台积电将引领人类跨入3nm芯片时代

我们知道，微电子行业和半导体行业的进步，共同促进了人类智能芯片的蓬勃发展。而芯片的性能，如效率、能耗等，很大程度上取决于制造的工艺和芯片的制程。我们知道，微电子半导体行业，一直遵守摩尔定律。何所谓摩尔定律呢？这个定律可以告诉人们，当产品的价格不变时，每隔18~24个月，单位集成电路IC上可容纳的元器件数目就会增加一倍，性能和性价比也会随之提高一倍。

当人们对芯片的加工技术达到65nm的时候，继续使用以空气为介质的“干式”微影技术，已经很难获得突破。于是，在2002年，半导体行业神一般的摩尔定律突然不灵了，如果摩尔定律失效，这将意味着人类的信息技术发展可能会陷入停滞。

然而，在2002年的一次微影技术研讨会上，有一位低调的中国科学家，提出了颠覆性的芯片技术方法，让芯片制造打开了另一扇大门。该项技术，与干式工艺不同，利用水作为介质，进行浸润式微影光刻，实现了整整两倍的芯片解析度提升。这项技术的提出，让整个芯片工艺一下子前进2~3代。更有优势的是，这项新工艺比传统工艺的造价更为低廉、且操作简便。

这位中国科学家就是出生于1942年的林本坚，台积电原研发副总经理，2018年未来科学大奖“数学与计算机科学奖”获得者。他的浸润式光刻技术的发明，影响全球整个半导体产业进程的推进，成为全球芯片行业的领航者。不仅如此，他的发明，也让业界的摩尔定律起死回生，人们再次看到半导体行业发展的希望。

于是，从全球量产第一代45纳米芯片开始，业界不断优化进步，推出40纳米、32纳米、28纳米、20纳米、16纳米、14纳米、10纳米以及今年刚公布的7纳米芯片，这些都是依靠浸润式技术创造的。今年全球7nm芯片的推出，让华为的麒麟980芯片、苹果A12、高通骁龙8150等大获成功。从智能手机市场的不错表现，就能看出，7nm芯片的巨大威力。据悉，世界第一大芯片代工厂，台积电，将会用200亿美元作为启动资金，依然基于浸润式技术，建设世界第一个3nm级别的晶圆加工厂，这让芯片行业再次陷入沸腾的状态，人类即将跨入3nm芯片的时代。

我们是否了解这个独步全球的“微影浸润式技术”呢？通俗的讲，这项技术主要是将一个集成了各种管和线的电路系统植入到微小晶片上。如今的光影微刻技术，已经发展到一个头发横截面大小的半导体，可以装下20735个SRAM（一种存储单元）。

林本坚，为何会成为2018年未来科学大奖“数学与计算机科学奖”的唯一获得者呢？

据不完全统计，从2006年开始至今，世界所有高端芯片，包括我们在用的手机里的核心芯片、以及正在推出的人工智能芯片、5G芯片和比特币挖矿芯片，全都是浸润式光刻技术制造出来的。林本坚是世界上第一个提出这项核心科技的科学家，这项技术对未来芯片行业的发展，具有世界级的决定性作用。获得未来科学大奖，当之无愧。

当浸润式光刻技术提出后，世界知名芯片加工厂商，如台积电，三星和因特尔等，分别投入较大资金，推进该项技术。有林本坚支持的台积电，似乎具有超强动力，一举拿下全球一半以上的业务。

如今，台积电已经发展成为全球第一大芯片代加工企业，且冠军地位很难被撼动。根据之前台积电发布的2018年第三季度财报可知，该季度台积电的营收达到人民币约588亿元，换句话说，台积电平均每天可以收入6.5亿元。2018年上半年，台积电的全球市场份额达到56%，并且台积电已经拿下了华为、高通、联发科、NVIDIA以及苹果等公司的大量芯片订单。根据相关报道，苹果公司2019年的A13也将由台积电代工生产。据预测，台积电的全球市场份额，将有望在2019年超过60%。

另一方面，原本拥有苹果芯片加工订单的三星，被台积电夺走A10、A11、 A12业务后，似乎绝地反弹，不断增大技术投资和研发，目前三星的代工规模也在不断扩大。三星的芯片加工市场份额，已经由去年的14%提高至今年的25%，上升78.6%。并且，2018年三星全年的芯片代工收入，预计会达到100亿美元，比去年的46亿美元增加117%。三星已经成为芯片代加工行业的第二大企业。因特尔在市场的竞争下，目前还在10nm左右的制程上徘徊，目前还不能撼动台积电和三星的领先地位。

芯片加工行业，技术已经推进到7nm，未来能否进一步实现3nm乃至1nm，台积电还能否继续保持领先地位，我们拭目以待。