台积电 3 纳米持续领先,国际竞争格局再升级
在半导体行业的激烈竞争中,台积电的 3 纳米制程技术表现卓越,优势显著。市场近期有消息传出,三星计划押注资源发展 2 纳米制程,预计最快明年在美国德州厂率先导入 2 纳米制程,试图借此实现对台积电的弯道超车。然而,半导体业界透露,三星目前以 GAAFET 打造的 3 纳米制程,大约仅相当于目前竞争对手 4 纳米 FinFET 的水准。由此推测,其 2 纳米制程的效能恐怕不如台积电最后也是最强一代的 3 纳米 FinFET。值得一提的是,台积电针对 3 纳米制程发展了更多的家族成员,如 N3X、N3C、N3A 等不同应用,未来仍将是主流客户的首选。
从目前智能手机旗舰芯片的使用情况来看,大部分旗舰芯片都采用了台积电第二代 3 纳米(N3E)制程,只有三星 Exynos 2500 使用了自家的 3 纳米 GAAFET。今年,各家业者预计迭代进入第三代 3 纳米(N3P)制程。据供应链消息,台积电去年底 N3P 已进入量产阶段,预计今年整体产能将增长超过 6 成。与此同时,供应链还表示,随着产能的提升,包括再生晶圆、钻石碟、特用化学品等的用量也显著增加。
三星在制程技术上积极追赶,其 2 纳米制程预计最快将于今年底量产,并计划明年首季率先在美国德州 Taylor 厂导入 2 纳米制程。虽然看似在 2 纳米落地美国的时间上有望弯道超车台积电,但半导体业者指出,台积电始终严守最先进制程在台湾发展,未来在海外厂会以台湾母厂(Mother Fab)为目标。
IC 设计业者也透露,在整体晶片表现上,台积电制程仍能达到更佳效果。例如,同样以 Arm Cortex - X925 超大核心设计的天玑 9400,频率可达 3.62GHz,优于 Exynos 2500 的 3.3GHz,且在发表时间上领先约 3 季。这表明三星代工已明显无法满足国际晶片大厂最先进的需求。
为满足客户美国制造的需求,台积电亚利桑那州二厂进入加速建设阶段,预计明年第三季进行机台 Move - in。未来,台积电还将携手台湾供应链,积极参与国际竞争,推动整体产业升级。
今年五月,台积电副总经理张宗生在技术论坛上表示,随着全球 AI 应用与高效能运算(HPC)需求的快速扩张,台积电持续加快制程升级与全球建厂的脚步。今年预计新增 9 座厂区,其中包括 8 座晶圆厂与 1 座先进封装厂。这一举措将使 3 纳米今年的产能大幅提升,成长有望超过 6 成。张宗生指出,目前 3 纳米家族制程已进入第三年量产,其多样的技术版本,如 N3E、N3P、N3X 等,能够满足客户多样化的产品需求。而且,尽管 3 纳米制程复杂度高于前代,但良率表现仍维持与 5 纳米相当的水准,甚至已具备车用芯片的品质要求,相关产品今年已开始出货。
在 2 纳米技术方面,台积电采用了新一代纳米片晶体管架构,制程更为精细。初期良率已超越预期,预计将于 2025 年下半年大规模量产,并在台湾新竹与高雄建置专属产线。在全球制造布局上,美国亚利桑那州厂区已于 2024 年底量产 4 纳米制程,日本熊本厂也于今年初加入生产行列,良率表现与台湾接近。此外,德国德勒斯登的特殊制程厂正加速建设,以配合欧洲伙伴打造韧性供应链。
在封装领域,台积电 3D Fabric 平台整合 SYC 与 COAS 技术,在复杂性大幅提升的同时仍维持高良率表现。自 2022 年至 2026 年,SYC 与 COAS 产能分别成长逾 100% 与 80%。位于台中、嘉义、竹南与龙潭的新封装厂将支援大量 AI 与 HPC 应用需求,并规划设立海外封装基地。同时,台积电还大幅导入 AI 与大数据强化自动化制程管理,通过早期异常侦测、智能排程与制程参数优化,有效缩短生产周期逾三成,机台效能与初期良率更趋近模厂水准。
综上所述,台积电在 3 纳米制程技术上的持续发展和多维度布局,使其在半导体行业的领先地位更加稳固,也为全球半导体产业的发展带来了新的动力和方向。

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