台积电对未来几年有坚实的计划，但代工厂的制造技术设计周期却越来越长。为了满足其所有客户的需求，台积电不得不继续提供其制造工艺的半节点、增强和专业版本。
台积电在过去 20 年左右的成功很大程度上取决于其能够提供一种新的制造技术，每年都会改进 PPA（功率、性能、面积），并每 18 至 24 个月推出一个全新的节点，同时保持可预测的高水平产量。
然而，随着现代制造工艺的复杂性达到前所未有的水平，在保持可预测的产量和简单的设计原则的同时保持创新步伐变得越来越困难。
有了台积电的N3 节点，N5（5 纳米级）爬坡和 N3（3 纳米级）爬坡之间的差距将增加到 2.5 年左右，这可能会给代工厂的主要客户苹果带来一些挑战。好消息是，N3 的后续产品 N3E 似乎提前到来了。同时，N2的节奏将延长至三年左右，这在很大程度上意味着台积电节点发展战略的重大转变。
引入改进的 3nm 节点
台积电的 N3 将在 N5 的基础上实现全节点改进，包括提高 10% ~ 15% 的性能、降低 25% ~ 30% 的功率以及高达 1.7 倍的逻辑晶体管密度。为此，它将使用超过 14 个极紫外 (EUV) 光刻层（N5 使用多达 14 个，预计 N3 将使用更多），并将为深紫外光刻 (DUV) 层引入某些新的设计规则。
台积电将在下半年开始使用其 N3 节点增加芯片的生产，并将在 2023 年初向一个（或多个）客户交付第一批商用芯片，届时它将获得第一笔 N3 收入。
虽然台积电的 N3 工艺技术专为高性能计算（台积电用来描述 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等应用的术语）和智能手机而设计，但有证据表明该节点具有相当狭窄的工艺窗口，这将使芯片开发人员难以达到所需的规格。这是一个问题，因为它增加了收益时间并最终降低了利润率。
为了解决这个问题，台积电开发了 N3E 版本的技术，该技术 扩大了工艺窗口并提供了对 N5 的改进。
“N3E 将进一步扩展我们的 N3 系列，提高性能、功率和良率，” 台积电首席执行官 CC Wei表示。最初，台积电计划在 N3 面世大约一年后（即 2023 年第三季度）开始使用 N3E 进行大批量制造（HVM），但最近几个月有传言称，台积电将 N3E 的 HVM 时间提前了约四分之一，原因是好于预期的试生产运行。
在最近的电话会议中，台积电确认 N3E 的进展提前，并正在考虑使用该技术进行量产，但没有详细说明具体计划。“我们的 N3E 成绩相当不错，”台积电负责人表示。“进展比我们的计划提前了。到目前为止，我仍然没有非常可靠的数据可以与您分享我们可以拉动多少个月。但是，它在我们的计划中。”
芯片开发人员有自己的设计时间表，他们不可能都能够利用早期的 N3E 爬坡，因为他们的芯片也必须通过所有的预生产迭代。尽管如此，N3E 的进展好于预期总体上是一个好兆头，特别是考虑到台积电的 N3 系列将不得不为该行业服务相当长一段时间。
预计 2026 年出现2nm芯片
事实上，到 2025 年底，N3 及其进化迭代仍将是台积电的领先产品，因为该公司的 N2（2 纳米级）时间表看起来相当保守。
台积电在 2020 年 8 月首次谈及 N2 时，并未透露有关技术（目前我们知道它采用栅极环绕 [GAA] 晶体管结构）或其时间表的许多细节，但表示将建立一个位于台湾新竹县宝山附近的全新工厂，用于该节点（一些消息来源称此新工厂为 Fab 20）。
台积电预计在 2024 年底开始使用其 N2 技术进行风险生产，然后在 2025 年底启动 HVM，这意味着 2022 年第三季度的初始 N3 量产与 2025 年第四季度的初始 N2 量产之间的差距约为三年。“到目前为止，我们在 N2 方面的进展正在走上正轨，”魏哲家说，“2024年底，N2将进入风险生产；2025年，它将投产，可能接近年底。那是我们的日程安排。”
考虑到现代芯片的生产周期，我们可以肯定地说，台积电制造的第一批 N2 芯片将在 2026 年初到达消费设备。但也许台积电关于 N2 和 Fab 20 的公开披露过于保守。华兴证券的分析师似乎对 Fab 20 的准备情况比台积电更乐观，这可能表明如果制造工艺满足其性能、功率和良率，代工厂可以将 N2 HVM 时间缩短四分之一。
“我们还看到台积电在 Fab 20（新竹）的 N2 扩建计划更加清晰，”华兴证券分析师 认为“根据台积电计划，预计工具搬入将于 2022 年底开始，然后在 2024 年末与英特尔合作进行风险生产，而苹果公司则是该工艺的主要客户。”
更多 N3 次迭代
今年，台积电需要领先制造工艺的客户将使用该公司的 N4 技术，该技术属于 N5 系列（与 N5、N5P、N4P 和 N4X 一起）。从本质上讲，这意味着 N5 节点将连续三年成为台积电最先进的产品。
N3 节点还必须为台积电的客户再服务三年（2023 年、2024 年、2025 年），因此我们将看到这个过程的多次迭代。到目前为止，台积电已经正式确认了 N3E 和 N3X（这是另一种类似于 N4X的以性能为导向的制造技术 ，主要针对 CPU 和数据中心 ASIC），但我们预计更多 N3 衍生节点将在 2024 年至 2025 年解决主流 SoC的制造问题。
在代工方面，台积电将在相当长一段时间内保持领先于竞争对手，因为预计英特尔在 2025 年之前不会对其 IFS 专用产能进行大量投资，而三星代工在领先产能方面传统上落后于台积电，并且更倾向于优先考虑其母公司和战略客户（例如高通）。但正式的制程技术领先地位是台积电工程师必须通过 N3 保持的，考虑到英特尔和三星的激进程度，这将是一件不容易的事情。
「文章来源：半导体行业观察（编译自anandtech）」
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