臺積電目前被廣泛視為半導(dǎo)體技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。但是,，這并不是通過做任何值得注意的事情來實現(xiàn)的：臺積電是從英特爾繼承了這一位置,，因為后者花了五年時間才推出了其首款10nm產(chǎn)品，而摩爾定律則要求兩年的節(jié)奏,。臺積電什么也沒做,，只是繼續(xù)遵守上述節(jié)奏。

　　確實,，在今年年初的一篇文章中,，我已經(jīng)注意到臺積電本身并沒有特別快地發(fā)展，也落后于摩爾定律曲線：臺積電正從5nm過渡（N5 ）到3nm（N3）的周期比通常的2.5年更長,，而密度的增加也遠少于摩爾定律所要求的2.0倍：例如,，SRAM密度僅提高了1.2倍。為此,，我認(rèn)為,，這將給英特爾一個追趕的機會，但是英特爾隨后推遲了其7納米制程,。

　　最近,，有關(guān)2nm的第一份報告已經(jīng)到來。正如預(yù)期的那樣,，這將標(biāo)志著臺積電從FinFET晶體管過渡到全柵晶體管或GAAFET,，F(xiàn)inFET晶體管由英特爾于2012年首次引入，然后于2015年由臺積電采用,。值得注意的是,，臺積電計劃將回歸兩年更新制程的節(jié)奏,，這意味著在使用FinFET十年后，2nm將于2025年初進入市場,。

　　問題在于,，臺積電剩下的兩個領(lǐng)先的競爭對手三星和英特爾都計劃在臺積電之前遷移到GAAFET。這意味著臺積電到2024年可能會從第一跌到第三,。

　　對于投資者來說,，這意味著他們不應(yīng)該認(rèn)為臺積電是追求摩爾定律的最后一家晶圓代工廠，因為競爭將加劇,。

　　一些術(shù)語科普

　　我將GAAFET（全能柵極）用作其柵極圍繞通道的所有四個側(cè)面的晶體管的總稱,。FinFET圍繞三個側(cè)面，而平面僅一個側(cè)面,。

　　三星通常使用術(shù)語MCBFET（多通道橋）或納米片,。

　　三星將其與納米線區(qū)分開來，顧名思義,，納米線在幾何形狀上更像是線而不是紙,。

　　nanoribbon則主要由Intel使用，從英特爾研究的圖片來看,，這似乎與納米片相似,，但可能介于兩者之間。

　　最后,，節(jié)點名稱：TSMC使用Nx,，而Samsung和Intel繼續(xù)使用xnm。

　　臺積電：N5,，N3,，N2

　　眾所周知，臺積電已于2020年下半年遷移到N5,，與N7相比,，遷移速度為兩年。但是,，初步發(fā)現(xiàn)表明,，雖然節(jié)奏與摩爾定律相當(dāng)，但微縮率卻沒有,。特別是,，Apple A14僅實現(xiàn)了134MT的密度（每平方毫米1.33億個晶體管）。與A13的90MT相比,，這僅增長了49％,。

　　相比之下，臺積電聲稱N5的微縮率是1.8倍,，這將帶來標(biāo)準(zhǔn)密度170MT,。但蘋果實現(xiàn)的這種較低的收縮在很大程度上可以歸因于SRAM（內(nèi)存）的微縮率低得多——僅為1.3倍,。

　　如導(dǎo)言所述，作為臺積電的最后一個FinFET節(jié)點,，臺積電的N3將于2023年上半年遵循2.5年的節(jié)奏推出,。雖然臺積電本身稱其為全節(jié)點微縮，但沒有任何合理的分析可以真正描述它,。邏輯密度縮放比例進一步降低至1.7倍,，而SRAM僅提高1.2倍。模擬方面則幾乎不會改變,。

　　英特爾十年前的分析表明,，SRAM和模擬芯片占Apple芯片的40％至50％，因此盡管有2.5年的節(jié)奏,，但現(xiàn)實世界中的密度預(yù)計不會超過50％,。

　　最新的信息涉及N2。據(jù)了解,，該節(jié)點將移至GAAFET或MBCFET,。臺積電計劃在2023年下半年開始風(fēng)險生產(chǎn)。與N3相比,，這意味著兩年的節(jié)奏,。

　　鑒于這種風(fēng)險,，生產(chǎn)滯后了大約12個月,，并且考慮到批量生產(chǎn)落后于產(chǎn)品推出時間6個月（例如，N5風(fēng)險生產(chǎn)于19年上半年開始,，隨后iPhone 12于18個月后推出）,，這意味著臺積電的N2 GAA工藝將在2025年上半年進入市場。

　　英特爾：7納米,，5納米

　　英特爾在2020年下半年推出了10nm技術(shù),，最近又推出了10nm SuperFin技術(shù)，英特爾聲稱,，該技術(shù)在功耗和性能方面提供了與全節(jié)點躍遷相同的優(yōu)勢,。（顯然密度不高。）

　　英特爾在2020年7月宣布將其7nm的升級時間推遲6到12個月,，這意味著批量供貨時間將從2022年轉(zhuǎn)移到2023年,。雖然尚不知道7nm的規(guī)格，但英特爾之前曾表示它將是2.0倍或2.4倍收縮：在200-240MT時,，它可能比TMSC N5密度高一點,。它將仍然是FinFET晶體管。

　　然而,，6月,，英特爾首席技術(shù)官確認(rèn)英特爾將“在未來五年內(nèi)”過渡到GAAFET,。可以滿足這一承諾的唯一工藝節(jié)點是5nm,。從表面上看,，這意味著最壞的情況是，英特爾將在2025年推出GAAFET和5nm,，與TSMC持平,。英特爾也曾表示，5nm將縮小2倍,。

　　問：您能否給我們提供將納米帶/納米線工藝技術(shù)引入大批量生產(chǎn)的時間表,？

　　答：這不是路線圖討論，所以我會在未來五年內(nèi)含糊其詞,。

　　但是,，英特爾的路線圖比2025年更具侵略性。英特爾于2019年（在7nm延遲之前）宣布,，它打算恢復(fù)到2年的節(jié)奏,。直到2029年的路線圖也證實了這一點?？紤]到7nm應(yīng)該在2021年第4季度進入市場,，這意味著5nm也將在2023年第4季度推出，Murthy確認(rèn)：

　　假設(shè)5nm現(xiàn)在也要推遲6到12個月（即使從原理上講7nm的延遲不會對5nm的發(fā)展產(chǎn)生任何影響）,，這仍然意味著5nm將在2024年推出,，比臺積電提前一年。

　　有人可能會說英特爾可能無法實現(xiàn)其路線圖,，但是除非另外證明,，否則本文將平等對待每個供應(yīng)商的路線圖。

　　英特爾與臺積電

　　英特爾的10納米制程的標(biāo)準(zhǔn)密度為100MT,。雖然顯然無法確定A14在Intel的10nm工藝上將有多大（及其實際密度）,，但在過去，Apple的SoC通常都很好地遵循了這一標(biāo)準(zhǔn)化的密度指標(biāo),，這使A14的看似低了134MT,。為此A14特別值得注意。

　　因此,，假設(shè)A14在Intel的10nm工藝上將達到100MT,，這表明在實際密度下，TSMC可能僅比Intel高1.35倍,。與全節(jié)點的飛躍相比,，這更類似于半節(jié)點的優(yōu)勢。

　　換句話說，英特爾可能并沒有很多人想象的那樣落后,。反過來說,，臺積電也可能不如設(shè)想的那樣領(lǐng)先。確實,，英特爾可能缺乏密度,，但它可能會在晶體管（和封裝）技術(shù)的其他領(lǐng)域中得到彌補，英特爾在其SuperFin技術(shù)（以及Lakefield 3D堆棧）中強調(diào)了這一點,。

　　同樣,，如果N3僅將密度提高50％，則只能實現(xiàn)比理論上的300MT更接近200MT的水平,，后者又可能比5nm接近英特爾的7nm,。

　　為了證實這一說法，英特爾和臺積電都需要更多有關(guān)多個芯片的芯片尺寸和晶體管數(shù)的數(shù)據(jù),，但英特爾在2014年左右停止發(fā)布晶體管數(shù)：英特爾認(rèn)為,，由于其芯片在邏輯單元方面有很大不同，I / O和SRAM（請參見上圖）,，與Apple晶體管數(shù)量的任何比較都具有誤導(dǎo)性,。換句話說，所有英特爾CPU的全芯片密度均明顯低于標(biāo)準(zhǔn)密度,。

　　三星方面的表現(xiàn)

　　三星目前正在加快其5納米制程,。與各種報道相反，三星今年已做出一些努力向媒體和投資者保證,，其5nm工藝沒有任何產(chǎn)量問題,。

　　三星的5nm并不是一個新節(jié)點，而是基于其7nm平臺直接衍生的產(chǎn)品,。這樣,，它的密度改進將是不及臺積電的N5，也不應(yīng)高于英特爾的10nm,。

　　但三星的3nm節(jié)點將標(biāo)志著其下一步的發(fā)展，正如三星很久以前宣布的那樣,，這將標(biāo)志著其業(yè)界領(lǐng)先的MCBFET的推出,。該節(jié)點似乎有所延遲，因為它現(xiàn)在的目標(biāo)是2022年的量產(chǎn)（之前是2021年末）,。三星進一步聲稱,，在新工藝上，晶體管密度縮小了0.65倍或0.55倍,，這應(yīng)該使其接近TSMC 5nm而不是3nm的密度,。

　　不過，正如所討論的那樣，臺積電的N3將更像是半節(jié)點收縮,，因此三星可能密度稍差,，它可能會在技術(shù)和上市時間上有所彌補，這與英特爾不同,。

　　在這方面,，三星早期推出的GAAFET與22nm的Intel FinFET類似，后者的密度可與臺積電的平面28nm相提并論,。雖然三星將不會擁有密度優(yōu)勢,，但在市場上推出這項技術(shù)的領(lǐng)先地位仍然領(lǐng)先于TSMC三年，領(lǐng)先于Intel兩年,。無論如何,，三星已經(jīng)在2019年宣布它將計劃在這十年內(nèi)投資超過1000億美元以趕上臺積電。

　　總結(jié)

　　目前被視為市場領(lǐng)導(dǎo)者的臺積電可能會在2024年或更早之前失去其工藝技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位,。

　　英特爾在2012年推出了FinFET晶體管,，該晶體管在同行業(yè)中比其他行業(yè)領(lǐng)先了幾年（這是事物可以相對快速地發(fā)生變化的一個例子），但現(xiàn)在,，這種晶體管已經(jīng)耗盡,。因此，必須用GAAFET代替它,。盡管這種轉(zhuǎn)變不會像FinFET最初的轉(zhuǎn)變那樣劇烈,，但它是一個重大的轉(zhuǎn)變。就像FinFET一樣,，它將標(biāo)志著制程技術(shù)和芯片設(shè)計新時代的開始,。

　　這意味著可能在FinFET期間跌落的供應(yīng)商可能有機會追趕。確實,，目前的數(shù)據(jù)表明,，臺積電將是最后一次實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的廠商，比英特爾落后了一年,，三星落后了三年,。

　　考慮到SRAM密度縮放的放慢和3D邏輯堆棧的引入以及其他一些未知因素，GAAFET的引入可能被視為工藝技術(shù)領(lǐng)先地位的（更可靠）指示,，我之前已經(jīng)指出過不僅僅是晶體管密度：Intel與臺積電相比：工藝技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位遠勝于晶體管密度,。

　　過去，三星曾為Apple,，Nvidia（NVDA）和Qualcomm（QCOM）等公司代工芯片,。因此，三星差異化的GAAFET路線圖很有可能會對晶圓代工市場產(chǎn)生實際影響,，而英特爾繼續(xù)從其10nm和7nm延遲中恢復(fù)過來,，以尋求重新奪回工藝領(lǐng)先地位,。