台积电破除质疑稳推2nm工艺 抢单动机下“纳米竞赛”步向理性

　　近日，台积电官宣正式启动2nm工艺的研发，并宣布将建设制程工厂，地址设置在位于台湾新竹的南方科技园，预计2024年投入生产。至此，台积电抢先友商三星、英特尔，为全球第一个宣布开始研发2nm工艺的厂商，届时芯片制程将步入物理极限，必须要透过基础研究来突破。

　　7nm工艺上，台积电现如今已达到成熟阶段，除了早前名噪一时的AMD Radeon VII显卡和各类旗舰手机处理器外，7nm CPU和GPU也正大规模地出现。因此，工艺的迭代自然也被提上了日程。台积电下一个工艺节点为5nm，早前甚至还传出过3nm工艺的消息。这些漫天的传闻，是否提前透支了业内的期待?友商英特尔、三星的“心理阴影”又如何?

　　回顾以往，编者一直认为台积电的科研作风还算保守。比如早在两年前的10nm制程阶段，官方就曾明确表态2年后会进入7nm量产阶段，5年后进入3nm及2nm。以往，7nm为工艺极限已成业界共识，再小的话就会出现电子偏移，导致芯片发热严重，效率变低，最终性能也会适得其反。当时的舆论场上，台积电被频频调侃 “嗑了药”，质疑声四起。毕竟，面对摩尔定律作用的渐趋放缓，外界这种反应也情有可原。

　　但科技的进步一直都是变幻莫测的，如今两年过去，台积电也如期兑现了7nm计划，并打算将在今明两年内推出5nm制程，自信依然能按计划量产。除此之外，台积电更是宣布已开始了2nm工艺的研发，这也从侧面证明了5nm、3nm等制程技术已在台积电的掌控之中，大规模量产也只是时间问题，一切其实都在按计划进行。

　　2nm工艺其实是一个较为重要的节点，金属单元高度和3nm一样维持在5x，同时晶体管栅极间距以及金属间距都缩小了二成。不过，台积电并未透露2nm工艺所需要的材料和技术，但从晶体管结构示意图来看和以往没有出入。能在硅半导体工艺上继续“压榨”到如此极致的水平，实在令人叹为观止，若真能在在芯片上实现，难以想象其性能会达到何种巅峰。毕竟，目前7nm制程工艺的苹果A12处理器，就已经能够做到每秒5万亿次运算，2nm工艺时代能达到的性能更不言而喻。

　　近几年，业内虽然一直都在诟病摩尔定律开始步入“失效期”。但半导体工艺上，几大巨头却一直都在明争暗斗、激烈角逐。截止目前，英特尔已攻克10nm工艺并宣布将在后年转入7nm，台积电、三星则开始奔向5nm、3nm，所谓的物理极限也正一次次被打破。而接下里的2nm，能否到达最大极限仍不能妄下定论，但时间终究会给出答案。

　　总得来说，台积电此次宣布2nm计划尽管在预料之中，但时间节点上的突然，无疑也给了竞争对手一记暴击。毕竟，如今各家都在抢时间加紧新工艺研发，像英特尔、三星等友商目前还没有宣布新制程的消息，未来几年诸多高端芯片订单恐怕会再度被台积电大量攫取。相比之下，大陆的中芯国际还处在14nm阶段，若不加紧推进新工艺，未来想必会更加滞后。

　　不过，待到工艺制程真正逼近极限之日，编者认为，或许更低的纳米级别不再会是各厂商的追逐焦点，提高芯片性能将会有其他更好的方向。因此，放眼未来，极端的“纳米竞赛”在性价比上是否依旧值得厂商追求还有待商榷。更大的可能是，随着新一轮技术革命的开启，业内会发现比硅更好的新型半导体材料用来制造芯片。届时，芯片制程工艺也会更进一步从盲目追求极限尺寸迈向更成熟理性的阶段。

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