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台積電：我們的10nm沒問題

2020-08-27

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三星和台積電都在積極完善自家的 10nm 製作工藝，但三星似乎已經搶先一步了，不過台積電也沒有落後多少。

在分析師還在擔憂台積電的 10nm 工藝會不會對 iPhone 8 造成影響時，這家公司發話了。

台積電在今天宣布，他們的 10nm 製程一切如計劃進行，而且現在已經進入量產期，預計在 2017 年第一季度就可以獲得第一筆營收。

在此之前，三星已經宣布將通過 10nm 工藝量產高通旗下的新一代處理晶片一事。

有評論人士認為，三星與高通合作，也就意味著他們從台積電手裡搶下了高通的 10nm 晶片訂單。

不過《彭博社》指出，三星與台積電之間的競爭會讓蘋果在與供應鏈協商未來的供應合約時，享有更有利的議價優勢，這會讓他們在議價占上風。

按照台積電的計劃，該公司的 10nm 製程晶片將於 2017 年第一季度出貨，從時間上看比三星稍晚。

但是台積電對此並不擔心，他們認為在爭奪蘋果 A11 晶片訂單的過程中將會力壓三星。

而且，台積電的 7nm 製程已經在部署之中，目前已有大約 20 家客源採用他們的 7nm 製程。

新製程晶片預訂會在 2017 年下半年試產，2018 年正式出貨。

為什麼非要上10nm

半導體供應鏈正面臨越來越多的挑戰，但10nm節點將有更大的機會能夠從新技術製程的微縮中獲得更大的好處。

根據國際商業策略(IBS)的分析預計，20nm和16/14nm製程的閘極成本將會比上一代技術更高。

而針對10nm閘極成本的分析則顯現出不同的模式，如下圖所示。

在歷經16nm/14nm閘極成本持續增加後，可望在10nm時降低。

雖然IBS並未預期製程技術停止微縮，但預計懲罰成本(cost penalty)將出現在採用20nm bulk CMOS HKMG和16/14nm FinFET之際。

對於閘極成本的這些項測已經證實是正確的，而當蘋果(Apple)的20nm產品量產時，20nm晶片產能比起28nm時更低得多了。

台積電(TSMC)提供了另一個例子。

該公司的28nm晶片月產能(WPM)達15萬片，但其20nm晶片月產能大約將近三分之一——60,000WPM。

Globalfoundries在其紐約州馬爾它(Malta)晶圓廠也擁有20nm產能，但該廠的主要著重於FinFET。

至於三星電子(Samsung Electronics)和聯電(UMC)，他們決定直接跳過20nm。

隨著16/14nm晶圓量產，同樣地，16/14nm的晶圓產能又比28nm時更低。

16/14nm的晶圓產量同樣是由Apple驅動的，但利用16/14nm技術的時間長短則將由10nm製程多快出現所決定。

相較於晶圓成本增加，10nm時的閘極成本將會降低，這是因為該製程將會具有更高的閘極密度。

為了可在10nm時取得更低的閘極成本，勢必需要具備較高的系統與參數良率，但這並不難實現。

10nm所需的資本支出大約為20億美元，可實現10,000 WPM的產能；如果要達到40,000 WPM產能，那麼晶圓廠將耗資80億美元。

此外，實現10nm的設計至少需要1.5億美元的最低成本，因此，如果晶片營收必須比設計成本更高10倍才能取得不錯的投資報酬率，那麼，10nm晶片就必須達到15億美元的銷售數字。

在10nm節點以後，可能必須使用超紫外光微影(EUV)技術，而且必須在提升EUV吞吐量方面穩定進步。

儘管450mm晶圓技術持續進展，但預計要到2020年以前才可能開始導入。

摩根大通證券半導體分析師哈戈谷（Gokul Hariharan）也表示，台積電10納米製程是由16納米FinFET+轉換而來，相較於先前28納米轉20或16納米，可望節省更多成本，即便沒有EUV，台積電10納米預估可較16納米FinFET+省下約30％成本，整體而言，幅度和28與40納米相當，但優於20與16納米FinFET+。

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