台积电1.4nm工艺,被誉为半导体行业的终极目标,预计2026年建厂,2028年量产。
不过,就在这个关键时刻,台积电却遭遇了一个重大挫折:原本计划在龙潭建设的新厂,因为当地居民的强烈反对,不得不放弃。
当地居民激烈反对
台积电是全球最大的半导体代工厂商,其客户包括苹果、高通、英伟达等知名企业,其产品涵盖了智能手机、个人电脑、服务器、汽车、物联网等各个领域。
为了满足市场的需求,台积电不断投资研发和扩建先进工艺的晶圆厂,以保持其在半导体行业的领先地位。
一个重要的计划就是在中国台湾龙潭建设1.4nm工艺的晶圆厂。
这个计划是由竹科管理局规划的龙潭科学园区第三期扩建案所涉及的,预计征收158.59公顷土地,提供约5,900个就业机会。
然而,这个计划却遭到了当地居民的强烈反对。他们组成了“反龙潭科学园区第三期扩建案自救会”,并从10月初开始前往竹科管理局抗议,要求撤回扩建案。
他们的反对理由主要有两个:一是扩建案涉及88%的私人土地,会影响他们的生活和财产权益;二是扩建案会破坏当地的生态环境和文化风貌,造成水土流失和污染。
面对这样的抗议声浪,台积电最终选择了退让。
这事件,毫无疑问延误了1.4nm工艺的进度和竞争力,台积电原本预计2026年建厂,并将在2027年至2028年间量产,现在则要另觅新地,并重新进行规划和审批等程序,可能会错过市场的最佳时机。
台积电挑战摩尔极限
尽管在龙潭建厂计划受阻,但台积电似乎并没有放弃1.4nm工艺的研发和生产。
这是因为1.4nm工艺是台积电的终极目标,也是摩尔定律的物理极限。
摩尔定律是半导体行业的发展规律,它指出,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也会提升一倍。
这个规律已经指导了半导体行业近60年的进步,但随着工艺尺寸越来越小,摩尔定律也面临着越来越多的挑战和困难。
随着半导体工艺深入到5nm以下,制造难度与成本与日俱增,摩尔定律的物理极限大约在1nm左右,再往下就要面临严重的量子隧穿难题,导致晶体管失效。
1.4nm晶体管的尺寸已经接近原子的大小,需要面临量子隧穿等物理现象的影响,导致晶体管失效或漏电。
摩尔定律的物理极限大约在1nm左右,再往下就要采用新的材料或结构来实现更高的集成度和性能。
当然,刘德音也豪言,已经在探索比1.4nm更先进的工艺。
成本几何倍增
要实现1.4nm工艺或更先进的工艺,除了需要台积电自身的技术和投资之外,还需要一个重要的东西:EUV光刻机。
EUV光刻机是半导体行业的核心武器,它可以用极紫外光(波长为13.5纳米)来制造先进工艺的晶圆。EUV光刻机可以大幅减少多重曝光的次数和复杂度,提高生产效率和精度。
目前,全球唯一能够提供EUV光刻机的供应商是荷兰ASML公司。
ASML公司垄断了全球市场,其客户包括台积电、三星、英特尔等知名厂商台积电是ASML的最大客户之一,已经订购了多台EUV光刻机,用于生产5nm、3nm工艺的晶圆。
随着半导体工艺深入到1.4nm以下,EUV光刻机也要大升级一次,ASML预计会在2026年推出High NA技术的下一代EUV光刻机EXE:5000系列,将NA指标从当前的0.33提升到0.55,进一步提高光刻分辨率。
据了解,下一代EUV光刻机的售价会从目前的1.5亿美元提升到4亿美元以上,最终价格可能还要涨。这意味着台积电要为了购买下一代EUV光刻机而投入更多的资金。
技术复杂度也会增加,需要更多的维护和调试。这意味着台积电要为了运行下一代EUV光刻机而培训更多的技术人员和管理人员。
结束语
台积电在半导体业界有着举足轻重的地位。记得早前有媒体报道称,假如台湾有事端,老美宁愿炸毁台积电,也不留给兔子。
老美的政客,真是什么都敢说。