國立台灣大學 NTU、美國麻省理工學院 MIT與 TSMC 台積電聯手，成功研發新興物料取代「矽」，有能力實現 1nm 以下制程技術，為半導體領域帶來新出路，該項研究已登上 Nature 國際期刊。

據了解，現時半導體技術採用「矽」作為主要材料，但發展至 3~5 nm 節點已接近極限，半導體界認為「二維材料」 (2D atomic channels) 將會是取代「矽」的新興半導體最佳出路，但一直因為高電阻問題未能再進一步。

NTU、MIT 與 TSMC 於 2019 年開始合作，首先 MIT 研究團隊成功在「二維材料」中加入半金屬「鉍」(Bi)，大幅降低電阻性令晶片電流得以提高，TSMC 研究團隊再改進「鉍」沉積制程，NTU 研究團隊再成功運用氦離子束微影系統 Helium-ion beam lithography，將元件通道縮減至 nm 級別，成功取得了半導體的新突破。

全球半導體產能緊張，基本上所有晶片都出現缺貨，不過這次影響更大了，Realtek 最近向合作伙伴透露由於晶片缺貨關係，所有晶片訂單交付週期被延長 32 週，即要下單後 8 個月才能到貨，主機板廠與 PC 廠首當其衝，可能會導致全球主機板、PC 產品出現嚴重缺貨。

據了解，Realtek 瑞昱電子在 Ethernet 晶片、Wi-Fi 晶片、Bluetooth 晶片及 Audio 晶片市場非常龐大，佔 PC 週邊晶片市佔超過 7 成，這些看似不太重要的晶片，蟹仔晶片缺貨將嚴重影響到整個 PC 產業鏈，全球 PC、主機板廠商都為找網絡晶片、音效晶片而麻惱。

不能否認，Intel 制程命名相較 TSMC、SAMSUNG 都更為嚴謹，就連光刻機龍頭 ASML 都表明，從技術指標來說 Intel 的 7nm 制程規格相等於 TSMC、SAMSUNG 的 5nm 制程，但從市場推廣來說卻非常不利，市場傳言 Intel 正考放棄以節點名的方式，以迎合行業慣例。

現時，Intel 正量產 10nm 行動 / 伺服器處理器，其電晶體密度高達 100.76MTr/mm²，其實遠超過 TSMC 7nm HPC 的 66.7MTr/mm²、TSMC 7nm FF+ 的 96.5MTr/mm² 及 SAMSUNG 7nm 的 96.5MTr/mm²，但使用制程節點來命名做法對於 Intel 來說相當不利。

據消息人仕指出，Intel 正考慮修改制程命名方式，不再使用制程節點作命名的做法以迎命行業慣例，其中一個原因是 Intel 未來將會接代工訂單，如果再使用舊有命名方式做營銷會非常被動。

Intel 執行長 Pat Gelsinger 於 24 日清晨舉辦了「Intel Unleashed: Engineering the Future」視像直播，宣佈 IDM 2.0 (Integrated Device Manufacturing) 計劃，未來不僅會擴大使用第三方晶圓代工廠，同時亦會成為晶圓代工廠，計畫投資約 200 億美元，在美國亞利桑那州建立兩座新晶圓廠，目標是成為美國和歐洲當地晶圓代工產能的主要供應商，現時已得悉 SiFive 已與 Intel 晶圓事業群IFS 達成協議，可以期待未來由 Intel 生產 7nm RISC-V 晶片面世。

Intel 執行長 Pat Gelsinger 上任後推出了 IDM 2.0 計劃，Intel 未來仍會保持大多數晶片均由自家生產，這一關鍵優勢是可實現產品最佳化、提高經濟效益和供貨彈性，現時 Intel 7nm 進展順利更積極使用 EUV 技術將可重新架構並簡化流程，預期今年第 2 季為其首款 7 nm 產品、代號 Meteor Lake 的運算晶片完成流片。

此外，Intel 將會擴大與第三方晶圓代工廠合作，計劃將通訊及網絡晶片、晶片組、繪圖核心交給第三方代工，此舉將提供更佳的彈性和規模，並且最強化 Intel 產品藍圖的成本、效能、時程和供貨。

TSMC 18 日於 ISSCC 2021 大會上透露了更多 TSMC 制程工藝的進展，據執行官 Mark Liu 指出 TSMC 3nm 制程技術進度超出預期，預期將會提前至 2021 年下半年正式試產、2022 年正式量產。

據了解，無論是 TSMC 或是 SAMSUNG，半導體制程均已推進至 3nm 級別，技術研發基本上已完成，剩下來是產能和良率問題了，但 2nm 制程將會是 TSMC 的重大挑戰，因為 SAMSUNG 提早在 3nm 制程中導入 GAA 環繞閘極工藝，TSMC 做法則比較保守，選擇在 2nm 制程才導入 GAA 環繞閘極工藝，所以 2nm 對 TSMC 來說將會是一次重要的技術世代。

與 5nm 制程相比， TSMC 3nm 的電晶體管密度提升70%，時脈提升 11% 或者功耗降低 27%，表現相當出色。