但台积电的胜利可能不是永远的，根据《韩国经济》杂志报道，三星现在已经向3nm制程迈出了第一步，他们已经攻克了3nm和1nm工艺所使用全能门（GAA）技术。三星的3nm工艺会使用GAA技术，而不是现在的FinFET，新的技术可以让芯片面积减少35%，功耗下降约50%，与5nm FinFET工艺相比，同样功耗情况下性能提升33%。

其实在一年前三星就开展了在3nm GAA工艺的工作，当时他们的目标是2021年实现量产，真是雄心勃勃，三星目标是要在2030年成为世界第一的半导体制作商。

GAA全能门与FinFET的不同之处在于，GAA设计围绕着通道的四个面周围有栅极，从而确保了减少漏电压并且改善了对通道的控制，这是缩小工艺节点时的基本步骤，使用更高效的晶体管设计，再加上更小的节点尺寸，和5nm FinFET工艺相比能实现更好的能耗比。

台积电2019年及2020年资本支出提升至140～150亿美元，用于增加7纳米产能及加速5纳米产能建置。苹果2019年推出的iPhone 11系列手机的销售情况优于预期，加上2020年上半年将推出低价版iPhone SE2并搭载A13处理器，所以苹果对台积电7纳米的晶圆代工需求仍然很高。

随著各国将在2020年大面积开通5G网络，苹果2020年推出的iPhone 12将支持5G。供应链消息显示，苹果预估推出四款iPhone 12，包括搭载5.4寸及6.1寸OLED面板的两款iPhone 12、搭载6.1寸OLED面板的iPhone 12 Pro还有搭载6.7寸OLED面板的iPhone Pro Max，其中，iPhone 12 Pro/Pro Max会搭载3镜头及ToF。

苹果iPhone 12系列将全部搭载A14处理器，采用台积电5纳米制程打造。台积电的5纳米目前已进入试产阶段，2020年上半年进入量产，苹果及华为海思是首批两大客户。苹果看好支持5G的iPhone 12将带动iPhone 7/8等旧机用户的强劲换机需求，预估出货量将在1亿部以上，并且，苹果已包下台积电三分之二的5纳米产能，将于2020年第二季底开始量产。

iPhone 12系列将全数搭载高通5G通讯基带X55。高通X55是现在唯一同步支援Sub-6GHz及mmWave的5G通讯基带，苹果将依各国5G的开通情况，而搭载仅支援Sub-6GHz的5G基带或同时支援Sub-6GHz及mmWave（毫米波）的5G基带，在苹果的强劲需求带动下，高通已开始大举扩张2020年7纳米产能。

据anandtech报道，台积电在IEEE IEDM会议上分享了其最新的5nm工艺的一些最新成果。台积电表示，相比于初代7nm工艺，全新的5nm EUV工艺晶体管密度能提升约1.84倍，运算速度可提升15%，或者在同样晶体管密度下功耗降低30%。目前，5nm EUV的平均良率已经达到80%，峰值更是能够达到90%以上。新的5nm工艺已经进行试生产，计划于2020年上半年投入量产。

根据之前的消息，台积电5nm工艺投产初期每月能生产五万片晶圆，后面会逐步增加到七万片，未来不排除能上八万片的产能。市场需求超乎预期，因应客户对先进支持工艺的大量需求，台积电10月份宣布大幅调升资本支出140到150亿美元，比年初的计划增加了40亿美元，其中25亿用在5nm生产线上，另外15亿用在7nm上用来增加产能。

实际落地产品上，最早的应该是苹果的A14处理器以及华为的麒麟1000，搭载这两款处理器的产品应该会在明年秋季亮相，而AMD的Zen 4架构处理器预计要到2021年推出。

台积电先前已经提到，5nm工艺制程已经研发完毕，进入风险试产阶段，预计最快明年第一季度量产，良品率已经达到50%，投产初期每月能生产五万片晶圆，后面会逐步增加到七万片，未来不排除能上八万片的产能。市场需求超乎预期，因应客户对先进支持工艺的大量需求，台积电10月份宣布大幅调升资本支出140到150亿美元，比年初的计划增加了40亿美元，其中25亿用在5nm生产线上，另外15亿用在7nm上用来增加产能。

据台积电表示，相比于初代7nm工艺，全新的5nm工艺晶体管密度能提升1.8倍，运算速度可提升15%，或者在同样晶体管密度下功耗降低30%。现在苹果A14和海思麒麟1000处理器已经流片成功，随着工艺的成熟，5nm的良品率会不断提高，最终明年7月份会进入大规模量产阶段，明年苹果的iPhone 12、华为Mate 40等旗舰手机会用上5nm的处理器。

而AMD的Zen 4架构处理器也会使用台积电5nm工艺，预计会在2021年推出。

现台积电（TSMC）董事会已批准约66.2亿美元的资本拨款，用于建设新的晶圆厂，安装和升级具有先进技术能力和先进封装能力的设备，还有2020年第一季度的研发投入和持续资本支出。台积电董事会还批准了用于2020年上半年资本化租赁资产的资本拨款约1.061亿美元。

此外，台积电还透露了在日本设立全资子公司以向客户提供工程服务支持的计划。台积电董事会还批准了2019年第三季度的每股新台币2.50元现金股息，第三季度财报显示该公司第三季度净利润同比增长13.5％和51.4％，至新台币1010.7亿元（33.2亿美元），每股收益达到新台币3.90元（0.62美元）。

台积电（TSMC）2020年的资本支出将与修订后的2019年资本支出计划相似，这家纯晶圆代工厂今年将其资本支出修改为创纪录的14150亿美元，以应对其下游客户加速5G部署从而导致对7nm和5nm芯片的需求不断增长的情况。

台积电公司首席执行官魏哲家表示，台积电已经进行了5nm制程工艺的风险试产。5nm将使用比现在7nm EUV更多的EUV掩膜层数，并有望在2020年上半年实现量产。

台积电的7nm制程已经进入第二年的商业化生产。由于对该工艺的需求涉及从移动，HPC到IoT设备的广泛应用，因此台积电（TSMC）预计今年7nm工艺技术将占今年晶圆总收入的25％以上，并且这一比例到2020年将进一步攀升。

台积电在前些天的第三季度财务报告会议上面宣布将今年的开支由原本的100亿美元提升至140~150亿美元，增加的开支有很大部分将投资于生产设备上面，5nm将使用比现在7nm EUV更多的EUV掩膜层数，在生产流程上会更加复杂。目前台积电的Fab 15正在使用N7+也就是7nm EUV生产晶圆，而Fab 18正在计划于明年第二季度开始使用N5工艺开启大规模量产。

今年第一、二季度的时候，台积电进行了5nm的风险试产，而同时他们的7nm EUV工艺也比较顺利地进入了量产。明年苹果的A14在现在的传言中将使用台积电的5nm制程，而第二季度展开量产，这个时间点也对的上明年新iPhone的制造与发布周期。所以看上去5nm工艺在初期就会具有一个不错的产量，而台积电也认为他们在5nm上面工艺爬坡的速度将会比7nm更快一些。

相对于N7工艺，台积电的N5工艺密度提升1.8倍，达到171.3MTr/平方毫米，同功率下提升15%的性能，或者是在同性能下省30%的电，另外N5也会提供为移动端优化和为高性能端优化的两种方案。而在N5之后台积电还会继续研发一个优化版本，名为N5P。

首先他表示，7nm制程的量产已经进入到了第二年，目前已经生产了100万片12英寸的晶圆，技术已经发展到了车用的规模，是目前全球最为领先的制程技术。而5nm制程已经完成了研发，并已经为量产做好了准备，预计将于2020年急速扩大其产能。而未来台积电的研发主力方向将在3nm制程上，同时2nm制程已经开始研究了，他说每星期都可以看到团队有新的创意，让人振奋。

随后刘德音进一步表示，客户在AI和5G等方面的需求很强劲，推动半导体工艺发展的重要动力不再是微缩晶体管那么简单，在今天已经有更多的推动因素，比如3D IC、云端设计等，未来更加应该以工艺密度、运算能力为发展的指标，台积电的目的是释放半导体的创新能力。

而在谈及对半导体产业未来的思考时，刘德音说：“直到今天，摩尔定律仍然活得好好的，相信未来半导体发展的可能性，将继续在眼前展现。”他对于未来60年半导体的发展持有的是乐观态度。

台积电目前7nm制程已经满载了，此前有业界内部消息就说台积电目前7nm产品的交付时间已经从原本的2个月延长到接近6个月，说明其7nm制程真的已经到了供不应求的地步了。

台积电表示，5纳米工艺采用极紫外光微影技术，良品率也有优异的表现，与台积电前几代制程工艺相比，在相同的阶段达到了最佳的技术成熟度。台积电旗下5纳米较7纳米制程多出了1.8倍的逻辑密度，速度提升15%，拥有更好的效能功耗，支持次世代高端移动、高速运算芯片，锁定5G和人工智能市场。台积电也有十足的信心，未来7纳米客户也会陆续导入5纳米制程。

从此前的报道来看，台积电在2016年年初就已开始5纳米工艺的研发，当时台积电成熟的还是16纳米工艺，10纳米和7纳米均还未量产，最初台积电是计划在5纳米工艺上投入250亿美元。

台积电供应链指出，台积电目前在5纳米制程上已获重大突破，加上中国大陆表态不会以反制苹果作为美中贸易谈判筹码后，苹果要求台积电布建5纳米产能，明年导入量产。另外，台积电CEO魏哲家在早前的美西技术论坛时，除了宣布推出5纳米先进制程设计套件平台之外，还表示未来在3纳米工艺上也将维持领先地位。

PCGamesN的报道中指出，如果AMD使用台积电的5nm工艺的话，晶体管密度会比现在的7nm工艺提升80%，整体性能会提升15%，虽然台积电说明年上半年就能投产5nm，但是AMD已经确定使用7nm+ EUV工艺生产明年的Zen 3架构处理器了，7nm+工艺可以让晶体管密度提升20%而性能提升10%。

至于Zen 4是否会用台积电5nm工艺，如果在2021年AMD就选用5nm的话，在对抗Intel的时候AMD就会有很大的制程优势，毕竟根据Intel的线路图届时他们才开始全面转向10nm，但是5nm工艺是一个全新的节点，这意味着它不遵循7nm节点的设计规则，需要大量时间去设计芯片并进行实验。

但如果从7nm转向6nm工艺就简单得多了，虽然6nm和5nm听起来差很小，但是6nm只是7nm的工艺改进，设计方法与7nm工艺完全兼容，晶体管密度提升18%，和7nm+差不了多少（听起来像7nm++）。

实际上AMD现在应该6nm和5nm的产品都在设计中，5nm的进度良好的话倒是就直接发5nm的，而6nm的是后补备用的方案。

我们之前在《沙子做的CPU，凭什么卖那么贵？》的超能课堂文章中详细介绍过半导体芯片的制造过程，其中光刻是最重要的，决定了芯片的制程工艺，成本也是最高的一个环节，能占到制造成本的1/3左右。不过在光刻之外，半导体制造还有其他复杂的处理过程，包括蚀刻、清洗、离子注入、研磨等，北方华创生产的设备涉及蚀刻机、PVD物理气相沉积、CVD化学气相沉积、薄膜设备、清洗设备等等。

根据官方介绍，北方华创主要从事基础电子产品的研发、生产、销售和技术服务，主要产品为电子工艺装备和电子元器件，是国内主流高端电子工艺装备供应商，也是重要的高精密、高可靠电子元器件生产基地。

电子工艺装备主要产品包括半导体装备、真空装备和锂电装备三大业务领域产品，广泛应用于集成电路、半导体照明、功率器件、微机电系统、先进封装、光伏材料及电池、平板显示、真空电子、新材料、锂离子电池等领域。

电子元器件主要产品包括电阻、电容、晶体器件、微波组件、模块电源、混合集成电路等高精密电子元器件，广泛应用于精密仪器仪表、自动控制等高、精、尖特种行业领域。

今天北方华创发布了2018年年报，全年实现营收33.24亿元，同比增长49.53%，归母净利2.34亿元，同比增长86.05%；扣非归母净利0.76亿元，同比增长136.77%。目前电子工艺装备成为北方华创的营收主力，2018年营收25.21亿元，同比增长了75.7%，占比达到了75%以上。

在技术水平上，在集成电路领域已形成28纳米设备供货能力，14纳米工艺设备进入客户工艺验证阶段，12吋刻蚀机、PVD、ALD、单片退火系统以及LPCVD设备进入集成电路主流代工厂。

此外，北方华创今年初还通过大基金等渠道募集资金21亿元，主要用于新一代半导体装备研发，主要建造集成电路装备创新中心楼及购置5/7nm关键测试设备和搭建测试验证平台，开展5/7nm关键集成电路装备的研发并实现产业化应用，预计能实现年产刻蚀设备30台、 PVD装备30台、单片退火装备15台、 ALD 装备30台、立式炉装备30台、清洗装备30台；高精密电子元器件产业化扩产预计总投资24196万元，主要实现年产模块电源 5.8万台的能力。

在苹果A系列处理器代工中，三星曾经在A9处理器分到一杯羹，与台积电分享了苹果订单，不过从A10处理器开始都是台积电独家代工了，而台积电能够赢得苹果青睐也不只是因为半导体制造工艺，还跟台积电能够整合先进封装工艺有关。

在半导体制造黄金定律摩尔定律逐渐失效的情况下，单纯指望制造工艺来提高芯片集成度、降低成本不太容易了，所以先进封装技术这几年发展很快。此前台积电推出了扇出型晶圆级封装（InFO WLP）以及CoWoS封装工艺，使得芯片有更好的电气特性，能实现更高的内存带宽和低功耗运行能力，能使到移动设备有更好性能和更低功耗。

不过InFO WLP、CoWoS本质上还是2.5D封装，业界追求的一直是真3D封装，去年台积电宣布推出Wafer-on-Wafer（WoW） 封装技术，通过TSV硅穿孔技术实现了真正的3D封装，而这个封装技术主要用于未来的7nm及5nm换工艺。

虽然台积电在上周的说法会上没有明确提及他们首发的3D IC工艺是否为Wafer-on-Wafer（WoW）封装技术，但猜测起来就是这个新技术了，毕竟3D封装是2019年的热门新技术，英特尔之前推出的Foreros封装也是3D芯片封装的一种。

根据台积电的说法，他们的3D IC封装技术已经完成了技术开发，不过2021年才会量产，这个时候他们的主力工艺还是5nm EUV级别的。至于哪家客户都成为第一个吃螃蟹的，预计苹果还是最先采用台积电3D封装的公司，以往也是苹果率先使用台积电2.5D封装的，他们有这个需求，也有这个资本。