摘要：就说2018年前后那波7nm节点的风险生产吧，Intel当时押注了DUV光刻机，结果良率一直卡壳，量产进度拖了又拖。

2025年第二季度全球晶圆代工厂的财报一出来，台积电直接成了行业里的“显眼包”。

营收涨得比同行平均水平快不少，市场份额也冲到了70%，这成绩放在半导体圈子里，真没几家能比。

我平时总关注半导体行业的动态，发现这些年先进逻辑工艺的关键岔路口，台积电还真没走错过。

就说2018年前后那波7nm节点的风险生产吧，Intel当时押注了DUV光刻机，结果良率一直卡壳，量产进度拖了又拖。

说实话，我当时就觉得Intel这选择有点保守，虽说DUV是老技术，但EUV那会儿已经显露出成本和良率的优势了。

反观台积电，干脆利落地切换到EUV，成本降下来了，良率还更高。

等Intel花了三年总算把良率问题解决，市场早被台积电占满了，就这一步，Intel直接丢了先进工艺的领先位置。

7nm的竞争刚落定，3nm的较量又紧接着开了场。

这次三星想抢首发，直接上了更先进的GAA晶体管，2022年二季度就宣布量产，当时不少人都觉得三星要赢。

结果呢？2024年一季度，三星3nm的良率问题被曝了出来，性能也没达到预期，量产根本稳不住。

我觉得三星当时太想抢风头了，没算透GAA技术的成熟度，这步走得急了点。

而台积电没跟风换架构，接着用FinFET，靠材料和工艺创新提性能、加密度，反倒先实现了稳定量产。

这场能分到百亿级商机的较量，其实2018年就有苗头，那年5月三星就说3nm要上GAA，可当时7nm都没量产，3nm技术还在预研阶段，IBM前一年才刚在GAA研发上有突破，FinFET的升级技术也还在学术讨论阶段。

三家企业要在没多少数据支撑的情况下，提前五年做几百亿美元的决定，这压力可不是一般大。

很多人都好奇，台积电怎么每次在技术岔路口都能踩准点？本来我以为是运气好，后来查了些行业资料才发现，人家工艺研发部门搭了套数字孪生系统。

简单说就是在电脑里模拟各种材料和工艺的组合，一个个算清楚性能能提多少、良率有啥风险。

有这套量化评估系统在，台积电不用瞎赌，而是“算好了再动手”，在科技和商业竞争里，这思路确实稳。

这套数字孪生的核心，其实是EDA软件里一个特殊分支，TCAD仿真软件。

别被名字唬住，它就是帮半导体厂搞工艺和器件研发的工具。

半导体制造里的薄膜、刻蚀、光刻这些步骤，还有晶体管里的量子约束、弹道输运这些复杂物理效应，都被它总结成数学方程，用数值方法算出来。

老实讲，这玩意儿是真能省事儿，不用反复做昂贵又费时间的实体实验，靠仿真就能试错。

国际上有个半导体技术路线图的数据，说TCAD能让研发周期少三分之一还多，流片成本直接砍一半。

而且在FinFET、GAA这些先进工艺里，TCAD对器件结构优化的贡献能超七成，说它决定工艺先进度和良率，一点不夸张。

全球做TCAD的就那么几家，长期被美国的新思科技和芯师电子垄断。

新思科技是做先进节点的老大，3nm、2nm还有FinFET、GAA这些复杂器件的仿真，业界都认它是“黄金标准”；芯师电子则在功率器件、GaN和SiC这些化合物半导体上更厉害。

不过2011年后也有新玩家进来，奥地利的GlobalTCAD是把维也纳工业大学的前沿仿真技术商业化了，中国的苏州培风图南更有意思，能对标新思科技，还搞出了虚拟晶圆厂工具Emulator，算是给咱们自己的半导体产业留了个口子。

聊完国际上的玩家，咱再把目光拉回国内，中国半导体这几年的处境其实挺不容易。

这些年咱们在芯片设计环节确实起来了，靠市场和人才优势占了不少份额，但制造环节一直是短板，以前投入不够多。

今年5月更麻烦，美国商务部突然对新思科技、楷登电子、西门子这三家EDA巨头下了禁令，卖给中国大陆客户的工具得提前申请许可，还没缓冲期。

这对成熟工艺的企业影响不大，可搞先进制程的企业，等于突然断了关键软件的供应，太被动了。

好在咱们也没坐以待毙。

国家层面，集成电路产业投资基金早就调整了方向，不像第一期只盯着扩产能，现在更看重产业链协同，要把“设备-制造”的联动做起来。

企业层面也有突破，比如华大九天，今年8月官宣了“存储全流程EDA解决方案”，硬是突破了传统设计模式的瓶颈，以前搞超大规模Flash和DRAM存储芯片，总被海量阵列、复杂信号处理卡住，现在这套方案能满足密度、性能和交付效率的要求，算是在存储芯片领域撕开了个口子。

对咱们正在补制造短板的半导体产业来说，TCAD的作用可不只是前面说的那些。

首先是能绕开部分限制，咱们现在拿不到最先进的EUV光刻机，有了TCAD就能在现有工艺上挖潜力，把技术优化到极致，提升产品性能；其次是能加速技术积累，靠仿真就能搞懂国际先进技术的物理本质，不用自己摸黑试错，能省不少时间，为自主创新打基础；最后还能帮设计公司和代工厂协同，国内的Fabless（设计公司）能通过代工厂给的TCAD仿真模型做设计，减少多项目晶圆流片失败的风险，这对整个产业链效率提升太重要了。

说实话，TCAD这东西看着是软件，其实是连接工艺理论和生产实践、器件物理和电路设计的桥梁。

它不是生产线上直接造芯片的机器，却是告诉这些机器怎么干活的“大脑”，是半导体制造的基石。

3nm之争已经证明，TCAD早就从辅助工具变成了战略胜负手。

接下来到2nm制程，要用到CFET（互补场效应管），还得解决三维异质集成和量子效应耦合的新问题，TCAD的重要性只会更高。

很显然，先进制程的竞争不是短跑，是马拉松。

谁能把TCAD用得更明白，优化工艺、缩短研发周期，谁就能在下一代竞争中占先机。

对咱们中国半导体产业来说，TCAD不只是破局的工具，更是追上国际水平的关键。

接下来就看咱们能不能在这上面持续发力，把主动权握在自己手里了。

来源：法之生活一点号