台积电最新路线图:2纳米2026到来,战略发生重要改变

台积电对未来几年有坚实的计划,但代工厂的制造技术设计周期越来越长。因此,为了满足其所有客户的需求,该公司将不得不继续提供其制造工艺的半节点、增强和专业版本。

台积电在过去 20 年左右的成功很大程度上取决于该公司能够提供一种新的制造技术,每年都会改进 PPA(功率、性能、面积),并每 18 至 24 个月推出一个全新的节点,同时保持可预测的高水平产量。但随着现代制造工艺的复杂性达到前所未有的水平,在保持可预测的产量和简单的设计原则的同时保持创新步伐变得越来越困难。

有了台积电的N3 节点,N5(5 纳米级)爬坡和 N3(3 纳米级)爬坡之间的差距将增加到 2.5 年左右,这可能会给代工厂的主要客户苹果带来一些挑战。好消息是,N3 的后续产品 N3E 似乎提前到来了。同时,N2的节奏将延长至三年左右,这在很大程度上意味着台积电节点发展战略的战略转变。

N3E:引入改进的 3nm 节点

台积电的 N3 将在 N5 的基础上实现全节点改进,包括提高 10% ~ 15% 的性能、降低 25% ~ 30% 的功率以及高达 1.7 倍的逻辑晶体管密度。为此,它将使用超过 14 个极紫外 (EUV) 光刻层(N5 使用多达 14 个,预计 N3 将使用更多),并将为深紫外光刻 (DUV) 层引入某些新的设计规则。

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台积电将在下半年开始使用其 N3 节点增加芯片的生产,并将在 2023 年初向一个(或多个)客户交付第一批商用芯片,届时它将获得第一笔 N3 收入。

虽然台积电的 N3 工艺技术专为高性能计算(台积电用来描述 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等应用的术语)和智能手机而设计,但有证据表明该节点具有相当狭窄的工艺窗口,这将使芯片开发人员难以达到所需的规格。这是一个问题,因为它增加了收益时间并最终降低了利润率。为了解决这个问题,台积电开发了 N3E 版本的技术,该技术 扩大了工艺窗口并提供了对 N5 的改进。

“N3E 将进一步扩展我们的 N3 系列,提高性能、功率和良率,” 台积电首席执行官 CC Wei表示。

最初,台积电计划在 N3 面世大约一年后(即 2023 年第三季度)开始使用 N3E 进行大批量制造(HVM),但最近几个月有 传言 称,台积电将 N3E 的 HVM 时间提前了约四分之一,原因是好于预期的试生产运行。在最近的电话会议中,台积电确认 N3E 的进展提前,并正在考虑使用该技术进行量产,但没有详细说明具体计划。

“我们的 N3E 成绩相当不错,”台积电负责人表示。“进展比我们的计划提前了。是的,我们正在考虑这一点。到目前为止,我仍然没有非常可靠的数据可以与您分享我们可以拉动多少个月。但是,是的,它在我们的计划中。”

请记住,芯片开发人员有自己的设计时间表,他们不可能都能够利用早期的 N3E 爬坡,因为他们的芯片也必须通过所有的预生产迭代。尽管如此,N3E 的进展好于预期总体上是一个好兆头,特别是考虑到台积电的 N3 系列将不得不为该行业服务相当长一段时间。

N2:预计 2026 年出现第一批芯片

事实上,到 2025 年底,N3 及其进化迭代仍将是台积电的领先产品,因为该公司的 N2(2 纳米级)时间表看起来相当保守。

台积电在 2020 年 8 月首次谈及 N2 时,并未透露有关技术(目前我们知道它采用栅极环绕 [GAA] 晶体管结构)或其时间表的许多细节,但表示将建立一个位于台湾新竹县宝山附近的全新工厂,用于该节点(一些消息来源称此新工厂为 Fab 20)。台湾当局在 2021 年年中批准了建设计划,该计划包括在 2022 年初破土动工(今年早些时候台积电董事会确实 接受 了新工厂建设的资金拨款),所以我们认为在我们说话的时候正在建造工厂.

土方建设通常需要一年或更多时间,然后设备安装也需要一年多,因此我们预计 Fab 20 的第一阶段最迟在 2024 年年中准备就绪。台积电预计在 2024 年底开始使用其 N2 技术进行风险生产,然后在 2025 年底启动 HVM,这意味着 2022 年第三季度的初始 N3 量产与 2025 年第四季度的初始 N2 量产之间的差距约为三年。

“到目前为止,我们在 N2 方面的进展正在走上正轨,”魏哲家说。“我只想说,是的,2024年底,[N2]将进入风险生产。2025年,它将投产,可能接近下半年或-或2025年底。那是我们的日程安排。”

考虑到现代芯片的生产周期,我们可以肯定地说,台积电制造的第一批 N2 芯片将在 2026 年初到达消费设备。

但也许台积电关于 N2 和 Fab 20 的公开披露过于保守。华兴证券的分析师 似乎对 Fab 20 的准备情况比台积电更乐观,这可能表明如果制造工艺满足其性能、功率和良率,代工厂 可以 将 N2 HVM 时间缩短四分之一。

“我们还看到台积电在 Fab 20(新竹)的 N2 扩建计划更加清晰,”华兴证券分析师 Sze Ho Ng 在给客户的报告中写道。“根据公司计划,预计工具搬入将于 2022 年底开始,然后在 2024 年末与英特尔合作进行风险生产(客户端 PC Lunar Lake 的图形‘块’,而 CPU‘块’使用英特尔的 18A 制造) ,而Apple则是该工艺的主要客户。”

同时,当 alpha 客户已经制定了 2025 年的计划时,将节点从 2025 年第四季度拉到 2025 年第三季度可能没有多大意义,但我们肯定会看到 N2 的情况如何。

更多 N3 次迭代

今年,台积电需要领先制造工艺的客户将使用该公司的 N4 技术,该技术属于 N5 系列(与 N5、N5P、N4P 和 N4X 一起)。从本质上讲,这意味着 N5 节点将连续三年成为台积电最先进的产品。

N3 节点还必须为台积电的客户再服务三年(2023 年、2024 年、2025 年),因此我们将看到这个过程的多次迭代。到目前为止,台积电已经正式确认了 N3E 和 N3X(这是另一种类似于 N4X的以性能为导向的制造技术 ,主要针对 CPU 和数据中心 ASIC),但我预计更多 N3 衍生节点将在 2024 年至 2025 年解决主流 SoC的制造问题 .

请记住,台积电基于 FinFET 的 N3 必须在与 2023 年至 2025 年与基于 GAA 的星3GAP 和 2GAE/2GAP 以及 2024 年的英特尔 20A (RibbonFET + PowerVia) 和 2025 年的 18A (High-NA EUV)竞争中保持竞争力,台积电的工程师们必须对他们的 N3 增强功能非常有创意。

在代工方面,台积电将在相当长一段时间内保持领先于竞争对手,因为预计英特尔在 2025 年之前不会对其 IFS 专用产能进行大量投资(因此其为 IFS 客户提供的 20A 和 18A 产能可能会受到限制),而三星代工在领先产能方面传统上落后于台积电,并且更倾向于优先考虑其母公司和战略客户(例如高通)。但正式的制程技术领先地位是台积电工程师必须通过 N3 保持的,考虑到英特尔和三星的激进程度,这将是一件不容易的事情。

变化即将来临

显然,台积电的全新工艺开发和加速节奏已经增加到 N3 的两年半,N2 将增加到三年,这可能被其主要客户认为是一个重大放缓。同时,N3E 的潜在拉入是一个好兆头,表明该公司可以相当快地实现其节点内的发展。因此,主要问题是台积电的节点内进步将有多大意义。这是一个只有时间才能回答的问题。

与此同时,随着台积电三年的新节点开发周期,未来的节点内进步对公司及其客户来说将比现在重要得多。

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#俄罗斯为何打出萨尔马特这张牌# 【俄罗斯为何打出“萨尔马特”这张牌?】据俄罗斯卫星社报道,俄罗斯国防部20日表示,莫斯科时间4月20日,俄在普列谢茨克国家试验发射场顺利发射一枚“萨尔马特”陆基洲际弹道导弹,训练用弹头命中位于远东堪察加半岛的靶标。

“萨尔马特”导弹是一种从地下井发射的陆基液体燃料重型洲际导弹。俄媒称,该导弹射程1.8万公里,发射重量208.1吨,有效载荷超过10吨,可携带多个分导式核弹头,能兼容“先锋”高超音速载具,突防能力强。俄国防部表示,“萨尔马特”是当今世界威力最强、射程最远的弹道导弹。分析人士称,它将替代被西方称为“撒旦”的R-36M2 “部队长官”导弹,成为俄军新一代井基洲际弹道导弹。

“萨尔马特”导弹此次试射,正好在俄外长拉夫罗夫宣称俄特别军事行动进入新阶段时进行,这一与俄乌战事时间点上的巧合令人关注和遐想。俄总统普京表示,“萨尔马特”导弹的试射,“迫使那些在丧心病狂和侵略性言论热度下试图威胁我们国家的人开始思考”。在俄乌战事引发俄罗斯与美西方国家关系紧张之时,俄选择此时高调试射“重器”,可见明显意在向外界展示“肌肉”,显示俄罗斯力量和决心。

另一方面,“萨尔马特”导弹毕竟是一款战略威慑武器,目前俄乌战事的局面显然还没有到要动用这种武器的地步。而且,此次试射时机的选择虽然不能说和眼下的俄乌局势毫无关系,但洲际导弹这样精密复杂的战略武器,其测试和研发周期都较为漫长,而且要遵循相应的科研规律,故意“蹭热点”显然不太可能。所以,此次试射更大程度上应该被视作俄战略核力量更新的正常一环。

这种观点从俄国防部的表态中可以得到佐证。俄国防部在新闻稿中称,这是“萨尔马特”导弹国家试验项目中的首次发射。就俄武器研发的一般过程而言,在原型产品经过设计方和生产厂家的试验后,才会进行由俄军方组织进行的国家试验,对其作战效能进行评估,决定其是否能够进行批量生产和列装。俄国家航天集团总裁罗戈津也表示,该集团计划秋天开始向俄战略火箭兵批量供应“萨尔马特”导弹。而从俄媒2018年时预计“萨尔马特”导弹将在2020年左右入列的估计来看,这款导弹现在已经出现了一定程度的研发进度滞后。可见,“萨尔马特”导弹的这次试射,意味着它进入了批量服役前最为关键的一次“大考”,重要性和紧迫性可见一斑。

虽然井基核导弹被很多人认为是冷战的过时做法,而且固定的阵地部署意味着它很容易被各种侦察手段定位,但实际上,井基核力量仍然是“三位一体”核威慑中不可替代的部分,它与其他核运载工具各有长短,密切配合才能形成更强的威慑力。

一方面,相较于公路/铁路机动的核导弹,井基核导弹有独特的优势:它们往往重量更大,这意味着射程更远、载荷投掷能力更强、威力更大;此外,从美俄两国井基核力量的部署和使用特点来看,它们的发射井均经过全面的抗核打击加固,生存能力很强,而且拥有很强的快速反应能力。

另一方面就要从经济账说起了。核力量是不折不扣的“吞金兽”。就美俄两个拥有可观的井基核力量的大国而言,如果转向井基核力量之外的其他核威慑工具,意味着先前围绕井基核力量建设投入的大量资源被浪费,而且这种转换意味着其他核威慑选项的发展与建设需要一定的时间,存在削弱战略威慑效能的风险。因此,美俄两国均没有抛弃井基核力量,而是积极盘活“存量”,用新一代井基洲际导弹来保持井基核力量的威慑效能。

我们可以注意到,包括“萨尔马特”导弹在内,不论是批量列装“北风之神”弹道导弹核潜艇,还是推进图-160轰炸机的复产,近年来俄罗斯战略核力量的更新动作不断,这保证了俄罗斯手中这张“王牌和底牌”的威慑力,也让俄方在眼下的国际局势博弈中有放狠话的底气。

但优先保持战略核力量的现代化,同时意味着俄军和俄国防工业的其他一些项目在资源获取和优先度方面要“往后站”。比如,俄军水面舰艇虽然近年来在中小型舰艇的更新方面动作不少,甚至能够用搭载“口径”巡航导弹的小型导弹舰进行远程精确打击,但“小船挑大梁”恰恰说明俄大型舰船的建造和维护能力长期未得到恢复,“库兹涅佐夫”号航母趴窝、“莫斯科”号巡洋舰折损都是明显的证据。这种“失衡”,大概能解释为什么俄军在俄乌战事中的表现屡次让人大跌眼镜。

因此,如何把手头资源精打细算,进行科学规划,平衡俄乌战事和俄军的正常军备和军队建设,无疑是眼下摆在克里姆林宫和阿尔巴特大街(俄军总参谋部所在地)那些决策者面前的一道难题,值得思考。


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