半导体的3nm工艺研发制作为什么提前启动了

过去几年，半导体产业风起云涌。一方面，中国半导体异军突起。另一方面，全球产业面临超级周期，加上人工智能等新兴应用的崛起，全球半导体行业竞争激烈。而在芯片代工市场，我们不得不说到台积电、三星和联发科。但目前，台积电占据全球晶圆代工市场大约60%的份额，在7nm工艺节点几乎垄断了目前所有芯片代工订单。

这要归根于台积电的积极政策，近两年，台积电动作相当迅速，此前有媒体透露，台积电将于2020年第2季初量产的5纳米制程，已经获得苹果、华为、高通等企业的订单。近日更是传出其即将提前启动3纳米制程，令业界惊讶。

据悉，台积电3纳米晶圆厂原计划于明年7月启动，近日台积电已经向当局发出提前启动的讯号，预计将于年底前完成交割事宜。据TPU报道，台积电已在中国台湾南部科技园获得了30公顷土地，来加快3纳米晶圆厂的建设，预计在2023年开始大规模生产3nm制程的芯片。但这一消息没有得到台积电方面证实。

目前来看，台积电在7纳米制程技术与良率一直领先对手。据悉，6纳米制程计划在2020年第1季进入试产，第2季初量产5纳米制程，而在市场预期看好5G手机、AI等需求的带动下，高需求的态势将持续到2021年甚至更长。

目前，尽管3nm工艺并非正式启动，但台积电表示，3nm绝不仅仅是5nm简单的更新换代，而是会采取一种全新的工艺，同时也会使用深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光刻设备，并且采用更多的EUV层。

目前，智能手机中芯片的主要代工都是在台积电上，因为目前台积电在7nm工艺上比较成熟。三星方面虽然在7nm节点上落后了台积电，但三星表态他们的3nm工艺要早于台积电。三星晶圆代工业务负责人Eun Seung Jung此前也表示，三星已经完成了3nm工艺技术的性能验证，并且在进一步完善该工艺，目标是在2020年大规模量产。

那么，芯片工艺从目前的7nm升级到3nm后，到底有多大提升呢？我们知道，芯片是由很多的晶体管组成的，制程多少则是代表晶体管的尺寸，比如7nm工艺则代表晶体管是7nm长的，一般来说，制程越先进，晶体管越小。

具体情况就是：当芯片面积大小相同时，制造越先进，芯片中塞进去的晶体管就越多，性能变强；而如果在同样数量的晶体管前提下，制程越先进，则芯片面积会变小，能耗变小。但一般而言，芯片制程越先进时，芯片会朝以上两个方向同时发展，即晶体管数会变多，同时芯片面积也会适当变小一点点，然后性能变强，能耗变小。