去，需要工藝路徑的探索，也需要找到相應(yīng)的商業(yè)場(chǎng)景。王笑龍向記者表示，對(duì)于資金密集型工藝，如果無法在消費(fèi)市場(chǎng)得到應(yīng)用，就難以收回成本，也不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值。徐紹甫表示，2nm之后的應(yīng)用性與必要性還難以定義，從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)具有相當(dāng)?shù)碾y度，必須具備獲利能力才具有開發(fā)意義，在材料選擇、制程技術(shù)、后段晶圓封裝上勢(shì)必要持續(xù)優(yōu)化。