台积电2奈米 建厂计划启动

台积电晶圆厂建厂计划　图／路透

新竹科学园区宝山二期扩建计划环评过关，晶圆代工龙头台积电为2奈米量身打造的Fab 20晶圆厂投资计划正式启动，近期将展开土地取得程序，2022年上半年开始进行建厂作业。台积电Fab 20晶圆厂位于研发晶圆厂旁，共将兴建4期厂房，预计2024年开始进入量产，将是台积电首座导入全新世代的奈米层片（nanosheet）架构2奈米制程的超大型晶圆厂（GigaFab）。

包括台积电、英特尔、三星晶圆代工等半导体大厂现阶段先进制程所采用的鳍式场效电晶体（FinFET）架构，都是依赖前台积电技术长、现为美国柏克莱大学教授胡正明发明的FinFET技术所开展。原本FinFET架构推出是为了解决漏电问题，但随着制程推进至3奈米，短通道效应让微缩难度大增，且产生控制漏电的物理极限问题，所以三星在3奈米导入环绕闸极（GAA）电晶体架构，英特尔及台积电则在2奈米跨入GAA架构。

台积电正在研发中的GAA架构2奈米制程，采用全新世代的奈米层片技术。FinFET结构是利用垂直立体设计，架构看起来像是鱼鳍而有此称呼，此一改变让闸极跟鳍（Fin）能接触的面积增加，在制程微缩时可降低漏电问题，但制程微缩让空间愈小，鳍的垂直设计遇到很大的空间上的挑战，所以将鳍由垂直转为水平就成为奈米层片GAA架构，而且制程继续微缩就会成为所谓的奈米线（Nanowire）GAA架构。

台积电2奈米研发进度符合预期，随着宝山二期扩建计划环评过关，台积电随即进入土地取得程序，预期2022年可开始动工兴建。设备业者指出，台积电为2奈米制程量身打造的Fab 20超大型晶圆厂，将分为4期厂房逐步动工，前2期厂房预估会在2023年下半年完工并展开装机作业，2024年下半年可望进入量产阶段，2奈米4期厂房全部完工量产时程约落在2025～2026年，总月产能将逾10万片规模。

台积电在技术论坛指出，对于3奈米之后更先进技术，台积电在奈米层片装置方面取得重大突破，提供短通道控制，为在低电压下实现良好效能提供了机会，期望能够将奈米层片效能提高超过10％以上。同时，台积电还创建一种将金属与2D材料结合的新方法，改善了接触阻力和为缩小元件尺寸的最小接触长度，低温传输过程及原子级薄膜面间和通道材料，将为未来的2D电子产品铺路。至于1D碳奈米管电晶体方面也取得进步，在制作高品质、超薄介电系统方面有突破性进展。