根據(jù)臺灣經(jīng)濟日報報道，近日臺積電在2nm研發(fā)上取得重大突破，目前已找到路徑，將切入全環(huán)柵場效應晶體管GAA，這是臺積電繼從鰭式場效應晶體管FinFET技術(shù)取得全球領先地位之后，向另一全新的技術(shù)節(jié)點邁進。

相比于臺積電在2nm制程才切入GAA，其競爭對手三星則早在2年前其揭露3nm技術(shù)工藝時，就宣布從FinFET轉(zhuǎn)向GAA。

GAA-EFT相當于FinFET的改良版

如果說FinEFT是平面式晶體管架構(gòu)的繼承者，那么GAA就相當于FinFET的改良版。

在FinEFT提出之前，根據(jù)摩爾定律，芯片的工藝節(jié)點制程的極限將是35nm。為此，美國國防高級研究計劃局（DARPA）啟動了一個名為“25nm開關”的計劃，致力于提升芯片容納集體管數(shù)目的上限，加州大學伯克利分校教授胡正明與其團隊加入了這一計劃，試圖攻破制程難題。

使用平面式晶體管架構(gòu)最大的障礙在于隨著組件尺寸逐漸變小，當晶體管處于“關閉”狀態(tài)時，電子容易流過柵極。于是，胡正明團隊提出在硅基底上方垂直布設細傳導通道，控制電子流動，這一架構(gòu)的外觀如同魚鰭，故被稱之為鰭式場效應晶體管。

1999年，胡正明團隊發(fā)布了第一款45nm的FinEFT晶體管，且性能優(yōu)良。

胡正明教授預測，該晶體管器件能夠使工藝節(jié)點繼續(xù)發(fā)展到20nm以下，這一預測已經(jīng)得到驗證，并且，依托FinEFT技術(shù)，芯片工藝節(jié)點制程已經(jīng)發(fā)展到5nm甚至3nm。

 

與此同時，隨著工藝節(jié)點制程發(fā)展到3nm，晶體管溝道進一步縮短，這時會發(fā)生量子遂穿效應。為再一次突破極限，新的工藝技術(shù)GAA-EFT誕生了。

盡管GAA概念的提出要比FinEFT早10年左右，不過GAA相當于FinEFT的改進版，在3nm工藝節(jié)點遇到障礙的三星就已從FinFET工藝轉(zhuǎn)入到GAA，如今臺積電也將加入GAA的隊伍中。無論是三星還是臺積電，都將新工藝指向了GAA。

臺積電為何在2nm才計劃切入GAA工藝？

相比于三星，臺積電切入GAA工藝較晚，雖然這與臺積電本身FinFET的巨大成功有一定的關系，但可能更多的原因在于若采用新的工藝，從決定采用到最終實現(xiàn)量產(chǎn)，需要耗費較長的時間周期。

 

當年第一個采用FinEFT工藝并實現(xiàn)量產(chǎn)規(guī)模的公司英特爾，就花了十年的時間才量產(chǎn)。相比FinEFT而言，GAA相對上一代工藝的變化并不太大，但從實驗室到商業(yè)化量產(chǎn)，依然需要一定的周期。

同時，臺積電也曾表示，3nm沿用FinEFT技術(shù)，主要是考量客戶在導入5nm制程的設計也能用在3nm制程中，無需面臨需要重新設計產(chǎn)品的問題，臺積電可以保持自身的成本競爭力，獲得更多的客戶訂單。

從這一層面看，在3nm采取FinEFT、在2nm才計劃切入GAA的臺積電，或許更能贏得市場青睞。

6月營收環(huán)比大增，研發(fā)與量產(chǎn)的良性循環(huán) 

臺積電在2nm切入GAA，同樣可能存在資金的考慮。

觀察臺積電近三年的研發(fā)費用，其每年的研發(fā)費用占據(jù)營收費用的8%~9%，其營收逐年增加，研發(fā)費用也隨之增多。

盡管不少人認為，臺積電失去華為訂單將面臨營收風險，但根據(jù)臺積電官網(wǎng)7月10日消息，臺積電6月凈收入約為1208.8億元新臺幣（折合287.54億元人民幣），較2019年6月增長了40.8%。這是自1999年來，臺積電月度營收首次超過1200億新臺幣，創(chuàng)下歷史新高。

此次營收大增的主要原因，可能是臺積電為蘋果A14處理器大規(guī)模量產(chǎn)，A14處理器由臺積電獨家代工，采用的是5nm工藝。

就臺積電目前在營收上取得的成績而言，臺積電在研發(fā)上的投入將持續(xù)增多，這也就意味著，臺積電將有更多的資金投入到2nm技術(shù)的研發(fā)，持續(xù)營收與研發(fā)的良性循環(huán)。

在同其他企業(yè)競爭的過程中，臺積電始終保持自己的節(jié)奏，做出相對穩(wěn)妥的決定，此次計劃2nm導入GAA，是否會延續(xù)臺積電在FinFET的成功？

本文參考來源：

https://money.udn.com/money/story/5612/4696424

https://www.tsmc.com/tsmcdotcom/PRListingNewsAction.do?action=detail&language=E&newsid=PGHKHKPGTH

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