晶圆代工3纳米制程量产后,大厂订单争霸战持续白热化,究竟目前宣布已量产或计画量产的三家大厂台积电、三星、英特尔各有何种技术进展与优势,牵动后续研发投资进展,本报记者统整各家厂商的官方说法,带读者一探究竟。
台积电:3纳米制程需求非常强劲
台积电3纳米采鳍式场效电晶体(fin field-effect transistor,finfet)架构去年第4季底如期量产后,后续3纳米阵容将持续扩大。台积电3纳米家族包含n3、n3e、n3p与n3x等,并无外界原本预测的n3b。
台积电去年12月29日在南科举办3纳米量产暨扩厂典礼,董事长刘德音致词时提到,3纳米制程的良率已经和5纳米量产同期的良率相当,3纳米技术将被大量应用在推动未来的顶尖科技产品中,其中包括超级电脑、云端资料中心、高速的网际网路及行动装置等,包含未来的ar/vr。在5g及高速运算相关应用的大趋势驱动下,台积电3纳米制程市场需求非常强劲。
台积电虽未直接提供3纳米良率数据,仍是全球首家喊出3纳米量产初期良率已和5纳米同期相当,明显有别竞争对手闭口不谈良率。
台积电预定n3e作为3纳米家族的延伸,将为智慧手机和高速运算相关应用提供完整的支持平台。台积电指出,n3e技术预计2023年下半年量产。
尽管库存调整仍在持续,但公司观察到n3和n3e皆有许多客户参与,量产第一年和第二年的产品设计定案数量将是n5的两倍以上。
台积电3纳米2022年内率先在台湾南科量产,以南科晶圆十八厂作为3纳米主要生产基地,并无外传于竹科生产3纳米的状况,后续2纳米规划在竹科与中科先后量产,规划共计六期工程。另外,台积电全球研发中心将于2023年第2季在竹科开幕,将可进驻8,000位研发人员。
台积电3纳米在台湾量产成熟后,也将导入美国新厂。台积电指出,该公司除了在台湾持续扩建3纳米产能,在美国的第二期建厂亦同步展开,预计亚利桑那州晶圆厂2026年开始生产3纳米制程技术。
台积电预估,3纳米制程技术量产第一年带来的收入将优于5纳米在2020年量产时的收益,预计3纳米制程技术将在量产五年内释放全世界约1.5兆美元终端产品的价值。
三星:拼成为美国最先进晶圆厂
三星于2022年在6月30日透过新闻稿宣布,采用环绕式闸极(gaa)架构的3纳米量产,该制程首次应用于高效能、低功耗的运算领域,并计画拓展至行动处理器。
三星规划,下世代3纳米3gap预定2023年量产,更先进的2纳米制程2025年量产,2027年量产1.4纳米制程。
三星是在南韩华城厂区生产首代3纳米制程,后续并规划于平泽厂扩充该制程产能。三星预期,平泽p3新厂整合记忆体以及逻辑ic代工,并于去年5月设备进厂、去年7月到位,按照计画将先开出nand芯片产能,后续才会开出3纳米晶圆代工产能。
三星扩充晶圆代工先进制程集中南韩本地,后续计画在3纳米量产成熟后导入美国德州厂。三星先前也在2022北美论坛上释出,最快2026年3纳米环绕闸极技术(gaa)制程将在美国生产,未来目标成为美国最先进晶圆厂,这也代表3纳米美国制造竞争趋于白热化。
招募资料显示,三星泰勒新厂是三星继奥斯汀之后,第二个位于美国的生产据点,预定投资170亿美元、2024年下半年投产。由于去年还没有泰勒晶圆代工的组织单位,因此新聘用的人力将先挂在三星奥斯汀公司法人下,基础设施建设和运营管理职位刚起步。
三星和台积电在晶圆代工领域的竞争主要在台湾、南韩两地。三星晶圆代工部门官方资讯显示,在美国仅有德州设有12吋厂生产65纳米乃至14纳米制程,若未来扩充顺利,将有美国第二个厂,在南韩本地扩充也相当积极。
三星已在2022年5月在南韩平泽启动建设5纳米极紫外光(euv)工厂,先前华城厂区量产5纳米后又率先量产3纳米,合计南韩本地已有至少六大生产基地(包含一个封装测试厂、一个8吋厂与四个12吋厂)。
三星规划未来20年内投资1,921亿美元,在美国德州建造11个新工厂。11个工厂中有九个位于泰勒,其余两个位于奥斯汀市的庄园独立学区。三星去年12月已获得泰勒九个减税申请核准,并正在等待庄园剩余两个的批准。
英特尔:四年内大跨步推展制程
英特尔提及intel 4制程导入euv技术,带来每瓦效能约提升20%,更先进的intel 3制程将于今年下半推出,将应用于后续推出的xeon处理器,在每瓦效能将改善18%。
英特尔近期甫推出第四代intel xeon可扩充处理器(代号为sapphire rapids),在单一封装结合最高四个采用intel 7制程打造的芯片块,供应资料中心、ai运算等应用。
英特尔先前就已展现在制程技术方面的强烈企图心与进展计画,要在四年内大跨步发展五个制程节点,除了已经推出的intel 7制程外,intel 4制程产品规画于今年开始出货,intel 3制程将于2023年下半年准备生产。后续intel 20a制程(相当于2纳米)预计将于2024年上半准备量产,而intel 18a制程原预计2025年初问世,但相关时程已提早到2024年下半可以量产。
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