5G芯片大战 台积电成为四方角力背后的重要推手
电子发烧友网报道（文/章鹰）近日，5G智能手机和5G芯片掀开大战。不管是使用骁龙865芯片的小米，还是使用麒麟990 5G芯片的华为，5G快速上量背后是台积电代工5G芯片的身影。从7nm到6nm, 乃至未来的5nm和3nm制程，台积电都有了全盘的规划。
2月25日上午，小米CEO雷军在微博上宣布，小米10 Pro发布并开放购买后的12天，现货加上全款预订已接近10万台，非常惊人。
2月24日，华为5G智能折叠屏手机MateXs在西班牙巴塞罗那发布，2月26日中午10点开启线上预售。华为商城上现实369233人预约。在疫情还没有散去的当下，5G手机掀起了节后复工的第一个线上销售高点。
不管是使用骁龙865芯片的小米，还是使用麒麟990 5G芯片的华为，5G快速上量背后都是台积电代工5G芯片的身影。
2月26日下午2点，紫光展锐发布的5G Soc虎贲T7520也是采用台积电最新在第一季度量产的6nm工艺。我们来梳理一下，台积电是如何卡准5G芯片上市前布局的时机。
5G芯片对三大特性的要求，7nm制程工艺爆单
台积电中国区业务发展副总经理陈平博士对媒体表示，5G配置于AI等大数据技术，将在今后的数年内带来很多新的应用，产生新的生活模式、生产模式和商业模式。5G需要的是高性能的芯片。5G芯片产品和先进工艺是密不可分的。
图：台积电中国业务发展副总经理 陈平
5G的三大指标来看，超宽带、低时延、海量连接，这些如果我们把它转化成工艺的语言，就是高速、低功耗、高集成，能够同时满足这三大指标的工艺，就是我们现在所说的先进供应，5G的产品和先进工艺是密不可分的。
在过去的十几年里头，摩尔定律在微缩的方面遇到了一些技术上的困难和瓶颈，在最近十年，在全球科学家、工程师的努力下，取得了重大突破，主要集中三个方面：1、新材料（HK MG材料）；2、新的晶体管架构（Fin-FET），也就是鳍形场效应管；3、新光刻技术上，EUV的出现打开了光刻技术上瓶颈。
以7nm为例，台积电2017年上半年推出，在2018年4月宣布7nm工艺生产线投入量产，在同年10月完成了7nmEUV流片。陈平表示，7nm技术是采用了新材料和新的晶体管架构， 相对于之前的16nm技术节点，7nm在速度上提升了40%，功耗降低了65%以上，在单位集成晶体管个数上，提高了3.3倍。7nm的诞生对于5G技术正是应运而生，因为5G技术需要的高密度、低功耗和高集成。台积电7nm制程良率、产能配置在业界领先。
据台积电财报显示，2019年第四季度实现合并营收约新台币3172.4亿元，同比增长9.5%、环比增长8.3%；7nm制程出货占台积电2019年第四季晶圆销售金额的35%；10nm制程出货占全季晶圆销售金额的1%；16nm制程出货占全季晶圆销售金额的20%。总体而言，先进制程（包含16nm及更先进制程）的营收达到全季晶圆销售金额的56%，较上一季度的51%有所成长。
2019年，台积电在7nm基础上结合了EUV的技术，创造了一个新的工艺节点，叫6nm，是7nm工艺的延伸和扩展。6nm工艺也有EUV极紫外光刻技术，相比7nm+(N7+)增加了一个极紫外光刻层，同时相比7nm(N7)可将晶体管密度提升18％，而且设计规则完全兼容7nm(N7)，便于升级迁移，降低成本。
先进制程工艺的三大关键要素
陈平博士表示，6nm制程，在逻辑密度比较7nm有20%以上的改善，在生态环境上， 6nm和7nm是兼容的，所以很多在7nm上已经设计的IP也可以复用，上市时间更快。据台湾方面的消息，6nm工艺制程技术将在2020年第一季度投产，若这样推测，紫光展锐虎贲T7520产品，最快的量产时间是2020年第四季度。
2020年，6nm工艺成为热门选项，为全球很多客户选用。陈平指出，2020年，台积电5nm工艺将会推出，在第二季度进入量产。据业者消息，下半年台积电5nm接单已满，除了苹果新一代A14应用处理器，还包括华为海思新款5G规格麒麟手机芯片，以及高通5G数据机芯片X60及新一代Snapdragon 875手机芯片。
关于先进工艺方向，陈平指出有三个关键因素：第一、传统的工艺萎缩，台积电今年要推出5nm，在今后要推出3nm、2nm，我们会沿着摩尔定律的方向继续前行。第二、3D异构集成，用不同的工艺技术做成的芯片，通过先进的封装技术整合在一起。第三、软硬件的共同优化，包括设计与工艺的共同优化，三轴一起发展，未来芯片工艺发展大有前景。
台积电先前曾公开强调，旗下5nm效能已超越三星的3nm；与7nm相较，晶体管密度多1.8倍，速度增快15％，功耗省30％，同时也是全球第一家提供5nm晶圆代工服务的晶圆厂。