从14nm、7nm到2nm芯片之路快到头了吗？ #台积电

说说芯片制程！

1. 有消息说台积电的 2nm 芯片最近开始试产了，确实很厉害，从世界上第一颗芯片诞生到现在，芯片的工艺制程“肉眼不可见”地在缩小。

2. 都知道芯片主要由晶体管构成，晶体管的密度和数量决定了芯片的性能，晶体管就像是电流的小小开关，两边是源极和漏极，中间有个沟道，上方还有一个控制用的栅极。

3. 芯片制程最开始就是指晶体管栅极的宽度大小，但后来就失去了真实的意义，变成了芯片性能提升的一个代号，但总的来说芯片制程越小，晶体管密度越大，芯片的功耗就越降低，性能也就越强。

4. 但是芯片的制程并不是能一直缩小下去的，随着晶体管尺寸的减小，栅极和沟道都在减小，当沟道缩短到一定程度时，栅极就难以控制沟道中的电流，源极漏极也会因为间距过小而互通，这就是产生了漏电，所以在 22nm 制程的时候，厂商遇到芯片制程发展的第一次极限。

5. 正当大家以为芯片发展就此停滞的时候，华裔科学家胡正明发明了 FinFET 鳍式场效晶体管，他把包含源极漏极的沟道由水平变成了竖直，然后把栅极像鲨鱼鳍一样插在了上面，这样一来就从 2D 的平面变成了 3D 立体结构，栅极就能从三个面同时控制沟道，既避免了漏电现象的发生，又提高了半导体性能。

6. 这次芯片结构的突破，再次给各大厂商缩短芯片制程留出了空间，让芯片从 22nm 一路狂飙到如今的 5nm，不过和平面晶体管一样，FinFET 也有它的极限，当栅极短到一定宽度后，也会失去控制力出现漏电的现象，而 3nm 就是 FinFET 的极限了。

7. 为了打破这个极限，近几年又有科学家提出了 GAAFET 全包围栅极晶体管，它是在 FinFET 的基础上进行改进，让栅极全面与沟道接触，从三面增加到了四面，进一步改善栅极对电流的控制，从而减少漏电现象的发生。

8. 目前台积电、三星等厂商都在采用这种技术，不过就算是 GAAFET，早晚有一天也会因为物理限制，比如量子隧穿现象走上新的极限。

9. 至于芯片未来发展道路，大家也都不在尺寸上过多纠结，开始在各种新型结构和性能整合进行探索，比如最近比较火的光子芯片，它是用光作为信息传输或数据运算载体的芯片，光信号它的传播速度快，在长距离传递中信号衰竭小，稳定性更高，它也被认为是后摩尔时代的核心技术之一。

10. 此外，像平面多核、三维堆叠等技术也是目前芯片研发的主要路线，相信随着这些技术逐渐走向成熟，未来的芯片工艺极限会得到新的定义。

11. 你们觉得哪种方式才是芯片的未来？可以在评论区说出你的想法。

三星发布先进芯片工艺路线新版2纳米制程2027年量产，研发生产时间缩短20%

6月13日，三星电子在“2024年三星代工论坛”上，发布未来多项芯片技术的进展，并表示其代工业务计划为客户提供一站式服务，整合其全球排名第一的存储芯片、代工和芯片封装服务，以更快地生产人工智能芯片，以利用人工智能热潮。

三星表示，客户只需一个沟通渠道，就能同时调度三星的存储芯片、晶圆制造和封装团队，与现有工艺相比，从研发到生产的耗时有望缩短20%。

三星晶圆制造总裁兼总经理崔时荣（Siyoung Choi）表示：“我们真正生活在AI时代──生成式AI问世正在彻底改变科技格局。”

三星在芯片代工领域与台积电展开激烈的竞争，希望在AI代工领域能够迎头赶上。三星引进所谓晶背供电（BSPDN）的先进制程 ，将电源互连移至晶片背面。此技术提升功率、性能和面积，能用于AI芯片和高效能运算，相较于第一代的2纳米制程显著降低电压，量产时间在2027年。韩媒指出，目前全球还没有商业化的先例。

三星也宣扬全环绕栅极晶体管（GAA）的架构，随着芯片变得越来越精细，甚至突破物理极限，GAA视为继续为AI制造更强大芯片的重要因素。台积电等竞争对手也在开发GAA芯片，但三星起步更早，并表示计划在今年下半年量产应用GAA的第二代3纳米芯片。

据三星电子介绍，1.4纳米芯片工艺进展顺利，从效能和生产良率来看，2027年可望如期量产。

三星预计，在AI芯片推动下，全球到2028年芯片产业营收将增长到7780亿美元。

三星晶圆制造营销执行副总裁Marco Chisari表示，三星相信OpenAI CEO奥特曼对AI芯片需求激增的大略预测是确实的。之前有外媒报道称，奥特曼曾告诉台积电高层，他希望新建大约三十几座晶圆厂 。三星电子预测，到2028年，AI相关的客户名单将扩增五倍，营收将增加九倍。

据集邦估计，三星电子今年第一季在晶圆制造市占率从上一季的11.3%下滑至11%，而台积电同期从61.2%上升至61.7%。

值得注意的是，三星电子的主要竞争对手台积电目前势头正猛。英伟达CEO黄仁勋已经赞成台积电要涨价。巴克莱分析师则看好即将量产的2纳米应用步调会比预期更快。巴克莱认为，半导体应用的领导地位由智能手机转向数据中心，“2纳米需求强劲，对台积电是一大利多”。巴克莱将台积电ADR目标股价由150美元调高至170元，维持“加码”评级。

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