就目前而言,能够量产的最先进制程芯片是5nm,至于4nm、3nm制程的芯片,台积电和三星都在积极突破。其中,三星已经发布了全球首款3nm储存类芯片,预计在2022年量产3nm制程的芯片。台积电则计划在今年下半年试产4nm、3nm制程的芯片,并将在2022年进行规模量产。
在2nm芯片方面,IBM已经发布了全球首个制造技术,但IBM自身并不制造芯片,而与三星、英特尔等合作制造。
台积电方面也已经透露,2nm芯片进展超出了预期,将会采用全新的GAA工艺,并且,在2020年底,台积电就开始着手建设第一座2nm芯片工厂。但没有想到的是,台积电2nm芯片工厂两次递交申请,均遭到了环保部门的拒绝。
据了解,台积电2nm芯片工厂占地60公顷,位于台湾省新竹的科学工业园区,预计投资200亿美元,日消耗水98000立方米,其中,68000立方米是通过当地供应。
由于台积电新建2nm芯片工厂耗水太严重,而台湾省今年又遇到了比较严重的干旱,再加上其它废弃物排放等影响,该计划并没有得到环保部门的批准。
可以说,台积电2nm芯片工厂建设计划遭遇拒绝,ASML早已给出结果。
今年年初,ASML对外发布了2020年的财报,除了介绍营收和光刻机出货等情况外,ASML还对未来做出了展望。ASML表示新一代NA EUV光刻机将会在2025年投入使用,在该光刻机之后,ASML将更加注重光刻机的效率以及环保等。也就是说,ASML方面已经认为到现有的光刻机在生产制造芯片过程中,存在效率低下、消耗能源过多等问题。
就以占地面积而言,一台EUV光刻机就占用了大量的空间,基本都达到了天花板的高度;由于效率较低等原因,制造制程越先进的芯片,就需要用到越多的纯水进行冲洗,目的是洗去杂质,更好地进行光刻。要知道,用淡水制成纯水,这是一个很消耗的水资源的过程,而纯水冲洗晶圆,目的是带走晶圆上的杂质。
由于2nm芯片制程太小,所以要不断用纯水冲洗,防止杂质影响光刻精度,这也是台积电2nm芯片工厂耗水严重的原因。
其实,制造先进制程芯片,除了对资源消耗过多之外,还有一个缺点,那就是成本高,这一点ASML也早就透漏出来了。
例如,ASML的DUV光刻机的售价仅几千万美元一台,但EUV光刻机的售价都超过1亿美元,至于新一代NA EUV光刻机,其售价将会超过4亿美元。
要知道,光刻机是生产制造芯片的必要设备,光刻机成本越高,意味着芯片制造成本就越高。
例如,台积电投资扩建28nm芯片工厂,增加2万片的月产能,投资不足30亿美元,但其在美国建设月产2万片晶圆的5nm工厂,投资都高达120亿美元。
而三星在美国建设3nm芯片生产线,直接投资170亿美元。如今,台积电建设2nm芯片工厂,投资都增加到了200亿美元。也就是说,生产制造制程越先进的芯片,其投资就越高,这意味着芯片制造成本也就越高,当然,采用先进制程芯片的设备,其价格自然也是水涨船高。
其实,近年来,高端手机价格不断上涨,主要就是因为芯片等元器件价格上涨,就以高通骁龙888处理器,其综合成本都超过了200美元。
另外,苹果和华为是台积电的大客户,每年对芯片数量的需求基本相当,但两者对台积电贡献的营收却不断增长,这也是因为先进制程芯片的代工价格不断上涨导致的。
二维码