臺積電,擴產2nm

半導體行業觀察
02-25

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來源:內容來自半導體行業觀察綜合,謝謝。

半導體供應鏈去年底曾傳出,臺積電2nm試產良率超過6成,比預期佳,2025年如期量產。一位自稱臺積電員工的網友在社羣平臺指出,臺積電正在擴大2納米產能,目標是月產超過10萬片。

本報此前披露,臺積電的2nm首度採納米片(Nanosheet)架構,比目前3納米的鰭式場效電晶體(FinFET)製程技術門檻更高、更復雜;目前正在竹科寶山第一座廠展開風險性試產,待良率達量產水準,會將量產經驗複製到高雄首座廠量產。

臺積電不透露試產良率多少,僅強調目前2納米進展順利,2025年如期量產,屆時將會是業界最領先的技術。半導體供應鏈則傳出,臺積電2納米試產良率超過6成,比預期佳。

近日則傳出,臺積電2納米月產能預計年底爲5萬片,若進展順利可望達到8萬片。對於上述傳聞,1位自稱是臺積電員工的網友Dr. Kim在社羣平臺X上PO文稱,此訊息屬實,並稱:“我們正在擴大2納米的產能,目標是每月生產超過10萬片”。

2nm,巔峯之爭

除了臺積電,三星和Intel也都在2nm上發力。

據知名分析機構 TechInsights 稱,英特爾的 18A 可以提供更高的性能,而臺積電的 N2 可能會提供更高的晶體管密度。TechInsights 分析師認爲,臺積電的 N2 提供了 313 MTr/mm2的高密度 (HD) 標準單元晶體管密度,遠遠超過英特爾 18A (238 MTr/mm2) 和三星 SF2/SF3P (231 MTr/mm2) 的 HD 單元密度。雖然這些信息與18A、N2 和 N3 的 SRAM 單元大小以及臺積電對 N2 和 N3 的預期大致相符,但仍有一些事項需要注意。

首先,這僅涉及 HD 標準單元。幾乎所有依賴尖端節點的現代高性能處理器都使用高密度 (HD)、高性能 (HP) 和低功耗 (LP) 標準單元的混合體,更不用說像臺積電的 FinFlex 和 NanoFlex 這樣的功能了。

其次,目前尚不清楚英特爾和臺積電的 HP 和 LP 標準單元如何比較。雖然可以合理地假設 N2 在晶體管密度方面領先,但其領先優勢可能不如 HD 標準單元那麼大。第三,在 IEDM 活動上發表的論文中,英特爾和臺積電都披露了其下一代 18A 和 N2 製造工藝相對於其前代工藝的性能、功率和晶體管密度優勢。不過,目前還沒有辦法將這兩種製造技術進行正面比較。

在性能方面,TechInsights 認爲英特爾的 18A 將領先於臺積電的 N2 和三星的 SF2(以前稱爲 SF3P)。然而,TechInsights 使用了一種有爭議的方法來比較即將推出的節點的性能,因爲它使用臺積電的 N16FF 和三星的 14nm 工藝技術作爲基準,然後添加兩家公司宣佈的節點到節點性能改進來做出預測。雖然這可能是一個估計值,但它可能並不完全準確。

另一方面,英特爾專注於製造高性能處理器,因此 18A 可以針對性能和功率效率進行量身定製,而不是 HD 晶體管密度。歸根結底,18A 支持背面供電網絡 PowerVia,使用該網絡的芯片可能比不支持此功能的臺積電 N2 具有性能和晶體管密度優勢。然而,這並不意味着每個 18A 芯片都會使用 PowerVia。

談到功耗,TechInsights 分析師推測基於 N2 的芯片將比基於 SF2 的類似 IC 消耗更少的電量,因爲近年來臺積電在功耗效率方面一直處於領先地位。至於英特爾,這還有待觀察,但至少 18A 將在這方面提供優勢。

另一個被廣泛流傳的數字是,臺積電2nm工藝的每片晶圓售價將達到3萬美元。

TechInsights 提供全球領先的半導體成本和價格模型。在 3nm 投入生產之前,我們預計每片晶圓的成本低於 20,000 美元,一些客戶聯繫我們,堅稱 3nm 的價格爲每片晶圓 20,000 至 25,000 美元。3nm 投入生產後,我們能夠對臺積電的財務狀況進行專有取證,並確定我們是正確的,批量價格低於每片晶圓 20,000 美元,差數千美元。

從 3nm 晶圓每片不到 20,000 美元的價格到 2nm 晶圓每片 30,000 美元的價格,意味着價格上漲了 1.5 倍以上,密度也提高了 1.15 倍,晶體管成本大幅增加,這引發了一個問題:誰會支付這筆費用?我們的價格估計是每片不到 30,000 美元。還有報道稱,蘋果通常是臺積電每個節點的主要客戶,可能會因爲價格原因放棄最初的 2nm 使用,儘管我們也聽到了反對的聲音。

此次討論的另一個要素是,臺積電的大批量晶圓價格比小批量晶圓價格低很多,因此在任何討論中都需要考慮批量。總體而言,我們認爲 30,000 美元高於平均到大批量的定價。

如果臺積電將 2nm 晶圓的價格定爲每片 30,000 美元,他們將給客戶帶來很大壓力,迫使他們轉向英特爾和三星獲取 2nm 級晶圓供應。

參考鏈接

https://www.tomshardware.com/tech-industry/intels-18a-and-tsmcs-n2-process-nodes-compared-intel-is-faster-but-tsmc-is-denser

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