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為什麼說2奈米可能是臺積電的滑鐵盧?

2024-02-09 02:22:47

現在晶片的製程又成為焦點。

最新訊息顯示,臺積電2奈米可能下半年上線,成為首批“吃螃蟹”的企業。

但也有很多評論表示,臺積電這麼做有很大風險,最核心就是會讓自己的發展遇到阻礙,甚至出現業績的滑鐵盧。

這究竟是怎麼回事?

1

我記得我很早的時候就跟大家講過,晶片這麼大的一個晶圓上面最小的晶片積體電路核心是電晶體,它是三個部分組成:柵極、源極和漏極。

源極和漏極相當於一個像管道一樣的東西,柵極是中間有一個閘門,然後產生一個作用,就是電子從這管道穿過的時候,如果柵極這邊通電了,卡在這它就通不過去,那麼這一個電晶體顯示的實際數字就是0;如果柵極打開了電子通過去了,它顯示的數字是1。

0 1就是二進位制,實際上電晶體最底層它就顯示的是一個機器語言二進位制,大概是這麼一個情況,大家可以這麼理解。

然後我們現在說的幾奈米這事,實際上是由臺積電的創始人張仲謀提出來的,他提出來的那個東西就是柵極的寬度。也就是說,所謂晶片的製程奈米數,就是柵極中間大閘的寬度。

行業內人大家都知道,這個東西就是一個數字。因為從7奈米往上這個事大概還是成立的。14奈米的肯定它的效能稍微比12奈米的要差一點,12奈米肯定是要比7奈米要差一點,大概這麼一個情況,它還是能解釋得通。

但是7奈米以下,柵極的寬度越來越小的時候,出現一個大的問題,就叫電子隧穿效應。

這個效應就是說,由於寬度太小,電子依然能夠大量從中間閘門這穿過去,就形成了這樣的一個電子隧穿效應。

因為按理說這應該是顯示0的時候,它依然在電子穿過去的話,它在中間的部分摩擦它就產生了大量的熱量,這就是電子隧穿發熱的這麼一個過程,就是電晶體的這樣的特性。

所以說很多人在做結構上的調整,比如說實際上的5奈米跟7奈米之間很多的時候並不是一個結構上的多麼顛覆式的變化,像三星討巧,他做的5奈米,他就把柵極應該是平行,結果把中間這個地方等於變成一個類三角的形狀,所以中間這個地方變窄了,那就是5奈米了,但它底下的寬度沒有變化,要形成一個梯形面,或者說一面是直線,一面是梯形面,大概這麼一個方式,儘可能的減少電子隧穿的效應。

當然華為怎麼設計的,我沒有研究我不好去說,但是整個過程幾乎類似。

2

所以我們說現在剛剛臺積電出年報以後,為什麼所有的分析師都不看好,甚至臺積電的前景都被很多分析師往下壓,就在這裡了。

分析師有一個特別重要的觀點,就是認為3奈米其實是臺積電能實現的生產製造盈虧的平衡點。

行業內的人基本認同,奈米數概念是張忠謀為了忽悠市場提出來的,這種東西總是有一個點是可以到盡頭的,這個盡頭的點大家認為是3奈米。

因為3奈米再往下電子隧穿發熱效應非常明顯,3奈米目前為止,高通是在今年下半年才去做測試,他現在也沒有做,他應該用的5奈米做的,現在的8gen3類似是4奈米的技術。

有個概念要說清,3奈米5奈米7奈米還是正常的一個變化,中間的6奈米和4奈米其實都是結構的最佳化,不是說正兒八經他就用4奈米的光波或者5、6奈米的鐳射。沒有這樣的鐳射,光刻機依然是深紫外的光,一個穩定的光源,沒有說把鐳射調到7奈米或者調到5奈米,沒有這個概念。

它依然是深紫外的光源,只是說它可以達到能光刻7奈米、5奈米的柵極寬度水平而已。

現在看,對於臺積電來說,兩奈米肯定是電子隧穿效應非常明顯,發熱控制不住,他們據說換了一個非常新的架構,但這個架構現在的測試也是不好的。

而3奈米就出現一個良品率只有40%多一點,剩餘50%多是沒法做良品的。然後蘋果是它目前為止3奈米晶片的唯一的買家,蘋果給它的條件是它只為那些良品的晶片付費。

我們作為資本市場的資料的分析者,我們對於臺積電上一個年度,尤其是第四季度,披露3奈米的晶片銷售收入增長的這樣的一個狀態,我們是持懷疑態度的。

包括國際上所有的分析師對這件事都是持懷疑態度的。大家認為臺積電是將給予蘋果的價格乘以了所有生產出來的3奈米晶片的數量達成這樣一個值,但其實這裡面有50%多,這個蘋果是不掏錢的,它其實沒有拿到收入的。

3

只有那40%多蘋果是掏錢的。從這個角度來看的話,3奈米它一定是賠錢的一個狀態,它現在硬推2奈米,讓蘋果明年成為2奈米的唯一的使用者,蘋果的條件依然是我只為那些良品率達標的晶片付費,不達標它依然不付費。

這就產生一個問題,臺積電這兩年在低奈米數上投了大量的研發精力和大量的錢,他現在的客戶只有蘋果一家3奈米,可能下半年會出現高通,但是高通也很雞賊,它現在依然在測試。它主要是想讓蘋果趟出3奈米的良品率爬坡的這條線以後,它來介入,它不想這麼早介入,高通也是比較雞賊的,它是一個比較成熟的企業。

這個樣子來看,對於臺積電來說它現在很難受,它的低奈米數的市場受衝擊非常大,現在的情況非常不好,因為它的盈虧平衡點遲遲達不到。

但是它的高奈米數,就是我們說的14奈米、28奈米這種成熟奈米數的晶片,按理說應該是市場主流,他這兩年放任了國內的這些晶片廠商的崛起,他也沒有做相關的限制。

其實臺積電是阿斯麥的股東之一,他是有辦法的,但他沒有做,他認為中低端讓大陸這邊來做,高階他自己來做就行了,他吃高階的市場。

結果現在的問題是3奈米以下的晶片“不好吃”,所以形成了現在一個非常麻煩的局面。

所以我標題寫的就是“2奈米很可能成為臺積電的滑鐵盧”,這個事真的可能不是開玩笑,行業內所有人都這麼看。因為臺積電現在沒有辦法解決電子隧穿效應,這個東西非常麻煩,有可能他會用3年到5年的時間,或者說是在我們的半導體在理論上有一個飛躍式突破,才可能去處理完。

或者說換了新的這個裝置和新的這種工藝,但是換新的裝置和新的工藝的話,意味著臺積電現在100多億美元投資的這幾條產線就徹底報廢,對他來講他是沒法想象的。

所以這個事情非常糾結,對他依然說是非常糾結。

這也是為什麼3月份開始,他要在國內在成熟的製程上面要打價格戰,他要開始搶市場,不然的話他一季報還湊合,因為畢竟消化的是去年的訂單。二季報以後怎麼辦?現在是個大問題。

而且iPhone15裡面嵌的這顆3奈米的晶片發熱極其嚴重,說明3奈米其實沒有解決發熱問題,在結構上沒有一個很好的辦法解決,目前為止是這麼一個情況。

作 者 | 張津京

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