6納米、5納米、3納米，相煎何太急？

晶圓代工界剛從爭奪7納米製程的戰爭中回過神來，6納米、5納米、3納米的戰鬥已經隨之打響。

隨著5G、AI這些市場的急劇擴大，晶片產業對於製程工藝的追逐可以說是永無止境。

那麼，為何現在這幾個製程工藝的進展會如此激烈且迅猛呢？大家都是為什麼在焦慮？

雖然新冠肺炎疫情導致市場開始保守看待半導體生產鏈第二季營運表現，但晶圓代工龍頭台積電5納米製程仍如期在第二季進入量產，高通最新發布旗下第三代5G基帶晶片驍龍X60，該晶片將採用三星5納米工藝進行代工生產。

這使得三星在與台積電的代工大戰中，搶下一個重要客戶的訂單，同時也將摩爾定律推進到5納米節點。

2020年之初，全球半導體龍頭大廠在先進工藝競爭上的火藥味就已經十分濃重。

5nm/6nm將成今年競爭焦點

如果說2019年先進工藝的競爭重點是7nm+EUV光刻工藝，那麼2020年焦點將轉到5nm節點上。

在高通發布X60基帶晶片之後，路透社便援引兩名知情人士消息報導，三星的半導體製造部門贏得了高通的最新合同，將使用5nm工藝技術生產新發布的晶片。

對此，有業內人士指出，三星EUV產線的投產以及成功交付高通全球首個5納米產品驍龍X60基帶晶片，都將給台積電帶來一定壓力。

台積電對於5nm也同樣重視。

根據台積電此前的披露，5nm工藝2019年上半年導入試產，2020年上半年實現量產。

台積電5nm投資250億美元，月產能5萬片，之後再擴充至7萬～8萬片。

根據設備廠商消息，下半年台積電5nm接單已滿，除蘋果新一代A14應用處理器外，還包括華為海思新款麒麟晶片等。

即使是三星已經拿下高通5nm訂單，也不代表台積電就會失去高通的訂單。

事實上，高通一直以來就是把晶圓代工訂單交由台積電和三星等多家廠商生產的。

此外，台積電還規劃了一個5nm工藝的加強版，有點像7nm節點的N7+。

資料顯示，5nm加強版在恆定功率下可提高7%的性能，降低15%的功率。

預計該工藝平台將在2021年量產。

6nm是今年競爭的另一個重點。

紫光展銳最新發布的5G晶片虎賁T7520就採用了台積電的6nm工藝，相較7nm工藝，電晶體密度提升18%，功耗下降8%。

台積電於2018年量產7nm工藝。

2019年量產7nm+EUV的升級版，在晶片的部分關鍵層生產中導入EUV設備，從而減少光罩的採用，降低成本，提高製造效率。

6nm工藝平台則是7nm工藝的另一個升級版。

由於它可以利用7nm的全部IP，此前採用7nm的客戶可以更加便捷地導入，在提高產品性能的同時兼顧了成本。

3nm走向值得關注

3nm有可能是半導體大廠間先進工藝之爭的下一個重要節點。

半導體專家莫大康指出，真正發生重大變革的是3nm，因為從3nm開始半導體廠商會放棄FinFET架構轉向GAA電晶體。

在這個技術岔道口，三星有可能對台積電發起更強力的挑戰。

此前，三星曾發布新一代閘極環柵（GAA，Gate-All-Around）工藝。

因此，外界預計三星將在3nm節點使用GAA環柵架構工藝。

三星電子的半導體部門表示，基於GAA工藝的3nm晶片面積可以比最近完成開發的5納米產品面積縮小35%以上，耗電量減少50%，處理速度可提高30%左右。

台積電則在2018年宣布投資6000億元新台幣，興建3nm工廠，計劃在2020年動工，最快於2022年年底開始量產。

在2019年第一季度的財報法說會上，台積電曾披露其3nm技術已經進入全面開發階段。

不過到目前為止，台積電仍未公開其3nm節點的工藝路線。

外界估計，台積電有可能要在今年4月29日舉行的「北美技術論壇」上才會公布3nm的細節。

屆時，台積電與三星的3nm工藝之爭將會進入一個新的階段。

結語：從7納米到6納米、5納米以及3納米，晶圓大廠們對工藝的無止境追求，實際上是競爭的壓力使然。

從2010年首次誕生10納米製程晶片，到2018年首次誕生7納米的蘋果A12 Bionic 晶片，業界用了將近8年的時間。

而現在從7納米到5納米乃至3納米，也就在3年左右的時間，跨域了三個世代。

矽材料的半導體製程進化之路，將來該怎麼走？誰也沒有答案。