台积电第二代3nm工艺将于2023年量产 苹果首发

电子发烧友网（文/黄山明）12月18日，据海外媒体报道，随着台积电5nm工艺在今年一季度大规模量产，并为苹果等企业进行代工后，下一步台积电将把目光转向更为先进的3nm工艺，而相关厂房已经在11月份就已建成。
 

 

 
其实早在8月份，台积电就已经公布了自己第一代3nm工艺的生产计划，将在2021年进入到风险试产、2022年开始量产。相较于5nm N5工艺，相同功耗下，台积电3nm N3性能将提升10-15%，而在相同性能下，N3功耗可降低25-30%。此外，N3的逻辑密度、SRAM密度、模拟密度分别为N5的1.7倍、1.2倍、1.1倍。
 
但就像N5有N5P技术一样，N3同样有第二代N3P工艺，据相关报道显示，台积电宣布他们的3nm Plus工艺将于2023年推出，但并未具体透露是在上半年还是下半年。
 
苹果将成为台积电N3P的首发客户，按照苹果A系列芯片发布时间预计，苹果将在2023年推出iPhone 15，其中采用N3P工艺制作的A17芯片，这也将成为N3P工艺的首款产品。
 
虽然台积电并没有透露N3P工艺相比N3到底有哪些区别，但从过去技术升级的常规路径来看，大概率会有更高的晶体管密度、更低的功耗以及更高的运行频率。
 
此前有业内人士推测，台积电的第二代3nm工艺将放弃 FinFET 晶体管工艺，转向GAA环绕栅晶体管。因为在芯片制程越小的情况下，可能发生两种情况，一种是短沟道效应，第二个则是量子隧穿，GAA技术能够有效的抑制短沟道效应。
 

而在2nm工艺上，台积电在前段时间已经传来消息，由于工艺上取得重大突破导致，研发进度提前，业界也看好台积电在2023年下半年风险试产良率能够达到90%，2024年正式量产。而台积电的2nm工艺将采用全新的多桥通道场效电晶体（MBCFET）架构。
 
MBCFET技术能够解决由于制程萎缩所产生的电流控制漏电的物理极限问题，不过从原理上来看，MBCFET同样可以看做是一种GAA，不过由于设计不同，GAA采用的是纳米线，而MBCFET采用的是板片状结构多路桥接鳍片。此外，GAA还有六角形截面纳米线与纳米环的设计形式。
 
虽然GAA能够带来性能的提升和功耗的降低，但其成本显然也不容小觑。据市场研究机构IBS的数据显示，28nm工艺的成本在0.629亿美元左右，而5nm工艺价格暴涨至4.76亿美元，因此如果台积电N3P采用GAA技术，其成本将超过5亿美元。
 
从台积电工艺量产的时间间隔来看，3nm Plus工艺将在2023年正式推出，与7nm到5nm工艺的时间间隔基本一致。而7nm与5nm工艺的第二代技术都是在第一代工艺量产的后一年推出。据台积电总裁魏哲家此前的公开演讲显示，台积电制程每前进一个世代，客户的产品速度效能提升30%- 40%，功耗可以降低20%-30%。