研发2nm芯片,台积电如何做到天下第一?

2019-06-25 16:38:32

  健康863  外链购买  发外链工具

  日前,台积电宣布,正式启动2nm芯片工艺的研发,工厂将会设置在台湾新竹的南方科技园,预计2024年投入量产,发言人称:2nm工艺是一个重要节点,目标是比3nm制程缩小23%。科技先锋总会打脸分析专家,正当专家们纷纷预测摩尔定律已经失效的时候,台积电的大佬却幡然提出要做2nm芯片,如果能成功,显然又是一次经典的打肿脸。

  但显然,人类要实现2nm制程还有很长的路要走,要先从7nm升级到6nm,然后,再突破性地完成5nm、4nm、3nm,最终来到2nm,每一个纳米都意味着芯片企业要鼓足勇气,迈出很大的一步,包括上百亿的投资以及数年的研发心血。平心而论,2024年的量产目标已经非常Aggressive,但伟大企业的基因就是挑战不可能,竭尽所能地冲击极限,特别是搞芯片的企业,没有这么点情操,是绝难生存下去的。台积电作为芯片行业的龙头老大,更是把这种情操提高到“变态”的程度,正因如此,他们得以维护“摩尔定律”的尊严,持续地把更多的元器件放到更小的空间内,同时,把成本再降低一倍。长时间的卓越表现,让台积电逐渐占据整个芯片市场49%的份额,暂列天下第一!

  此外,台积电的经营理念也很特别,他们有三大支撑体系,包括技术、生产和客户,从来都不吝表达对客户的虔诚,甚至立下重誓:绝对不会做自己的品牌,和客户竞争,他们面对客户的经营理念也是:宁可天下人负我,我不负天下人,用大陆的流行语来讲就是:客户虐我千百遍,我待客户如初恋,况且,他们的品质、成本一直更好。

  挑战极限,人类离2nm芯片还有多远?

  人类离2nm芯片还有多远?这个问题基本等同于台积电离2nm芯片还有多远,如前文所述,2nm工艺是一个重要的节点,在取得成功之前还有5nm、4nm等不同阶段的挑战,事实上,现在地球上最好的工艺是7nm,基本上由台积电垄断生产,从上个季度数据来看,7nm芯片的营收占台积电整体营收的22%,是目前所有芯片业务中,营收最高的。

  基于此,台积电预计今年推出7nm+制程,采用最新的EUV工艺,而下一个节点6nm工艺也在蠢蠢欲动,它更倾向于一个“过渡”制程,整条生产线、设备要求都可以采用“retrofit”的方式进行升级,不仅自己生产线的成本会大幅度降低,而且客户的一些设计、研究成果也得以沿用,可以说,一个retrofit常常价值几十亿美元,而客户喜欢和台积电做生意,除了要技术好、品质过硬之外,更重要的因素是:价格低。平心而论,电子芯片业服务于大众,在本质上就是一种生意,在商言商,代工价格往往决定着竞争力。

  如果按照逻辑继续往下走, 应该就是5nm,谈到这个工艺的时候,很多人相信:这就只是一个概念或者一种目标,但对于台积电来说,他们已经有了新一版的逻辑密度,且进入实体的试验阶段,量产目标定义在2020年,在性能指标上也有更高挑战,如速度提升7%,功能消耗降低15%之类的。相比于6nm制程,5nm芯片需要全新的设计,这会影响到整个电子产业链的运作。做一个不太恰当的比喻:iPhone6到iPhone6 plus是过渡型升级,一些零部件、生产设备都可以沿用上一代产品,整体投入的成本不大,但推出iPhone X,就要大幅度升级,很多此前的设计、物料、设备等等,都需要更新换代,这就要求整个产业链都要提高警惕,避免出现太高的库存,同时,准备新一轮的资金以应对全新的设计。笔者认为,台积电之所以提前公布自己的研发计划,正在于给产业链充分提醒,他们始终明白“一荣俱荣、一损俱损”的道理,而寡头之所以长盛不衰,除了独步天下的技术之外,正在于,他们能兼顾上下游的共同发展,而不是饮鸩止渴式地破坏生态链,或许,正是尖端技术配上独特、博爱的经营理念,才使得台积电能在如此高利润的行业持续辉煌。

  实力底蕴,芯片业拼到最后是产能和资本

  相信经过中兴事件之后,大家都清楚芯片行业的难度,很多国家有决心、立志要发展好芯片行业,但显然,这个行业远非“一腔热情”就能搞定的。

  纵观全球的芯片寡头,无一不是资本雄厚的主儿,台积电更是寡头中的极品。在芯片制程的几个关键节点中,大都需要昂贵的设备,比如顶级的光刻机,每年的产能仅有十几台,主要销售给台积电、三星和联发科等芯片寡头,一方面,他们能出得起价钱,另一方面,光刻机可以说是芯片行业的“圣物”,只有交到“靠谱企业”手里才能发挥最大作用,也就是说,光刻机并非有钱就能买得到的东西。相关数据显示,台积电过去五年,仅仅因建制代工生产线就花费500亿美元,今年又计划追加100亿美元的投资,产能每年都在增加,但依旧难以满足巨大的订单需求。长期以来,芯片行业都处在“产能不足、出货难以满足”的状态,总之,芯片行业从前期研发投资、到中期的实物验证,再到后期的生产线建制都需要投入巨额的资本,这就是为什么“平凡的企业”根本不能搞芯片。

  好在,因产能不足,台积电的生产线从来不会闲置,一旦建制成型,就能充分保证其利润率,从而形成一个非常美妙的正循环:台积电有实力投资昂贵的芯片生产线,所以,台积电能赚取大量寡头利润,而这些利润又帮助其投资下一代研发。

  更令人兴奋的是,芯片业的需求量与日俱增,从最早的电脑,到后来的功能手机,再到智能手机,而5G时代来临之后,应用场景更加丰富,芯片的性能需要进一步提高以应付这种激增的需求。此外,在更长远的时代,如万物联网、人机结合、生物计算等,都需要大量的新型芯片,可以说,只要台积电能长期处在这样的循环之中,不仅会让自己的财务状况越来越好,更会在经年累月中扼杀掉“竞争对手的追赶信心”,如果他们够狠又有政策支持,台积电在芯片业的位置,有可能从“天下第一”变成天下唯一。(科技新发现 康斯坦丁/文)