新智元報導
來源：外媒
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【新智元導讀】臺積電宣布，將會在 2023 年推出 3nm 工藝的增強版，命名為「3nm Plus」，首發客戶是蘋果。如果蘋果繼續一年一代晶片，那麼到 2023 年使用 3nm Plus 工藝的，將會是蘋果「A17」。
蘋果 A14，三星 Exynos 1080，麒麟9000，Snapdragon 888等晶片都使用了5nm技術，在這方面，臺積電和三星各佔一半。根據目前的路線圖，5nm技術將在明年進行小幅升級。所以3nm技術，真正作為一個迭代恆等式出現，需要等到2022年。
繼臺積電2022年3nm 的大規模生產計劃公布後，外媒報導臺積電計劃在2023年開始3nm Plus 增強版的生產。毫無疑問，蘋果仍將首發。
如無意外，3nm Plus將在iPhone15上的A17處理器首發
如果蘋果的命名規則保持不變，那麼2023年相應的 A17處理器應該用在 iPhone 15上。當然，Mac 上的 M 系列處理器肯定也會被使用。到那時，蘋果或許將不再擁有帶有英特爾處理器的 Mac 產品。
根據之前的報導，3nm 將實現15% 的性能改進，30% 的功耗降低和70% 的電晶體密度增加。但是3nm Plus 的具體參數還不清楚。
雖然臺積電沒有透露 3nm Plus 相比於 3nm 有何變化，但是顯然會有更高的電晶體密度、更低的功耗、更高的運行頻率。
技術方面，臺積電的3nm 仍然使用 FinFET 鰭型場效應電晶體，而三星的3nm 使用更先進的 GAA 環繞柵電晶體方法。
在這方面，臺積電認為，目前的 FinFET 工藝擁有更好的成本和能耗效率。因此，第一批3nm晶片仍將使用 FinFET 電晶體技術。然而，臺積電的老對手三星正押注於3nm節點的上市，它的進步和技術選擇是非常激進的，將拋棄 FinFET 電晶體，直接使用 GAA 包圍柵電晶體。
早在今年4月，臺積電就公布了一些3nm工藝技術細節。它的電晶體密度創造了一個新的記錄，達到2.5億/mm2。作為對比，麒麟9905G 與 TSMC 的7nm EUV 工藝有一個尺寸為113.31mm2，電晶體密度為103億，平均9000萬/mm2。然而，3nm工藝電晶體密度是7nm工藝的3.6倍。這種密度在視覺上類似於將奔騰4處理器縮小到針的大小。
3nm工藝：2022年量產，蘋果A16晶片將首發
臺積電為3nm工藝一共準備了4波產能，其中首波產能中的大部分，將留給他們多年的大客戶蘋果，後三波產能將被高通英偉達等廠商預訂。
N3 的製作方法採用 FinFET 電晶體結構，適用於移動和高性能計算應用。
臺積電曾表示，3nm沿用 FinEFT 技術，主要是考量客戶在導入5nm製程的設計也能用在3nm製程中，無需面臨需要重新設計產品的問題，臺積電可以保持自身的成本競爭力，獲得更多的客戶訂單。據悉這個新節點使用極紫外輻射光刻技術(EUVL)進行多達20多層的光刻，這是目前沒有新工藝能做到的。
在更遙遠的2nm工藝上，臺積電將放棄多年的FinFET(鰭式場效應電晶體)，甚至不使用三星規劃在3nm工藝上使用的 GAAFET (環繞柵極場效應電晶體)，也就是納米線(nanowire)，而是將其拓展成為 MBCFET(多橋通道場效應電晶體)，也就是納米片(nanosheet)。
FinFET能力探底，新技術散熱問題沒有解決
電晶體是晶片中的關鍵構建模塊之一，可在設備中提供開關功能。市場預測5nm的命運可能步10nm後塵，成為從6nm到3nm的過渡。
隨著晶片轉向3nm及更先進的製程，FinFET能力已經探底，部分代工廠希望在2022年遷移到稱為納米片FET的下一代電晶體。納米片FET屬於所謂的gate-all-around FET。
納米片FET是FinFET的擴展。它的側面是FinFET，柵極包裹著它。納米片將出現在3nm處，並可能延伸至2nm甚至1nm。
還有其他gate-all-around類別，例如，Imec正在開發2nm的forksheet FET、Complementary FET (CFET）。
在forksheet FET中，nFET和pFET都集成在同一結構中，具有42nm的接觸柵間距（CPP）和16nm的金屬間距，允許更緊密的n到p間距並減少面積縮放。
CFET由兩個單獨的納米線FET（p型和n型）組成。Imec的董事介紹，CFET通過「摺疊」pFET器件上的nFET將電池有效面積減小了兩倍，但是散熱成了問題。
光刻技術是在晶片上構圖微細圖形的技術，有助於實現晶片縮放。但是在5nm工藝下，當前的基於光學的193nm光刻掃描儀已經盡力了。
在3nm及以上的工藝中，晶片製造商可能需要一種稱為高數值孔徑EUV（high-NA EUV）的EUV光刻新技術。晶片商希望這種既複雜又昂貴的技術能夠在2023年研製成功。
縱觀全球半導體製程玩家，目前僅剩三足鼎立：英特爾、三星和臺積電。而其中真正卯著勁在攻堅3nm的，其實只有三星和臺積電兩家而已，3年後是怎樣的結局，讓我們拭目以待。