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作者 | 姚震
来源 | OFweek电子工程
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近日，据报道，芯片代工商台积电将于本周五（1月26日）在台湾南部科学工业园区(STSP)开工建设新的5nm工厂，台积电董事长张忠谋将亲自主持动土典礼，这也将成为全球第一座5nm工厂。与此同时，三星电子最近也与IBM开始展开合作，欲共同打造5nm新工艺，与台积电一争高低。
台积电连连发力 精准布局
2018年1月10日，台积电公布了2017年第四季度营收数据与整年营收状况，财报显示，第四季度其营收为92.1亿美元，同比增长5.9%，较2017年第三季度增长10.1%。而台积电2017年总营收为330.6亿美元，同比增长3.1%。
据了解，2017年第四季度，台积电10nm制程出货量占第四季度销售金额的25%；16nm和20nm的出货量占整年销售金额的20%。整体来看，台积电2017年主要营收则来源于20nm、16nm以及10nm制程工艺。
同时，台积电公司财务长兼副总经理何丽梅表示，台积电在2017年第四季度营收成长还来源于自行动装置的重要新产品的推出，以及来自加密货币挖矿运算的持续需求。可以预料的是，在2018年，加密货币运算的需求将更为强劲。
2017年，比特币迎来了爆发式的增长，从年初的1000美元，最高涨到2万美元，全世界都为之震动。无数巨资的砸入下，导致比特币市场乱象丛生，随着部分国家的干预，比特币市场已经渐渐稳定下来。但即使如此，台积电在2017年第三季度中，仅凭加密货币挖矿领域便获得了4万亿美元的营收。
当然，台积电的布局远非如此，在2017年市场刚刚适应10nm工艺不久，2018年便直接发力5nm工艺，同时最近台积电的7nm工艺已经获得了50多家客户的订单，其中不乏有高通、苹果以及海思等大客户。而这些布局则让同行的英特尔以及三星电子压力倍增，这不，三星无奈只能与IBM携手共同研发5nm工艺，欲与台积电平分市场。要知道，2017年中，英特尔由于发布10nm工艺较晚的原因，错失市场良机，即使在10nm工艺远超三星电子与台积电的情况下，也只能落得个“有力无处使”的下场。
三星联手IBM欲与台积电一争高低
三星与IBM合作的关系已非一朝一夕，早在2007年，他们双方便携手一起研发过32nm制程工艺。2016年，两者更是共同推出新款非易失“通用型”磁性随机访问存储器(简称MRAM)，欲直接取代DRAM。可以明显感觉到，三星很多技术突破中都有IBM的影子。
目前市面上最先进的工艺应属于英特尔的10nm工艺，至于7nm工艺台积电和三星仍在生产中，甚至有人说7nm工艺将成为目前工艺的极限，当然此说法也并非空穴来风。部分业者认为随着晶体管尺寸的缩小，凹槽的宽度不断减小，在一定尺寸范围内，量子的隧穿效应开始起作用，也就是电子会有几率从“墙壁”的一侧突然出现在“墙壁”另一侧，意味着不加电压，源级和漏级是互通的，晶体管失去了开关作用，其实跟漏电差不多。在7nm这样小的尺寸下，受“量子力学”的影响越来越大。那么，既然7nm工艺被认为是目前的物理极限，5nm工艺又是怎么回事呢？
据业者表示，5nm工艺如果想要实现，那么就必须要改变传统的硅半导体行业的垂直堆叠架构，而目前研究团队正在进行将硅纳米层进行水平堆叠的实验，如果实验成功，那么5nm芯片生产只是时间问题。
对于外界的各种疑问，半导体制造公司VLSL Research首席执行官Dan Hutcheson曾表示，FinFET是目前10nm处理器常用的晶体管，用在7nm工艺上应该也没有问题，但如果要用在5nm工艺上，恐怕不行。
事实上，对于台积电与三星电子来说，5nm工艺或将成为两者决战的决胜点。至于英特尔，两者或许都没放在眼中，毕竟据英特尔官方消息称，英特尔欲在2020年左右推出7nm工艺，这比台积电与三星电子计划的时间还要晚一年多，至此来看，英特尔“牙膏厂”的名声也是直接被坐实了。
中国芯又将何时突围？
在半导体市场上，三星电子、台积电以及英特尔等巨头战的热火朝天，国内的厂商却只能默默观战，偶尔分得一杯“残羹”，看着有些凄凉，但这就是目前国内的实况。事实上，国内半导体厂商这几年也没少发力，并购重组也都玩得不亦乐乎，可是就是得不到真正的技术，这让国内厂商也有些泄气。
众所周知，中芯国际是国内最大的半导体公司，但是最新工艺也仅仅是28nm，虽然目前已在研究14nm和10工艺，但是想要正式商用、量产还差的远。而国内另一大半导体企业华力微电子，自从挖了联电的团队后，便开始“闭门造车”，至今未传出新的进展。
在2017年10月，中芯国际传来喜讯，梁孟松将担任中芯国际联合首席CEO，带领公司的研发部门。梁孟松是何人？要知道，现年65岁的梁孟松，曾先后担任过台积电研发处处长以及三星研发副总经理，目前的FinFET技术，也是梁孟松的强项之一，台积电曾表示，“梁孟松深入参与台积电公司FinFET的制程研发，并为相关专利发明人。”
梁孟松在三星电子任职期间，使得三星电子与台积电技术差距急速缩短，这也使得梁孟松任职到期时，三星电子极力挽留。而随着梁孟松进入中心国际挑起研发大梁，可以预料的是，中心国际制程工艺开发的速度将大幅度提升。另一方面，随着5nm工艺制造难度的增加，台积电以及三星电子等巨头研发所耗费的时间势必会增加不少，这也为中芯国际弯道超车提供了一定的机遇。
