台積電3nm製程工藝最快2022年底投產

近日台積電於新竹國賓飯店舉辦一年一度的「供應鏈管理論壇」，台積電總裁魏哲家表示，在供應商的配合下，「讓7納米能在2018年迅速且量產成功。

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魏哲家表示，2019年第二季5納米製程將進行風險試產，預計2020年量產。

而3納米的技術也都已經到位，「一切就等環評通過。

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魏哲家表示，台中廠未來將會繼續建置7納米廠房；而年初在南科動土的5納米晶圓18廠，目前已經在裝機中。

另外由於特殊製程需求強勁，15 年來首度在台南擴建8吋晶圓廠。

雖然手機需求疲軟，讓整個供應鏈出貨並不樂觀，但看好未來5G和AI的需球，台積電仍積極開發領先全球的納米製程，預計每年將維持5%~10%的營收成長。

台積電總裁魏哲家宣布，明年第二季5納米將風險試產，2020年進入量產。

雲端運算需求爆量，上看880億美元

5G應用帶來爆量的數據傳遞，直接使雲端伺服器需求看增。

採用台積電7納米製程的雲端運算IC設計商，美商Ampere Computing總裁Renee在論壇上表示，至2023年伺服器CPU的複合年均成長率為4.25%，而智慧城市的應用產值今年為370億美元，在嵌入式「伺服器」驅動下，2025年將增加至880億美元。

Renee認為，未來的大趨勢無外乎AI機器學習、視覺運算、邊緣運算。

這樣的需求，也再再考驗IC設計商與代工廠的技術。

一般來說傳輸數據的需求越多，CPU就得塞更多電晶體，在CPU體積不變，甚至要更小的浪潮下，電晶體勢必底更小，以納米計算，而且彼此排列得更密。

能提供如此製程的代工廠，便能獲得世界各IC設計廠的青睞。

目前台積電是唯一邁向5納米製程的公司，7納米製程則是三星，英特爾仍在10納米製程徘徊。

台積電250億美元豪賭5nm工藝

摩爾定律問世50年多來一直指導著半導體行業的發展，但在10nm節點之後普遍認為摩爾定律將會失效，製程工藝升級越來越難。

今年台積電、三星及Globalfoundries將把製程工藝推進到7nm。

下一個節點是5nm，台積電在今年六月的半導體技術論壇上宣布將投資250億美元研發、生產5nm工藝，預計2020年問世。

據之前的資料，與初代7nm工藝相比，台積電的5nm工藝大概能再降低20%的能耗，電晶體密度再高1.8倍，至於性能，預計能提升15%，不過使用新設備的話可能會提升25%。

從這裡預估的數據來看，製程工藝到了5nm之後，性能或者能效提升都會放慢，而製造難度也越來越高，投資高達數百億美元，這也導致了未來的5nm晶片成本非常貴。

目前開發10nm晶片的成本超過了1.7億美元，7nm晶片則要3億美元左右，5nm晶片研發預計成本超過5億美元，而開發28nm工藝晶片只要數千萬美元，這一趨勢將導致未來的5nm晶片客戶越來越少，未來只有蘋果等少數資本雄厚的公司才會堅持升級製程工藝了。

5nm工藝之後還會有3nm工藝，此前只有三星公布了3nm工藝的路線圖，在這個節點上三星將改用GAA電晶體，FinFET電晶體在5nm之後將逐漸被放棄，廠商們需要開發新的電晶體架構，GAA就是其中之一。

3nm製程工藝最快2022年底投產

八月底，台積電公布了3nm製程工藝計劃，目前台南園區的3nm晶圓工廠已經通過了環評初審，台積電計劃投資6000億新台幣（約為194億美元），2020年開始建廠，2021年完成設備安裝，預計最快2022年底到2023年初投產，3nm廠完成後預計雇用員工達四千人。

按照台積電的報導，他們已經投入了數百名工程師資源進行早期研發，而晶圓工廠也將落戶南科台南園區，占地28公頃，位置緊鄰台積電的5nm工廠。

目前台灣環保部門已經通過了「台南科學園區二期基地開發暨原一期基地變更計畫環差案」的初審，預計在2020年交地給台積電建設工廠。

南科管理局長林威呈表示，由於園區產業的發展需求，為了確保世界先進位程的領先優勢，提出了「台南科學園區二期基地開發暨原一期基地變更計劃環差案」，一方面檢討園區土地使用分區計劃，另一方面也是為了引進先進位程的需求，提出園區用水量、用電量、污水放流量、土方等的變更。

南科管理局提出報告，為了滿足台積電3nm建廠需要，南科台南基地，每日用水量將由25萬噸增至32.5萬噸，用電量則由222萬瓦增至299.5萬瓦；推估此次變更後，溫室氣體排放量一年增加427萬噸。

台積電一開始就承諾，在市場供給機制的完善下，3nm廠新增用電量將隨著量產時程，逐年取得20%用電度數的再生能源，預估每年最高可減少約85.41萬噸的二氧化碳當量。

3nm技術可以說已經接近半導體工藝的物理極限，而其目前也處於實驗室階段，台積電資深處長莊子壽坦言：「3nm製程技術難度高，是很大挑戰。

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