臺積電在實現2nm工藝方面取得了重大突破

　　據中國臺灣媒體報道稱，臺積電（TSMC） 在實現2nm工藝方面取得了重大突破，該工藝可以生產數十億個晶體管，可能會突破摩爾定律放慢的局限。

　　臺積電于去年成立了一個研發團隊，以確定其2nm技術的發展道路。據供應鏈來源聲稱， TSMC 已經確定了一個新的多橋通道場效應晶體管（MBCFET） 架構，解決了與使用 FinFET 控制工藝收縮漏電流相關的物理極限。

　　臺積電此前曾表示，其2納米技術的研發和生產將在保山和新竹進行，同時還進一步指出，它正計劃擁有四個超大型晶圓廠，占地222英畝。

　　據臺積電預計，2023年會進行小批量風險實驗，未來蘋果、高通、英偉達、AMD等都會成為其2nm技術的客戶。

　　根據摩爾定律，自20世紀70年代初以來，集成電路上的晶體管數量大約每18個月翻一番。最終（從現在開始可能不會持續太久） ，摩爾定律將會終結，因為硬件將不可能進一步縮小。

　　拋棄FinFET，跨越GAAFET，直接采用MBCFET

　　目前的芯片從2011年的22nm工藝開始就使用 FinFET，即鰭式場效應晶體管，解決了晶體管變得更小所帶來的問題。

　　直到工藝下降到 5nm前，FinFETs一直是很好的。當達到原子水平 （3納米是25個硅原子排成一行） 時 ，FinFET 開始出現漏電現象，可能不再適用于更進一步的工藝水平。

　　在2nm工藝上，臺積電將放棄多年的FinFET（鰭式場效應晶體管），甚至不使用三星規劃在3nm工藝上使用的 GAAFET （環繞柵極場效應晶體管），也就是納米線（nanowire），而是將其拓展成為 MBCFET（多橋通道場效應晶體管），也就是納米片（nanosheet）。

　　GAAFET 是一個周圍都是門的場效應管。根據不同的設計，全面柵極場效應管可以有兩個或四個有效柵極。通過在柵極上施加電壓，你可以控制源極和漏極之間的電流，將其從0切換到1，并創建一個處理器的二進制邏輯。

　　從GAAFET到MBCFET，從納米線到納米片，可以視為從二維到三維的躍進，能夠大大改進電路控制，降低漏電率。

　　2nm 采用以環繞閘極（GAA）制程為基礎的MBCFET架構，可以解決FinFET因制程微縮產生電流控制漏電的物理極限問題。

　　研發實力的背后，是金錢燃燒的聲音

　　三星也在研發 GAAFET，打算在其 3nm 芯片中引入 GAAFET，以提高超過 7nm 工藝 35% 的性能，同時降低 50% 的能耗，并在這一研發過程中投資了5億美元。

　　公開數據表明，2019年全球半導體公司研發支出有20家超過10億美元，合計達到563億美元，較2018年成長6%。其中2019年研發支出前十大半導體公司合計428億美元，較2018年成長8%。

　　2019年，中國有3家半導體公司研發費用過超過10億美元，分別是臺積電（TSMC）、華為海思（Hisilicon）和 聯發科（MediaTek），而且全部進入前十。三家公司研發投入合計約75億美元，較2018年增長21%。

　　美國有8家半導體公司研發費用過超過10億美元，合計330億美元，較2018年增長5%；有五家進入排名前十名，分別是：英特爾（Intel）、高通（Qualcomm）、博通（Broadcom）、英偉達（nVidia）、美光（Micron）。

　　韓國有2家半導體公司研發費用過超過10億美元，分別是三星電子半導體事業部（Samsung Semiconductor）和 SK海力士（SK Hynix），而且全部進入前十。

　　臺積公司持續投資研究與開發，19年全年研發總預算約占總營收的 8.5%，此一研發投資規模相當于或超越了許多其他高科技領導公司的規模。

　　臺積電并沒有公布為2nm新技術研發投入的經費數額，但是大家可以盡情發揮自己的想象了。
責任編輯：YYX