台积电3nm技术有序推进，2nm将转向GAA晶体管

晶圆代工龙头台积电报喜！董事长刘德音近日受邀于2021年国际固态电路会议（ISSCC 2021）开场线上专题演说时指出，台积电3纳米制程依计划推进，甚至比预期还超前了一些，3纳米及未来主要制程节点将如期推出并进入生产。台积电3纳米制程预计今年下半年试产，明年下半年进入量产。

刘德音在演说时虽未透露3纳米进度会超前多少，但此一消息仍令市场感到振奋。

刘德音董事长以「释放创新未来（Unleashing the Future of Innovation）」为演说主题，指出半导体制程微缩脚步并未减缓，摩尔定律仍然有效，台积电3纳米比预期进度超前，至于2纳米之后的电晶体架构将转向环绕闸极（GAA）的纳片（nano-sheet）架构，而极紫外光（EUV）技术可支援到1纳米。

刘德音指出，半导体整合每踏出成功的一步，都需要付出愈来愈多的努力，而半导体技术刚推出时，虽然只有少数人采用，但是最后成果会是由大众享受，「台积电制程及制造能力可以让世界上多数人受益」。

台积电2020年推出5纳米制程并进入量产，与7纳米相较，逻辑密度提升1.83倍，运算速度增加13％，运算功耗下降21％。台积电预计2022年推出3奈米制程，与5纳米相较逻辑密度提升1.7倍，运算速度提升11％且运算功耗可减少27％。

刘德音也提及EUV微影技术的重要性与日俱增，他指出，EUV虽突破芯片尺寸限制，能使用较少层数的光罩，但产量仍是问题。相较于过去采用的浸润式微影技术，EUV的功耗明显提高，为此台积电已在350W激光光源技术上获得突破，可支援5纳米量产，甚至能支援到更先进的1纳米制程节点。

台积电基于量产上的考量，5纳米及3纳米仍然采用鳍式场效电晶体（FinFET）架构，但在材料创新上有所突破，在5纳米制程导入高迁移率通道（HMC）电晶体，将锗（Ge）整合到电晶体的鳍片（fin）当中，导线也采用新一代的钴及钌等材料来持续挑战技术限制。至于2纳米之后，台积电将转向采用GAA的纳米片架构，提供比FinFET架构更多的静电控制，改善芯片整体功耗。

台积电日前宣布将在日本成立研发中心扩展3D IC材料研究，刘德音也提及台积电在新材料上的技术创新，包括六方氮化硼（hBN）已接近实现量产，与台湾学界团队合作成功以大面积晶圆尺寸生长单晶氮化硼等。他也指出，系统整合是半导体未来发展方向，Chiplet（小芯片）是能让技术朝向正确方向发展的关键，而台积电的SoIC先进封装技术可实现3D芯片堆叠。