3nm争夺战正式开打

昨天，台湾主管部门宣布，台积电3nm工厂环评正式通过，这个总投资规模约200亿美元的项目进入了一个新阶段。

对于3nm晶圆厂来说，除了技术研发之外，它对水电的消耗也不容忽视，特别是在大量使用EUV工艺之后，我们之前在介绍EUV光刻机时就提到过这个问题，由于EUV极其耗电，因为13.5nm的紫外光容易被吸收，导致转换效率非常低，据说只有0.02%，目前ASML的EUV光刻机输出功率是250W，工作一天就要耗电3万度，所以晶圆厂耗电量极其惊人，台积电公布的2016社会责任报告中提到耗电量总计88.5亿度。

除了耗电之外，晶圆厂在制造芯片的过程中还需要大量水源，大型晶圆厂每日用水量高达5万吨，尽管现在已经做到了80%以上的循环用水，但是总量依然惊人，所以建设半导体晶圆厂对环境方面的压力还是很大的，工艺越先进，问题就越明显。

台积电公司总裁魏哲家在月初曾表示，3纳米的技术也都已经到位，一切就等环评通过。联想到三星在早前宣布3nm提速，可以肯定地说，3nm竞争正式开打。

首先看台积电，他们的3nm晶圆厂坐落在台湾南科园区，占地28公顷，位置紧邻台积电的5nm工厂。今年8月中旬台湾环保部门已经通过了“台南科学园区二期基地开发暨原一期基地变更计画环差案”初审，昨天环差案通过审查，台积电将于2020年9月自南科管理局取得用地后，随即动土展开3纳米新厂兴建作业。

根据台积电的资料，他们的3nm项目投资超过6000亿新台币，约为194亿美元或者1347亿人民币，2020年开始建厂，2021年完成设备安装，预计2022年底到2023年初量产。

再看三星，他们在晶圆代工方面的野心昭然若揭。

该公司晶圆代工业务负责人Eun Seung Jung 日前在国际电子元件会议（IEDM）表示，三星已完成3 纳米制程技术的性能验证，正在进一步完善制程技术，目标是预计2020 年大规模量产，这时程也将超前台积电2022 年正式量产3 纳米制程技术。

全球晶圆代工市场，目前台积电一家独大，占全球晶圆代工市场约60% 市占率。不仅营收远超其他厂商，且最先进的7 纳米制程节点，几乎垄断所有芯片代工订单。据台积电表示，2018 年制造了50 多个7 纳米芯片，2019 年还有100 多个7 纳米及加强版7 纳米+ 制程订单。竞争对手三星要在7 纳米制程节点追赶台积电难度很高，所以将目光放在更先进的3 纳米制程节点。

根据三星的规划，他们将在3nm上用上GAA技术，而他们研发的产品叫做MBCFET(多桥通道场效应管)，按照九月份的时候的报道，这个技术正在使用纳米层设备开发之中。

所谓GAAE/GAAP (3nm Gate-All-Around Early/Plus)Gate-All-Around就是环绕栅极，相比于现在的FinFET Tri-Gate三栅极设计，将重新设计晶体管底层结构，克服当前技术的物理、性能极限，增强栅极控制，性能大大提升。对本土的晶圆厂来说，要追逐先进制程，那就需要花费更多的精力和时间了。