为什么说2纳米可能是台积电的滑铁卢？

^{作 者 | 张津京}

 

现在芯片的制程又成为焦点。

 

最新消息显示，台积电2纳米可能下半年上线，苹果成为首批“吃螃蟹”的企业。

 

但也有很多评论表示，台积电这么做有很大风险，最核心就是会让自己的发展遇到阻碍，甚至出现业绩的滑铁卢。

 

这究竟是怎么回事？

 

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我记得我很早的时候就跟大家讲过，芯片这么大的一个晶圆上面最小的芯片集成电路核心是晶体管，它是三个部分组成：栅极、源极和漏极。

 

源极和漏极相当于一个像管道一样的东西，栅极是中间有一个闸门，然后产生一个作用，就是电子从这管道穿过的时候，如果栅极这边通电了，卡在这它就通不过去，那么这一个晶体管显示的实际数字就是0；如果栅极打开了电子通过去了，它显示的数字是1。

 

0 1就是二进制，实际上晶体管最底层它就显示的是一个机器语言二进制，大概是这么一个情况，大家可以这么理解。

 

然后我们现在说的几纳米这事，实际上是由台积电的创始人张仲谋提出来的，他提出来的那个东西就是栅极的宽度。也就是说，所谓芯片的制程纳米数，就是栅极中间大闸的宽度。

 

行业内人大家都知道，这个东西就是一个数字。因为从7纳米往上这个事大概还是成立的。14纳米的肯定它的性能稍微比12纳米的要差一点，12纳米肯定是要比7纳米要差一点，大概这么一个情况，它还是能解释得通。

 

但是7纳米以下，栅极的宽度越来越小的时候，出现一个大的问题，就叫电子隧穿效应。

 

这个效应就是说，由于宽度太小，电子依然能够大量从中间闸门这穿过去，就形成了这样的一个电子隧穿效应。

 

因为按理说这应该是显示0的时候，它依然在电子穿过去的话，它在中间的部分摩擦它就产生了大量的热量，这就是电子隧穿发热的这么一个过程，就是晶体管的这样的特性。

 

所以说很多人在做结构上的调整，比如说实际上的5纳米跟7纳米之间很多的时候并不是一个结构上的多么颠覆式的变化，像三星讨巧，他做的5纳米，他就把栅极应该是平行，结果把中间这个地方等于变成一个类三角的形状，所以中间这个地方变窄了，那就是5纳米了，但它底下的宽度没有变化，要形成一个梯形面，或者说一面是直线，一面是梯形面，大概这么一个方式，尽可能的减少电子隧穿的效应。

 

当然华为怎么设计的，我没有研究我不好去说，但是整个过程几乎类似。

 

02

 

所以我们说现在刚刚台积电出年报以后，为什么所有的分析师都不看好，甚至台积电的前景都被很多分析师往下压，就在这里了。

 

分析师有一个特别重要的观点，就是认为3纳米其实是台积电能实现的生产制造盈亏的平衡点。

 

行业内的人基本认同，纳米数概念是张忠谋为了忽悠市场提出来的，这种东西总是有一个点是可以到尽头的，这个尽头的点大家认为是3纳米。

 

因为3纳米再往下电子隧穿发热效应非常明显，3纳米目前为止，高通是在今年下半年才去做测试，他现在也没有做，他应该用的5纳米做的，现在的8gen3类似是4纳米的技术。

 

有个概念要说清，3纳米5纳米7纳米还是正常的一个变化，中间的6纳米和4纳米其实都是结构的优化，不是说正儿八经他就用4纳米的光波或者5、6纳米的激光。没有这样的激光，光刻机依然是深紫外的光，一个稳定的光源，没有说把激光调到7纳米或者调到5纳米，没有这个概念。

 

它依然是深紫外的光源，只是说它可以达到能光刻7纳米、5纳米的栅极宽度水平而已。

 

现在看，对于台积电来说，两纳米肯定是电子隧穿效应非常明显，发热控制不住，他们据说换了一个非常新的架构，但这个架构现在的测试也是不好的。

 

而3纳米就出现一个良品率只有40%多一点，剩余50%多是没法做良品的。然后苹果是它目前为止3纳米芯片的唯一的买家，苹果给它的条件是它只为那些良品的芯片付费。

 

 

 

 

我们作为资本市场的数据的分析者，我们对于台积电上一个年度，尤其是第四季度，披露3纳米的芯片销售收入增长的这样的一个状态，我们是持怀疑态度的。

 

包括国际上所有的分析师对这件事都是持怀疑态度的。大家认为台积电是将给予苹果的价格乘以了所有生产出来的3纳米芯片的数量达成这样一个值，但其实这里面有50%多，这个苹果是不掏钱的，它其实没有拿到收入的。

 

03

 

只有那40%多苹果是掏钱的。从这个角度来看的话，3纳米它一定是赔钱的一个状态，它现在硬推2纳米，让苹果明年成为2纳米的唯一的用户，苹果的条件依然是我只为那些良品率达标的芯片付费，不达标它依然不付费。

 

这就产生一个问题，台积电这两年在低纳米数上投了大量的研发精力和大量的钱，他现在的客户只有苹果一家3纳米，可能下半年会出现高通，但是高通也很鸡贼，它现在依然在测试。它主要是想让苹果趟出3纳米的良品率爬坡的这条线以后，它来介入，它不想这么早介入，高通也是比较鸡贼的，它是一个比较成熟的企业。

 

这个样子来看，对于台积电来说它现在很难受，它的低纳米数的市场受冲击非常大，现在的情况非常不好，因为它的盈亏平衡点迟迟达不到。

 

但是它的高纳米数，就是我们说的14纳米、28纳米这种成熟纳米数的芯片，按理说应该是市场主流，他这两年放任了国内的这些芯片厂商的崛起，他也没有做相关的限制。

 

其实台积电是阿斯麦的股东之一，他是有办法的，但他没有做，他认为中低端让大陆这边来做，高端他自己来做就行了，他吃高端的市场。

 

结果现在的问题是3纳米以下的芯片“不好吃”，所以形成了现在一个非常麻烦的局面。

 

所以我标题写的就是“2纳米很可能成为台积电的滑铁卢”，这个事真的可能不是开玩笑，行业内所有人都这么看。因为台积电现在没有办法解决电子隧穿效应，这个东西非常麻烦，有可能他会用3年到5年的时间，或者说是在我们的半导体在理论上有一个飞跃式突破，才可能去处理完。

 

或者说换了新的这个设备和新的这种工艺，但是换新的设备和新的工艺的话，意味着台积电现在100多亿美元投资的这几条产线就彻底报废，对他来讲他是没法想象的。

 

所以这个事情非常纠结，对他依然说是非常纠结。

 

这也是为什么3月份开始，他要在国内在成熟的制程上面要打价格战，他要开始抢市场，不然的话他一季报还凑合，因为毕竟消化的是去年的订单。二季报以后怎么办？现在是个大问题。

 

而且iPhone15里面嵌的这颗3纳米的芯片发热极其严重，说明3纳米其实没有解决发热问题，在结构上没有一个很好的办法解决，目前为止是这么一个情况。