3nm晶圆厂动工 (台积电3nm厂最新消息)

11月21日,台积电创始人张忠谋证实:台积电将在美国亚利桑那州建造3nm工艺制程的晶圆厂,投资规模约120亿美元,约合人民币860亿人民币。

3nm台积电工艺,3nm晶圆厂动工

据悉此次建厂是台积电最先进工艺,也是其历史上第二大投资,仅次于2020年拍板的5nm工厂。

对此,岛内网友讽刺道,“*进党民**成功卖掉台积电”“*进党民**把台积电卖光了”。

台积电有多强?

台积电由张忠谋于1987年在台湾创建,是全球首创专业芯片制造服务公司,也是全球最先进的芯片制造企业。

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2022年上半年,台积电营收达到了10252亿新台币(约合2366亿人民币),归属于母公司净利润4397亿新台币(约合11014亿人民币),再创下历史新高。

随着销售业绩的不断增长,台积电的市场占有率也在不断地扩大,达到了56%,而排在第二名的三星电子仅为16%。

在市值方面,台积电也力压腾讯,成为亚洲股王。

除了业绩和市场占有率外,台积电的制造工艺也是独步全球。

台积电从成立之初就确定了公司的运营模式,既不做上游的芯片设计,也不做下游的芯片组装, 它只做芯片代工这一个环节。

三星、英特尔、德州仪器这类IDM类型的芯片公司,追求“大而全”,既要设计芯片,也从事芯片制造和封测。

正所谓“术业有专攻”,台积电作为后起之秀不断的逆袭,最终在制造工艺方面超越德州仪器、英特尔、三星。

逆袭“老师傅”IBM

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台积电曾是IBM的徒弟,台积电早期的很多技术和授权来自IBM。

IBM在进军90nm工艺时,迟迟不能突破。无奈只好将130nm制程,1.8GHz运行频率的处理器提供给苹果。乔布斯根本看不上,直接抛弃了IBM。

之后IBM又被英特尔超越,心灰意冷的IBM,决定放弃芯片业务。于是将自己的新技术铜制程工艺卖给台积电,结果台积电竟然没看上。

2000年,技术大咖林本坚离开IBM,加入了台积电。台积电逐渐超越了IBM。而IBM直接把芯片业务卖给了格芯,退出了芯片制造领域。

0.13微米,超越联电

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芯片制造工艺在0.18微米时,台积电甚至还落后于联电。之后,双方都开始向0.13微米进军,联电和台积电都组成了自己的研发团队。

联电的队伍很豪华,有IBM、英飞凌的助阵,但三方都在打自己的小算盘,结果研发失败。联电只好自己研发,却发现实在太难了。

台积电方面,找对了合作对象,又拥有林本坚这样的技术大咖,经过不懈的努力,终于研发成功,超越了联电。

押宝ASML

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台积电成为新进制造的代表离不开ASML。

彼时,ASML还是一个小角色,光刻机被日本尼康掌控着。在进军160nm工艺时,尼康遇到困难,投入了大量的人力物力、财力均无法突破。

此时,台积电工程师林本坚说:为什么一定要用空气作为介质呢?可以用水做介质。

尼康并没有采取林本坚的建议,甚至想要封杀林本坚。于是林本坚找到了ASML,双方展开了合作。

2002年,台积电和ASML发布了首个浸润式光刻机。在制程上一举领先了当时的龙头尼康。

之后,台积电与ASML的合作越来越深,并成功助力ASML研发EUV光刻机,而ASML也将制造的EUV光刻机半数卖给了台积电。

击败三星

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2009年,失意的台积电技术大咖梁孟递交了辞呈。

梁孟松是“当代芯片工艺领域中的顶尖大神”。根据美国专利局公开信息显示,梁孟松参与发明的半导体专利技术有181件,全部与世界先进芯片制程相关,个人参与的全球专利数累计450个。

人才走到哪里都会受到欢迎,梁孟松很快接受了三星的邀请。三星会长李健熙亲自接近梁孟松。并直言:他是芯片界的比尔盖茨,希望他能助力三星芯片事业。

很快,梁孟松就作出一个大胆的方案,跳过16nm,直接研发14nm。就这样三星领先了台积电。

台积电直接将三星告上法庭,说它使用了自己的技术和专利。三星败诉后,梁孟松也无奈离开。

没有梁孟松的帮助,三星在芯片制造方面显得力不从心。而台积电则一路高歌,在7nm、5nm、3nm均领先三星。

为了持续限制三星产能和技术,台积电买走了ASML50%的光刻机,让三星在新进工艺方面一直落后台积电。

甩开英特尔

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随着智能手机的快速发展,移动芯片的要求也越来越高,台积电和三星不约而同的进军先进制程。

如今台积电和三星均已完成了3nm制造工艺的研发,而英特尔还在10nm挤牙膏。

当英特尔宣布进军7nm工艺时,台积电开始进军2nm了,英尔特追逐台积电的路还很远。

总的来说,台积电是芯片制造领域的规模第一、市场占有率第一、技术第一、专利第一、人次第一、设备最多的晶圆厂,想要超越台积电,似乎没有任何机会。

台积电为什么一定要海外建厂

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台积电董事长刘德音曾公开说, 美国并不是符合建厂要求,因为在美国建厂的成本实在是太高了。

那么如今台积电投资860亿在美国亚利桑那州建造最先进的3nm工厂,这不是打脸吗?台积电为什么一定要这样做呢?原因有以下几点。

1、大客户苹果

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诚然台积电是全球最强的芯片制造企业,但它依然离不开苹果公司。

自从华为被“特殊照顾”后,台积电众多客户中,苹果一家独大,而且短期内这种格局还会继续加大。

根据相关数据,苹果2021年为台积电贡献了4054亿新台币的业绩,占总营收的26%。

台积电为了挽留苹果,每年都会给苹果公司留出相当一部分产能。此外,台积电宣布涨价时,其他客户涨幅在10-20%之间,而苹果的涨价幅度仅为3%。

台积电很清楚,一旦苹果投入三星的怀抱,那么芯片代工格局会立刻发生变化,搞不好三星会重新超越自己。

2、台积电深度依赖美国技术

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台积电作为芯片制造环节的大牛,固然十分出色,但是在整个产业链中并不是最强的。

EDA软件工具、EUV光刻机、甚至单晶硅提纯都比芯片制造更加复杂,难度更高。

其中EDA是英文 Electronic Design Automation 的缩写,翻译成汉语就是 电子设计自动化。 是设计大规模集成电路必备的工具, 也被称为EDA工具。

EDA软件中,最具代表就是三巨头Synopsys(新思科技)、Cadence(铿腾电子)、Siemens EDA(前明导国际,现被西门子收购)。

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其中新思科技、铿腾电子均是清一色的美企,而Siemens EDA是2017年收购的美企 明导国际后更名的。

三巨头的EDA软件涉及前端设计、仿真、后端设计及验证、后仿真、signoff检查、数据交付等全产业链。并且市场占有率达到了70%,处于垄断地位。

最关键的是7nm及以下工艺制程的芯片设计,只有三巨头的EDA能够胜任。

因此苹果、三星、ARM、台积电、英特尔、华为等无一例外的采用这三家企业的EDA软件。

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再说EUV光刻机,这个号称工业皇冠上的明珠,也是集全球之力打造完成的。

其中,EUV光源来自美国的Cymer公司。

EUV光源的波长为13.5nm,只有头发丝直径的1/5000之一,因此它的获得非常困难。

首先准备一台30KW的激光发射器,射出频率为5万/次的激光束,激光要准确无误的击中下落的锡滴,第一束光线将锡滴打成特定的形状,第二束光线穿过锡滴激发成13.5nm的极紫外光。

极紫外光极易被吸收,因此光道必须是真空。光是想一想就觉得十分困难。

透镜来自德国蔡司

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EUV光刻机拥有上百片透镜,每一片都要求极高。

透镜的平整度要求达到皮米级别。什么意思呢?相当于手电照到月球光斑不超过一枚硬币大小,或者从北京到上海的铁轨起伏不超过1毫米。

这种工艺只有德国蔡司这种百年老店能够打造出来。这对工艺、精度的要求实在太高了,国内企业在这方面打造了11年,才突破了90nm光刻机的透镜,这与EUV光刻机差距至少10年。

安装调试极为困难

EUV光刻机 零件超过十万个,线路达到3000条,仅软管加起来就有两公里长,总重量更是达到180吨。

如此精密又庞大、庞杂的设备,调试需要花费一年的时间,后期维护的团队则高达2000人。目前也只有ASML能够胜任。

精密轴承来自法国,化学材料来自日本。德、法、日、荷都是美国的盟友。

台积电离不开EDA、EUV光刻机,自然也就离不开美国技术了,因此一旦得罪“队长”,必然是前途尽毁了。

3、大额补贴

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“队长”除了秀肌肉外,还给予了台积电大额的补贴。

据悉美国在新的《芯片法案》中,计划投资520亿美元用于本土芯片制造厂商扩建升级,芯片厂商名单中就有台积电。

根据媒体预测,台积电可以获得40亿美元的补贴,如此一来,台积电在美建厂的成本就会大大降低,利润也会大幅度提升。

当然拿到这40亿美元的补贴也是有条件的,那就是不能在中国内地建造先进芯片制造工厂。

台积电为了保住大客户、继续使用美技术、拿到40亿美元补贴也是拼了,殊不知这种做法或最终毁了自己。

台积电的危机

“队长”补贴的520亿美元的名单中没有英特尔、高通、AMD这些美国本土芯片巨头,这不是滑天下之大稽吗?

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首先520亿美元补贴就是为了提振“队长”的本土制造能力,那么谁才是根红苗正的本土制造呢?当然是英特尔了。

英特尔是有名的芯片霸主,曾统治芯片领域长达十几年。如今被台积电夺走其制造端领导地位,自然是十分不甘的。

于是,新任CEO基辛格一上台就表示:要在2025年实现3nm工艺,超越台积电。为此,英特尔耗资6000亿制定了庞大的“IDM 2.0”战略,以实现制造、创新和产品的全面领先。

据悉,英特尔制造工艺为10nm、台积电制造工艺为3nm,二者相差3代,想要超越,恐怕难度极大。

但是英特尔还真有拼一把的机会,毕竟英特尔也有EUV光刻机、强大的芯片技术、丰富的芯片制造经验

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但此时,“队长”的芯片方案给予台积电补贴,却不给予英特尔补贴。这不是最大的奇怪之处吗?

试问有没有一位老父亲,把房产留给干儿子,却不给亲儿子?恐怕没有吧!

40亿美元的补贴,看似是一件好事,但或许这才是台积电真正的危机。当台积电制造工艺不再领先时,当英特尔工艺突破3nm时,或许就是台积电被抛弃时。

写到最后

台积电在美投资120亿美元,建设最先进的3nm晶圆厂,无论是为了留住大客户苹果,亦或技术受制于人,再或者是为了拿到补贴,都不得不承认这是台积电盛极而衰的标志。

在未来,台积电将持续受到英特尔、三星,甚至中芯国际的竞争。

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