台积电表示到 2025 年将拥有 2 纳米技术芯片，背后底气何在？
一、前瞻性布局与持续的研发投入：这是最根本的基石
早在其他竞争对手还在为 3 纳米（3nm）制程焦头烂额之际，台积电早已将目光锁定在 2 纳米。这背后并非一时兴起，而是数十年如一日的超前战略规划和巨额研发投入的必然结果。
持续的技术演进路线图： 台积电并非一步登天，而是遵循着清晰且执行力极强的技术演进路线图。从 7nm、5nm、3nm，到如今的 2nm，每一步都经过了严谨的市场预测、技术可行性分析和资源倾斜。这种“脚踏实地，仰望星空”的风格，使得台积电始终走在行业前沿，而非追赶者。
巨额的研发资金： 摩尔定律的放缓并非技术瓶颈的终结，而是对研发投入提出了更高的要求。每一次制程的微缩，都意味着新的材料、新的设备、新的工艺流程的开发，这些都需要天文数字般的资金支持。台积电多年来持续将营收的很大一部分投入到研发中，这笔“烧钱”的投资，换来了其在先进制程领域无可匹敌的护城河。
人才的积累与培养： 顶尖的研发成果离不开顶尖的人才。台积电在全球范围内招募和培养最优秀的工程师和科学家，他们不仅是技术的执行者，更是创新的驱动者。这种长期的人才战略，保证了台积电拥有源源不断的创新动力。
二、领先的 EUV 光刻技术应用：这是“点石成金”的关键
2 纳米制程的实现，离不开极紫外光刻（EUV）技术的进一步成熟和广泛应用。台积电在这方面同样是先行者和领导者。
EUV 的核心地位： EUV 技术是突破物理极限，实现更精细线路的关键。它能够以更短的波长（13.5 纳米）进行光刻，从而制造出更小、更密集的晶体管。
台积电的 EUV 战略： 台积电是 ASML EUV 光刻机的最大客户，并且是最早大规模应用 EUV 技术的晶圆厂。他们不仅购买了大量的 EUV 设备，更重要的是，他们与 ASML 紧密合作，共同解决 EUV 技术在实际生产中遇到的各种挑战，例如光源效率、掩模质量、光刻胶性能等。这种深度合作，使得台积电能够比其他竞争对手更早、更稳定地掌握 EUV 的应用精髓。
对 EUV 的“精益求精”： 仅仅拥有 EUV 设备是不够的，关键在于如何将其发挥到极致。台积电在 EUV 的多重曝光、工艺优化、良率提升等方面积累了丰富的经验，这使得他们在 2 纳米制程中能够更自信地依赖 EUV 技术。
三、成熟的 GAA（GateAllAround）晶体管结构：这是性能提升的“秘密武器”
为了克服 FinFET（鳍式场效应晶体管）在 3 纳米及以下制程中遇到的栅极控制能力下降的问题，行业普遍转向了 GAA（GateAllAround）晶体管结构。台积电在 GAA 技术的研发和应用上，同样展现了其过人的实力。
GAA 的优势： GAA 结构将栅极从 FinFET 的三面环绕，升级为四面全方位环绕晶体管的沟道，极大地增强了栅极对沟道的控制能力。这意味着更低的漏电、更高的驱动电流，从而带来更快的速度和更低的功耗。
台积电的 GAA 布局： 台积电早在多年前就开始布局 GAA 技术，并经历了多个迭代和优化。他们不仅开发了 Nanosheet (纳米片) GAA 结构，还不断探索新的 GAA 变体，以适应不同应用场景的需求。
与客户的协同设计： 台积电并非孤军奋战，他们与包括苹果、高通、英伟达在内的全球顶级芯片设计公司紧密合作。通过提供先进的制程技术和设计服务，台积电能够与客户一起，将 GAA 结构的优势最大化地体现在最终的芯片产品上。这种“你中有我，我中有你”的合作模式，是其技术成功的催化剂。
四、强大的良率控制与生产管理能力：这是“量产”的硬通货
技术再先进，如果无法实现大规模、高良率的生产，也只是“纸上谈兵”。台积电在这方面拥有行业顶尖的实力。
“制造”的艺术： 半导体制造是一个极其复杂的系统工程，涉及成千上万个工艺步骤，每一个环节都可能影响最终的良率。台积电通过精细化的流程管理、严格的质量控制体系、以及数据驱动的工艺优化，不断提升其在每个制程节点上的良率。
“经验”的复利效应： 随着制程的不断微缩，良率的提升难度呈指数级增长。台积电多年来积累的丰富制造经验，让他们能够更有效地识别和解决生产中出现的问题。这种“经验”的复利效应，是其他新进入者难以比拟的。
供应链的掌控： 除了内部的生产能力，台积电还对整个供应链拥有强大的掌控力。他们与设备供应商、材料供应商保持着紧密的合作关系，确保关键物料和设备的稳定供应，这为 2 纳米的量产奠定了坚实的基础。
五、客户的高度信任与锁定：这是“护城河”的深度
最关键的一点，台积电的底气很大程度上来自于其客户的绝对信任和高度锁定。
“唯一选择”的地位： 对于那些追求最先进计算能力的科技巨头而言，台积电几乎是“唯一选择”。他们的产品迭代、市场竞争力，都高度依赖于台积电提供的最前沿制程技术。
早期设计与风险共担： 在新一代制程技术尚未成熟时，台积电就已经开始与关键客户合作，进行早期设计和验证。这种“风险共担”的模式，既帮助客户提前规划产品蓝图，也为台积电的制程研发提供了宝贵的反馈，形成了一个正向循环。
“生态系统”的粘性： 台积电围绕其先进的制程技术，建立了一个强大的生态系统，包括设计工具、IP 库、封装测试等，与客户形成了深度绑定的合作关系。这种生态系统的粘性，使得客户很难轻易转向其他代工厂。
总结：
台积电之所以能够信心满满地宣称 2025 年实现 2 纳米技术的量产，并非偶然，而是其 前瞻性布局、巨额研发投入、领先的 EUV 技术应用、成熟的 GAA 晶体管结构、强大的良率控制以及客户的高度信任 等多方面优势共同作用的结果。这就像一场高精尖的“炼金术”，台积电凭借其深厚的技术功底、严谨的工艺流程和超凡的执行力，正一步步将理论变为现实，持续巩固其在半导体制造领域的领导者地位。2 纳米的征程，是台积电实力的一次集中展现，也是半导体行业持续进步的缩影。
网友意见
To maintain and strengthen TSMC’s technology leadership, the Company plans to continue investing heavily in R&D. For advanced CMOS logic, the Company’s 3nm and 2nm CMOS nodes continue to progress in the pipeline. In addition, the Company’s reinforced exploratory R&D work is focused on beyond-2nm node and on areas such as 3D transistors, new memory and low-R interconnect, which are on track to establish a solid foundation to feed into technology platforms.[1]
以上一段是摘自台积电官网的未来研发计划，从这段描述中可以看出，台积电剑指2nm，甚至更先进的工艺。在逼近物理极限的情况下，新工艺研发的难度以及人力和资金的投入，也是呈指数级攀升。在如此艰难的背景下，台积电的底气何在？我认为有如下三点：
当前的先进工艺节点只是商业代号，而非Gate Length或Half-Pitch
如果有人问芯片工艺的中的7nm、5nm指什么？那么我相信很多人都能给出答案--晶体管导电沟道的长度或者栅极宽度，并且很多人也知道，当前的7nm、5nm只是等效工艺节点，而非真正的沟长或者栅宽。
如果进一步问一下这个问题，当前5nm工艺真正的导电沟长或者栅宽是多少呢？恐怕很多人回答不出来了。不卖关子了，IEEE给出的半导体工艺road map数据是比较可信的，从下图中我们可以看到不同时间对应的工艺节点，而这表里对当前工艺节点的英文描述则非常有意思，它没有用“technology nodes”而是用Logic industry "Node Range" Labeling。
一个Labeling可以说准确的表达了工艺命名的现状。
所以从上表中，我们可以看到，5nm工艺节点的Gate Lenght为18nm、3nm为16nm、2.1nm为14nm、1.5nm/1.0nm/0.7nm则均为12nm。在十几纳米的尺度短沟道效应可以用多种手段来克服，而量子隧穿效应并不明显，所以说，台积电说自己在2030年将拥有1nm Labeling的芯片，我也完全相信。
事实上，从集成电路发明以来，工艺节点的定义也在不断发生变化，从最初的Gate Length到现在，几乎抛弃了各种真实参数Gate Length/Half Pitch/Fin Pitch等。虽然当前的工艺命名背离了真实的工艺，但对于台积电、三星等商业公司来说，显然从工艺命名上获得了巨大的商业上的利益和成功。
此为底气一。
雄厚的资金及资源加持
半导体产业链各个环节是非常紧密的，而现阶段全球的半导体巨头也组成了一个巨大的利益共同体。
台积电拥有最先进的EUV光刻机
工欲善其事必先利其器，光刻机作为半导体制造中最重要的设备，拥有与否则决定了一家Fab的工艺上限。
一台最先进的EUV光刻机价值近10亿，而研发EUV光刻机的投入更是天文数字。除了ASML，制造光刻机还有两家公司--尼康和佳能，但这两家都因为投入太高而放弃研发。
EUV光线的能量、破坏性极高，制程的所有零件、材料，样样挑战人类工艺的极限。例如，因为空气分子会干扰EUV光线，生产过程得在真空环境。而且，机械的动作得精确到误差仅以皮秒（兆分之一秒）计。「如果我们交不出EUV的话，摩尔定律就会从此停止，」ASML总裁暨执行长温彼得（Peter Wennink）说。因此，五年前，才会出现让ASML声名大噪的惊天交易--英特尔、台积电、三星等彼此竞争的三大巨头，竟联袂投资ASML41亿、8.38亿、5.03亿欧元。[2]
反过来，台积电也从ASML可以订购到EUV光刻机，进行新工艺的研发和产能的扩充。
台积电拥有最有钱的客户
但说到TSMC每一代最先的工艺，总少不了一位特殊的客户，那就是苹果。
5nm，3nm甚至是2nm技术都是由苹果和台积电在共同研发，因此苹果在台积电先进工艺的产能拥有牢不可破的地位，将会独占业界最先进的工艺一段时间，吃尽制程红利。同时苹果也是台积电最大的客户，去年为台积电贡献了782.8 亿人民币的营收。
此为底气二。
2025年？三星也可以！
在今年10月份的三星代工论坛2021大会上，三星披露了最新的工艺进展和路线图。三星代工市场策略高级副总裁MoonSoo Kang透露，2GAP工艺会在2025年量产。随着FinFet晶体管结构潜力被挖掘殆尽，未来3nm和2nm将采用GAA晶体管以及2.5D/3D堆叠技术，以实现更好的沟道控制的同时降低功耗。
新技术则为三星台积电的底气三。
为什么要追求先进工艺？
制程工艺的提升，可以带来更高的晶体管密度、更强的性能以及更低的功耗。
我们再回归到工艺制程的原始定义，即芯片7nm，5nm工艺中的7nm，指的是晶体管导电沟道的长度，通常也认为是晶体管的栅极宽度。
那么这个Gate的宽窄为什么会影响性能和功耗呢?先说性能，性能好意味着在一定的时间干更多的事，在处理器里就是更多的运算，我们可以当半导体晶体管每次0/1变化就算一次运算，那么那个红色Gate越宽，两个绿色电极就越远，导致他们直接连通一次的时间就会越长。这就好比一个人在10分钟里做25m往返跑的次数肯定比50m往返跑的次数多一样。所以Gate越小，晶体管一次状态变化的所需时间就会越短，单位时间的工作次数就会越多，一堆晶体管单位时间可做的运算自然就更多，所以性能更好。
再说说功耗。Gate是通过加电压帮助两个绿色电极通电的，而Gate越宽，就需要更高的电压才能导通两极，Gate越窄，导通就更容易，所需的电压也就越低。
而做芯片则是性能，功耗，面积和成本的平衡艺术。如果制程工艺的提升能让芯片在这几方面都更进一步，那么在工艺上投入大量的研发资则是可以理解的。
所以综合以上几个原因，台积电作为半导体制造环节的巨头，2025年量产2nm是有底气的。在摩尔定律放缓的今天，More Moore、More than Moore、Beyond CMOS等新概念层出不穷，为摩尔定律续命。在未来十年，半导体工艺制程依然有相当大的提升空间，所以关于半导体是夕阳产业的论调可以休矣！
参考
很多人都忘记了，TSMC 将EUV光源250W 突破到了350W这件事了，意味着什么 ? 各位可以去看看有什么帮助...
高光源通过掩模版，再透过一系列镜片排列组成的物镜补偿光学误差，最终精确无误的投射在曝光台上的晶圆表面，精度需要达到纳米级别...
高光源可以提高距离，聚焦就更小，聚焦要小光源就要强....350W 这还不是ASML的专利，是TSMC自行攻破的
这就是TSMC底气...只有TSMC所拥有.....
ASML标准机就是250W....要做到更小就做不了....
台积电3nm工艺进度超前 EUV工艺获突破：直奔1nm (baidu.com)
刘德音提到，台积电已经EUV光源技术获得突破，功率可达350W，不仅能支持5nm工艺，甚至未来可以用于1nm工艺...
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