台积电3nm工艺:2022年量产,苹果A16芯片将首发

台积电宣布，将会在 2023 年推出 3nm 工艺的增强版，命名为「3nm Plus」，首发客户是苹果。如果苹果继续一年一代芯片，那么到 2023 年使用 3nm Plus 工艺的，将会是苹果「A17」。

苹果 A14，三星 Exynos 1080，麒麟9000，Snapdragon 888等芯片都使用了5nm威廉希尔官方网站 ，在这方面，台积电和三星各占一半。根据目前的路线图，5nm威廉希尔官方网站 将在明年进行小幅升级。所以3nm威廉希尔官方网站 ，真正作为一个迭代恒等式出现，需要等到2022年。

继台积电2022年3nm 的大规模生产计划公布后，外媒报道台积电计划在2023年开始3nm Plus 增强版的生产。毫无疑问，苹果仍将首发。

如无意外，3nm Plus将在iPhone15上的A17处理器首发

如果苹果的命名规则保持不变，那么2023年相应的 A17处理器应该用在 iPhone 15上。当然，Mac 上的 M 系列处理器肯定也会被使用。到那时，苹果或许将不再拥有带有英特尔处理器的 Mac 产品。

根据之前的报道，3nm 将实现15% 的性能改进，30% 的功耗降低和70% 的晶体管密度增加。但是3nm Plus 的具体参数还不清楚。

虽然台积电没有透露 3nm Plus 相比于 3nm 有何变化，但是显然会有更高的晶体管密度、更低的功耗、更高的运行频率。

威廉希尔官方网站 方面，台积电的3nm 仍然使用 FinFET 鳍型场效应晶体管，而三星的3nm 使用更先进的 GAA 环绕栅晶体管方法。

在这方面，台积电认为，目前的 FinFET 工艺拥有更好的成本和能耗效率。因此，第一批3nm芯片仍将使用 FinFET 晶体管威廉希尔官方网站 。然而，台积电的老对手三星正押注于3nm节点的上市，它的进步和威廉希尔官方网站 选择是非常激进的，将抛弃 FinFET 晶体管，直接使用 GAA 包围栅晶体管。

早在今年4月，台积电就公布了一些3nm工艺威廉希尔官方网站 细节。它的晶体管密度创造了一个新的记录，达到2.5亿/mm2。作为对比，麒麟9905G 与 TSMC 的7nm EUV 工艺有一个尺寸为113.31mm2，晶体管密度为103亿，平均9000万/mm2。然而，3nm工艺晶体管密度是7nm工艺的3.6倍。这种密度在视觉上类似于将奔腾4处理器缩小到针的大小。

3nm工艺：2022年量产，苹果A16芯片将首发

台积电为3nm工艺一共准备了4波产能，其中首波产能中的大部分，将留给他们多年的大客户苹果，后三波产能将被高通英伟达等厂商预订。

N3 的制作方法采用 FinFET 晶体管结构，适用于移动和高性能计算应用。

台积电曾表示，3nm沿用 FinEFT 威廉希尔官方网站 ，主要是考量客户在导入5nm制程的设计也能用在3nm制程中，无需面临需要重新设计产品的问题，台积电可以保持自身的成本竞争力，获得更多的客户订单。据悉这个新节点使用极紫外辐射光刻威廉希尔官方网站 （EUVL）进行多达20多层的光刻，这是目前没有新工艺能做到的。

在更遥远的2nm工艺上，台积电将放弃多年的FinFET（鳍式场效应晶体管），甚至不使用三星规划在3nm工艺上使用的 GAAFET （环绕栅极场效应晶体管），也就是纳米线（nanowire），而是将其拓展成为 MBCFET（多桥通道场效应晶体管），也就是纳米片（nanosheet）。

FinFET能力探底，新威廉希尔官方网站 散热问题没有解决

晶体管是芯片中的关键构建模块之一，可在设备中提供开关功能。市场预测5nm的命运可能步10nm后尘，成为从6nm到3nm的过渡。

随着芯片转向3nm及更先进的制程，FinFET能力已经探底，部分代工厂希望在2022年迁移到称为纳米片FET的下一代晶体管。纳米片FET属于所谓的gate-all-around FET。

纳米片FET是FinFET的扩展。它的侧面是FinFET，栅极包裹着它。纳米片将出现在3nm处，并可能延伸至2nm甚至1nm。

还有其他gate-all-around类别，例如，Imec正在开发2nm的forksheet FET、Complementary FET （CFET）。

在forksheet FET中，nFET和pFET都集成在同一结构中，具有42nm的接触栅间距（CPP）和16nm的金属间距，允许更紧密的n到p间距并减少面积缩放。

CFET由两个单独的纳米线FET（p型和n型）组成。Imec的董事介绍，CFET通过“折叠”pFET器件上的nFET将电池有效面积减小了两倍，但是散热成了问题。

光刻威廉希尔官方网站 是在芯片上构图微细图形的威廉希尔官方网站 ，有助于实现芯片缩放。但是在5nm工艺下，当前的基于光学的193nm光刻扫描仪已经尽力了。

在3nm及以上的工艺中，芯片制造商可能需要一种称为高数值孔径EUV（high-NA EUV）的EUV光刻新威廉希尔官方网站 。芯片商希望这种既复杂又昂贵的威廉希尔官方网站 能够在2023年研制成功。

纵观全球半导体制程玩家，目前仅剩三足鼎立：英特尔、三星和台积电。而其中真正卯着劲在攻坚3nm的，其实只有三星和台积电两家而已，3年后是怎样的结局，让我们拭目以待。
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