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在2022年年底，臺(tái)積電就已宣布3nm工藝實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的消息，但直到近日，第一款由臺(tái)積電代工的3nm芯片才正式問世。不過，這第一款3nm并不屬于臺(tái)積電的最大客戶蘋果，而是Marvell的數(shù)據(jù)中心芯片。

風(fēng)聲聽了這么久，總算是見到雨了，但這并不意味著臺(tái)積電的3nm技術(shù)已經(jīng)可以完美量產(chǎn)。

此前，臺(tái)積電的3nm節(jié)點(diǎn)進(jìn)程遭受來自產(chǎn)能、良率等方面的質(zhì)疑。多家外媒報(bào)道，目前臺(tái)積電正在竭盡全力來生產(chǎn)足夠多的3nm芯片來滿足蘋果公司的需求，但是目前仍然無法滿足訂單數(shù)量要求。并且，臺(tái)積電3nm芯片生產(chǎn)的良品率僅為55%，也尚不能滿足蘋果的需求。

面對(duì)上述情況，來自不同機(jī)構(gòu)的分析師向EE Times表示，只有在更高級(jí)的EUV設(shè)備NXE:3800E面市之后，臺(tái)積電真正的3nm技術(shù)才能擴(kuò)展。

以下是原文《TSMC’s 3-nm Push Faces Tool Struggles》。

臺(tái)積電（TSMC）正在努力滿足頂級(jí)客戶蘋果公司對(duì)3nm芯片的需求。據(jù)接受EE Times訪問的分析師稱，該公司在工具和產(chǎn)量方面的困境阻礙了其以世界領(lǐng)先的技術(shù)進(jìn)行批量生產(chǎn)的步伐。

臺(tái)積電和它在代工業(yè)務(wù)中的最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手——排名第二的三星，正在爭(zhēng)先為蘋果和Nvidia等客戶生產(chǎn)高性能計(jì)算（HPC）和智能手機(jī)的3nm產(chǎn)品。并且，臺(tái)積電在上周的季度業(yè)績(jī)公告中成為最新一例聲稱3nm技術(shù)領(lǐng)先的公司。

“我們的3nm技術(shù)是半導(dǎo)體行業(yè)中第一個(gè)能夠大批量生產(chǎn)并具有良好良率的技術(shù)?！迸_(tái)積電CEO魏哲家在與分析師的電話會(huì)議上說，“由于我們的客戶對(duì)N3（臺(tái)積電3nm的術(shù)語）的需求超過了我們的供應(yīng)能力，我們預(yù)計(jì)N3將在2023年得到HPC和智能手機(jī)應(yīng)用程序的全面支持。可觀的N3收入貢獻(xiàn)預(yù)計(jì)將在第三季度開始，2023年，N3將在我們的總晶圓收入占個(gè)位數(shù)百分比。”

臺(tái)積電、三星和英特爾正瞄準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)先地位，以服務(wù)包括蘋果、英偉達(dá)和其他CPU設(shè)計(jì)廠商。最終的領(lǐng)頭羊?qū)⒃诖I(yè)務(wù)中獲得最大的利潤(rùn)份額，幾十年來，代工業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)速度超過了整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)速度。來自Susquehanna International Group的分析師Mehdi Hosseini表示，目前，臺(tái)積電仍穩(wěn)居榜首。

代工廠的訣竅是使來自多個(gè)供應(yīng)商的極其昂貴的生產(chǎn)工具以最高效率共同運(yùn)作。

Hosseini在他提供給EE Times的一份報(bào)告中表示：“在我們看來，臺(tái)積電仍然是先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的首選代工廠，因?yàn)槿沁€沒有展示出穩(wěn)定的先進(jìn)工藝技術(shù)，而IFS（英特爾代工服務(wù)）離提供有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案還有幾年時(shí)間?！?/p>

3nm良率只有55%等待更新的EUV設(shè)備

Hosseini表示，在2023年下半年，臺(tái)積電將在N3節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)蘋果的A17和M3處理器，以及在N4和N3節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)基于ASIC的服務(wù)器CPU。并且，臺(tái)積電還將在N5節(jié)點(diǎn)制造英特爾的Meteor Lake圖形芯片，在N5和N4節(jié)點(diǎn)制造AMD的Genoa和Nvidia的Grace處理器，以及在N5節(jié)點(diǎn)制造Nvidia的H100 GPU。

Arete Research的高級(jí)分析師Brett Simpson在提供給EE Times的一份報(bào)告中表示，至少在N3的前三到四個(gè)季度并且良率攀升到70%左右之前，蘋果將只為已知的合格的芯片向臺(tái)積電付費(fèi)而不是支付標(biāo)準(zhǔn)晶圓價(jià)格。

“我們認(rèn)為臺(tái)積電將在2024年上半年與蘋果一起對(duì)N3進(jìn)行正常的基于晶圓的定價(jià)，平均售價(jià)約為16000-17000美元?！盨impson說，“目前，我們認(rèn)為臺(tái)積電A17和M3處理器的N3良率在55%左右（在N3發(fā)展的這個(gè)階段是一個(gè)健康的水平），而且臺(tái)積電看起來會(huì)按計(jì)劃在每季度將良率提高5個(gè)點(diǎn)以上?！?/p>

Arete報(bào)告表示，對(duì)于iPhone A17芯片，臺(tái)積電將做82個(gè)掩模層，芯片尺寸可能在100-110毫米的范圍內(nèi)。報(bào)告補(bǔ)充道，這意味著每片晶圓的產(chǎn)量約為620個(gè)芯片，晶圓周期為四個(gè)月。而M3的芯片尺寸可能在135-150毫米左右，每片晶圓的產(chǎn)量約為450個(gè)芯片。

Simpson表示，臺(tái)積電現(xiàn)在的重點(diǎn)是通過這種早期的提升來優(yōu)化產(chǎn)量和晶圓周期時(shí)間，以推動(dòng)效率。

Hosseini表示，由于需要采用ASML的EUV光刻技術(shù)進(jìn)行多重曝光，臺(tái)積電推遲了3nm的推出和量產(chǎn)，“雖然EUV多重曝光的高成本使EUV的成本/效益不具吸引力，但放松設(shè)計(jì)規(guī)則減少曝光次數(shù)，將會(huì)導(dǎo)致裸晶的尺寸增加。他補(bǔ)充道，在更高吞吐量的ASML的EUV NXE:3800E于2023年下半年面世之前，“真正的”3nm節(jié)點(diǎn)將無法擴(kuò)展。

據(jù)Hosseini說，NXE:3800E將有助于提高晶圓產(chǎn)量，比目前的NXE:3600D提高約30%，降低EUV多重曝光的整體成本。

Hosseini在報(bào)告中說，臺(tái)積電將在2024年上半年加速采用NXE:3800E，因?yàn)榇S為更多的客戶提供N3E技術(shù)和3nm節(jié)點(diǎn)的其他變體技術(shù)。

臺(tái)積電正在從客戶Nvidia那里獲得光刻技術(shù)的幫助。

魏哲家表示，“cuLitho”軟件和硬件正在將昂貴的操作轉(zhuǎn)移到Nvidia GPU上，這將有助于臺(tái)積電部署逆光刻技術(shù)和更深層次的學(xué)習(xí)。

預(yù)計(jì)2023年業(yè)績(jī)下滑但別的代工廠更不好過

臺(tái)積電預(yù)計(jì)其下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即N2，將于2025年開始生產(chǎn)。

“在N2，我們觀察到客戶的興趣和參與度很高，”魏哲家表示，“我們的2nm技術(shù)在推出時(shí)將是業(yè)界在密度和能效方面最先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)，并將進(jìn)一步擴(kuò)大我們?cè)谖磥淼募夹g(shù)領(lǐng)先地位?！?/p>

臺(tái)積電表示，目前席卷整個(gè)行業(yè)的芯片庫存修正的水平已經(jīng)高于臺(tái)積電三個(gè)月前的預(yù)期，并可能延續(xù)到今年第三季度。因此，臺(tái)積電現(xiàn)在預(yù)計(jì)，其2023年的收入可能會(huì)出現(xiàn)近十年來的首次下降，其銷售額可能下降個(gè)位數(shù)百分比。

臺(tái)積電的頂級(jí)Fabless客戶(來源：Arete Research)