苹果不用，华为用不上，被迫放弃3nmN3工艺的台积电，后悔了吗？

　　近日，台积电突然宣布取消 3nm 的 N3 工艺，前段时间刚刚官宣了量产3nm技术，现在又宣布取消，这不是打脸吗？
　　没办法，老东家苹果取消订单，华为又拿不到订单，没有订单，台积电只能取消这个工艺。
　　那么苹果为什么取消订单呢？是台积电的工艺出现问题了吗？先来科普一下＂制程＂
　　我们经常听到7nm、5nm、3nm工艺制程，那么究竟指的是什么呢？是晶体管长度吗？不是！是晶体管直径吗？更不是！
　　晶体管分为源极、栅极和漏极三部分。
　　晶体管就像 微型电子开关 ， 在它工作时，电流从源极经过栅极流入漏级，栅极相当于闸门，主要负责控制两端源极和漏级的通断。
　　在电路接通时，代表数字＂1＂，断开时代表数字＂0＂。无数的二进制编码＂0＂和＂1＂就构成了图片、文字。
　　我们把栅极的最小宽度，或者沟道长度，定义为Xnm制程工艺中的数值 。
　　对于芯片制造商而言，主要是升级技术，力求栅极宽度越窄越好。不过当宽度逼近20nm时，栅极对电流控制能力急剧下降，会出现＂漏电＂问题。
　　为了提高芯片性能，就需要在芯片上集成更多的晶体管，这样一来绝缘层会变得更薄，电流也会更加容易泄露。
　　电流的泄露增加了芯片的功耗，也带来了发热，如果泄露过多的话，还会导致电路错误，信号模糊。
　　因此，提高芯片性能，增加晶体管数，同时有降低漏电率是每一个芯片代工商的追求。
　　在这方面，台积电是做得最好的。台积电3nm N3工艺
　　在芯片制造领域，台积电是绝对的领导者，全球市场份额达到了56%，位居第一位，三星排在第二位，市场份额为16%。
　　台积电不仅市场份额高，技术更是一流。
　　目前台积电已经可以量产3nm工艺了。尽管老对手三星电子也量产了3nm工艺，但漏电率高、良品率低，把连安卓之光高通吓得都不敢用。
　　台积电的3nm工艺有多个版本，包括 N3、N3E、N3P、N3X。
　　N3是标准版本，已经量产，N3E是性能增强版(Enhanced)，原计划2024年量产，后来考虑到成本，变成了精简版，规格上有所缩水，但进度提前到了2023年。
　　台积电的3nm N3工艺依然采用了FinFET （鳍式场效应晶体管） 工艺，晶体管密度达到了惊人的2.5亿个/mm²！
　　或许很多网友对晶体管密度没有什么概念。这么说吧，7nm的麒麟990（搭载在Mate 30、P40手机上）晶体管为103亿个，平均下来是0.9亿个/mm²。 3nm晶体管数接近于7nm的3倍左右。
　　在性能提升方面，台积电5nm工艺相比7nm性能可提升15%，能效比提升30%，而3nm  N3较5nm性能进一步提升7%，能效比提升15%。
　　从性能方面看，台积电3nm N3工艺还是有所提升的，但效果并不明显。如果考虑到成本因素，其实有点鸡肋。
　　为了研发3nm技术，台积电平均每年投入100亿美元搞技术研发，而兴建一条3nm产线的成本约为150-200亿美元。
　　既然耗资如此之高，那么台积电为什么不一次性到位，直接研发3nm增强版呢？这样不是更节省资金吗？
　　其实台积电也想这么做，奈何三星、英特尔不给机会啊！
　　三星副会长李在镕出狱后，第一件事就是拜访光刻机制造商ASML，希望能够多买几台先进的光刻机，同时得到其技术支持，临走时还说了一句＂不差钱＂。
　　而英特尔也表示要在芯片制造工艺上加速创新，并表示将部署业内第一台High-NA EUV光刻机。
　　所以台积电只能一直跑，不能停下来，停下来休息一下就有可能被对手超越。苹果为什么取消台积电3nm订单
　　苹果是智能手机地领导者，也是世界上数一数二的高科技公司。
　　一直以来苹果公司都是台积电的第一大客户，台积电也一直把苹果奉为座上宾。
　　2021年，因为成本压力，台积电宣布芯片代工涨价，先是涨价10%，后来直接宣布了芯片代工一律涨价20%，并且立刻生效。但苹果芯片仅涨价3%。
　　这足见苹果公司的分量。可怜我们的华为即便是加价也拿不到订单。
　　台积电拿着最先进的3nm N3技术找到了苹果公司，希望苹果指点一二，哪想到苹果测试完后，直接砍掉了N3工艺的订单。
　　这意味着今年下半年苹果的M2Ultra等无法采用台积电3nm工艺， 明年iPhone15上的A17芯片也用不到N3工艺。
　　台积电辛辛苦苦研发的3nm N3打水漂了！
　　台积电对外界宣称的，最快的时钟频率、最高的性能满足、超高能效、最低功耗、最低泄漏和最高密度等等，都被苹果否决了。
　　苹果公司压根就没看上台积电的3nm N3制造工艺。
　　当然苹果公司还是安慰了一番台积电。阿电你看，我的iPhone 11、12、13、14的处理器都由你代工，我还是很相信你的。但是我也有压力啊！你看华为的Mate 50又和我杠上了吧？要怪你就怪华为吧！
　　最后苹果还承诺，下下代产品使用台积电的3nm N3E技术。
　　其实苹果早就计算好了，5nm工艺的A17芯片再用一年完全没问题，足够吊打安卓了，最重要的是可以节约成本，增加利润。
　　2023年下半年，台积电的3nm N3E（增强版）工艺完全成熟，性能更加强悍，到时候刚好赶上新品。
　　在这里给库克点个赞，真不愧是控制产业链和成本的大师。台积电N3E技术
　　根据台积电对N3E（3nm增强版）工艺的介绍，我们可以发现，N3E工艺将使用更少的EUV光刻层，从25层缩减到21层，投产难度更低，良品率也能更高，成本也将下降。
　　但N3E版的晶体管密度反而比N3版本 低大约8％ ，相比N5仍然会高60％。
　　从这些数据可以看出，所谓的增强版其实是打了折扣，变成了精简版 ，规格缩水了。
　　没想到在巨大的成本压力下，台积电居然开起了倒车。不过三星也好不到哪里去，一直对外宣称3nm工艺已经攻克，可以量产，但就是没有订单。
　　大写的尴尬啊！
　　尽管没有订单，财大气粗的台积电仍然继续打磨这N3E工艺。
　　随着时间不断的推进，N3E工艺的良品率也在不断的提高，预计在2023年第二季度可以达到量产标准。这将有效地降低台积电的成本压力，带来新的竞争力。
　　而我们也可以大胆地猜测，5nm就是芯片的分水岭。台积电、三星将会在3nm工艺徘徊数年，而2nm工艺将会是硅基芯片的天花板。台积电计划2nm工艺
　　3nm工艺还未成熟，台积电就迫不及待地宣布了2nm工艺。
　　2022年技术论坛上，台积电正式公布了2nm工艺，2nm工艺与之前的7nm、5nm、3nm有所不同。
　　2nm采用了＂GAAFET ＂晶体管技术，取代了以前的 FinFET （鳍式场效应晶体管） 工艺。 台积电称这种技术为＂Nanosheet＂。
　　据悉，2nm工艺将会大幅度提高芯片的性能和功率，但是在晶体管密度方面提升不大，毕竟逼近了摩尔定律的极限。
　　摩尔定律是：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。
　　芯片领域的专家普遍认为，理论上1nm工艺是芯片制造的天花板，但实际上，因为设备、环境、人为等因素，芯片制造将止步于2nm。
　　为了突破摩尔定律，产业链上的各大公司纷纷开始新工艺、新材料的研究，其中就包括IBM和三星。
　　2021年12月，三星和IBM就公布了一种芯片制造的新设计，那就是垂直传输晶体管。
　　目前的芯片都是把晶体管平放在硅基表面上，然后电流从一侧流向另一侧。相比之下，晶体管彼此垂直，电流垂直流动。该技术有望突破1nm制程工艺瓶颈。
　　这样的设计可以让通过的电流更大，功耗降低85%，芯片速度增加两倍。但目前这项技术还没有商业化。
　　针对先进制程的芯片工艺，内地企业也没有闲着。内地先进制程工艺
　　目前内地企业中芯国际的制造工艺为14nm，但这并不代表我们对先进制程没有想法。
　　例如，针对1nm、2nm工艺，湖南大学研发出了超短沟道的垂直场效应晶体管（VFET）。
　　这种晶体管技术，可以把沟道长度做到0.65nm，也就意味着0.65nm工艺制程。
　　这些晶体管并非平行排列，而是垂直排列，这种排列结构具有天然的短沟道特性。材料上可以采用二硫化钼。
　　当然这些只停在实验室的研究阶段，无法生产制造，因为缺少EUV光刻机。
　　绕来绕去，又绕到了光刻机上，又离不开ASML了。
　　只要一天解决不了EUV光刻机，就一天无法量产7nm、5nm芯片，3nm、2nm也永远停留在理论阶段。
　　所以，下大力气搞研发、搞创新是我们无法绕开的，也无法逃避！写到最后
　　台积电在芯片代工领域一骑绝尘，三星和英特尔也被甩在身后，中芯国际大概只能看到后尾灯。
　　如今台积电也遇到难题，辛苦研发的3nm工艺居然拿不到苹果的订单，这无疑是最尴尬的。
　　但这也给我们提供了经验教训，追求极限的同时，也要考虑实际问题。既需要＂埋头苦干＂，也需要＂开拓创新＂。
　　我是科技铭程，欢迎共同讨论！