臺積電3nm月產能到2023年將提升到10萬，會有哪些客戶買

9月25日消息，據國外媒體報導，在晶片製程工藝方面走在行業前列的臺積電，正在研發更先進的3nm和2nm工藝，其中3nm計劃在2021年風險試產，2022年下半年大規模投產。

一

3nm產能每月達5.5萬片晶圓

在明年就將風險試產的情況下，外界也比較關注臺積電3nm工藝投產之後的產能狀況。

知情人士透露，臺積電目前正在按計劃推進3nm工藝在2022年下半年大規模投產，設定的產能是每月5.5萬片晶圓。但知情人士也透露，5.5萬片是投產初期的月產能，隨後就將逐步提升，2023年的月產能將提升到10萬片晶圓。

在最近兩個季度的財報分析師電話會議上，臺積電CEO魏哲家都有談及3nm工藝，但兩次透露的都是量產時間及性能提升方面的消息，並未公布3nm工藝將在那一座工廠投產。在8月份的臺積電2020年全球技術論壇期間，他們也未透露3nm工藝方面的更多消息，因而目前還不清楚臺積電將在哪一座工廠或哪些工廠，利用3nm工藝為相關的客戶代工晶片。

二

3nm晶片生產成本

據臺媒 DigiTimes 報導，臺積電 5nm 使用了先進的技術與特殊處理， 5nm圓成本約 1.6988 萬美元，遠高於 7nm 成本 9346 美元。臺積電 5nm 工藝在今年一季度已大規模投產，為蘋果等廠商代工最新處理器，預計會貢獻今年近一成的營收。

臺積電總裁魏哲家此前在技術論壇上表示，相較 7nm，5nm 速度提升 15%，功耗降低 30%，電晶體密度提升 80%，加強版 5nm 預計 2021 年量產，以 5nm 為基礎發展的 4nm 將於 2021 年第 4 季試產。

臺積電透露了3nm工藝的更多細節，與今年的5nm工藝相比，3nm工藝的電晶體密度提高了15%，性能提高了10-15%，能源效率也提高了20-25%。臺積電將在3nm節點放棄FinFET電晶體工藝，轉向GAA環繞柵電晶體。

不過，根據近日臺灣經濟日報報導，臺積電在2nm研發上取得重大突破，目前已找到路徑，將切入全環柵場效應電晶體GAA，不過，臺積電轉向GAA比競爭對手三星更晚，三星在3nm工藝節點遇到障礙時就選擇從FinFET工藝轉入到GAA。這意味著，臺積電在3nm節點將繼續使用FinFET工藝。

製程工藝的研發和生產成本逐代上漲。根據市場研究機構International Business Strategies（IBS）的數據，3nm晶片的設計費用約達5億～15億美元，興建一條3nm產線的成本約為150億～200億美元。

兩年前臺積電為3nm工藝計劃投資6000億新臺幣，折合近200億美元。單是從資金數目來看，對很多中小型晶圓廠來說門檻較高。

不同工藝下的典型晶片流片成本圖，28nm後成本開始迅速上升

更高的研發和生產成本，對應的是更難的技術挑戰。每當製程工藝逼近物理極限，電晶體結構、光刻、沉積、刻蝕、檢測、封裝等技術的創新與協同配合，對晶片性能天花板的突破起到決定性作用。

三

臺積電3nm潛在客戶

臺積電正在研發3nm和4nm工藝制式，相比現階段的5nm工藝制式，3nm工藝制式的晶片在功耗控制、效能釋放等方面更加優秀；即便是沒有華為的訂單，其他晶片廠商的訂單也會佔滿臺積電的生產線，臺積電會憑藉新工藝大幅度拉開與其他代工廠的技術差距。

臺積電的高管曾表示，臺積電根本不缺訂單，因為臺積電掌握著最先進的技術，其他代工廠多少年也追不上臺積電；所以在這種技術優勢下，臺積電只需要等待客戶「送錢」就可以，就目前來看，可以生產5nm晶片的廠商只有臺積電，其他廠商都無法大規模量產5nm晶片。

再往後臺積電還有3nm製程，風險試產預計將於今年進行，量產計劃於2021年下半年開始。展望應用和客戶，分析師預期，雲端運算、人工智慧與5G 應是3 納米製程主要應用，包括蘋果（Apple）、華為（Huawei）、Google、英偉達（Nvidia）及賽靈思（Xilinx）等可能是臺積電未來3 納米製程潛在客戶。

總結

隨著半導體製程的不斷發展，摩爾定律的推進節奏逐漸趨緩，延續摩爾定律的生命力需要創新技術和設備的突破。半導體行業大約每隔20年，就會有新的危機出現。如今半導體行業回到了20年周期的「危機」循環節點，當先進位程走到5nm、3nm、2nm、1nm後，未來半導體行業的創新發展，路又在何方？

這個問題的答案，也許藏在人工智慧、5G等新興應用裡，也許藏在半導體的新器件、新技術、新模式裡，整個半導體行業都在不斷探索前行。