2nm戰場,好戲來了

Ofweek維科網
04-03

本週,2nm在各大網站強勢刷屏。

臺積電此前表示,2nm芯片將於4月1日起接受訂單預訂。隨着時間逐漸來到4月,它終於猶抱琵琶半遮面,緩緩露出真容。

臺積電、Intel、Rapidus等芯片巨頭均在本週再度更新了2nm芯片的量產進展。

01臺積電2nm,達3萬美元

價格方面,DigiTimes報道稱,客戶正在排隊等待成爲第一批收到即將發貨的晶圓的一方,即使這意味着必須支付每片 30000 美元的高昂價格。

良率方面,根據此前信息,臺積電已在竹科寶山廠完成約5000片的風險試產,良率超過60%,並計劃於2025年下半年正式進入量產階段。

產地方面,根據臺積電的規劃,其2nm晶圓將於2025年下半年在新竹寶山廠和高雄廠同步量產。臺積電董事長魏哲家透露,客戶對於2nm技術的需求甚至超過了3nm同期,市場對於2nm芯片的熱情,可見一斑。

2022年12月,臺積電宣佈量產3nm,屆時臺積電就曾做過預測,3nm製程技術量產第一年帶來的收入將優於5nm在2020年量產時的收益。想必2nm大規模量產之際,需求也會十分火爆。

產量方面,在新竹寶山晶圓廠(Fab 20)和高雄晶圓廠(Fab 22)共同貢獻下,預計到2025年底,臺積電2nm工藝的總月產能將突破5萬片晶圓。

爲了滿足2nm的量產需求,臺積電也加大了對ASML的EUV光刻機的採購力度,在2024年就訂購了30臺,並且計劃在2025年再訂購35臺,其中還包括ASML最新推出的High-NA EUV光刻機,以在新竹和高雄等地建設更多2nm生產線。

預計到2026年,臺積電2nm芯片月產能將提升至每月12至13萬片。

潛在客戶方面,臺積電2nm製程芯片的潛在客戶包括蘋果、AMD、Intel、博通等。不過也有市場消息稱臺積電2nm製程的首批產能已被蘋果預訂,用於生產A20處理器。蘋果供應鏈知名分析師郭明錤也曾多次提及,iPhone18系列將搭載的A20芯片,將採用臺積電尖端的2納米工藝製造。

不過,臺積電並未對單一客戶的產品信息發表評論,蘋果也未公佈採用2nm製程的具體時間表。

022nm戰場,好戲來了

在先進製程的賽道上,3nm 製程的熱度還未完全消退,2nm 製程的角逐已正式開啓。臺積電搶先一步,率先實現量產,消息一出,迅速引發行業關注。

現下,其他芯片龍頭也坐不住了,正摩拳擦掌。2nm的市場,好戲正在開演。

Intel,18A進入風險試產

近日舉辦的Intel Vision 2025大會上,Intel正式宣佈其Intel 18A工藝製程技術已進入風險生產階段。(18A等效於1.8nm級

Intel代工服務副總裁 Kevin O'Buckley在Intel即將全面完成其“四年五個節點(5N4Y)” 計劃之際宣佈了這一消息。

Kevin O'Buckley表示,風險試產雖然聽起來很可怕,但實際上是一個產業的標準術語。 風險試產的重要性在於我們已經將技術發展到了可以量產的程度。

他還強調,Intel已經生產了大量Intel 18A測試芯片。相較之下,風險試產包括將完整的芯片設計晶圓投少量生產,再通過調整其製造流程,並在實際生產運作中驗證節點和製程設計套件(PDK)。據悉,Intel將在2025年下半年擴大Intel 18A的產量。

據悉,Intel的下一代面向移動端筆記本的Panther Lake將於2025年下半年發佈(預計命名爲酷睿Ultra 300系列)。屆時,該款產品極有可能是Intel 18A的首款搭載產品。

2024年9月,Intel宣佈,18A工藝進展順利且超過預期,Arrow Lake高性能處理器原定採用的20A工藝已經取消,改爲外部代工製造。18A工藝在20A的基礎上打造,將成爲首款同時採用PowerVia背面供電和RibbonFET環繞式柵極(GAA)晶體管技術的芯片。同時,Intel宣佈將其資源從20A轉移到18A上。

關於Intel取消20A節點的原因,業內猜測主要有兩點:

其一,彼時,Intel正面臨財務業績壓力。去年8月初,Intel公佈了糟糕的財報及財測數據,並宣佈全球裁員15%、削減資本支出(到2025年削減100億美元資本支出)。在此背景下,取消20A工藝有助於節省生產資本支出,減輕財務壓力。Intel高層認爲,節省下來的資金將用於推動更具潛力的18A工藝節點的發展。

其二,Intel對20A的興趣有限。此前Intel表示,已將其資源從20A轉移到18A上,這是受到18A良率指標強勁的推動。彼時18A的缺陷密度 (def/cm2) 已達到 0.40 以下,此後未有更新的良率數據更新。

按照Intel的願景,18A將是其反超臺積電的關鍵節點。

Rapidus:本月內啓動中試線

此前很長時間,Rapidus的2nm製造規劃,也宣傳的沸沸揚揚。

Rapidus於2022年8月10日由軟銀、索尼、豐田等8家日本大公司共同籌辦。自成立以來,它便肩負着日本半導體復興的重任。在日本政府大力支持下,獲得了總計9200億日元補貼。有了資金的強力後盾,Rapidus在2nm芯片製造的道路上一路狂奔。

4月1日,Rapidus表示,該企業計劃在本月內基於已安裝的前端設備啓動中試線,實現 EUV 機臺的啓用並繼續引入其它設備,推進 2nm GAA 先進製程技術的開發。

Rapidus 將在本財年(結束於明年三月底)內向先行客戶發佈 2nm 節點的 PDK(製程設計套件),爲 2027 財年的中試線完成建設、測試芯片驗證乃至最終量產做好準備。

而在先進封裝方面,該企業計劃啓動中試線項目,進一步開發所需的 RDL 重佈線層、3D 封裝技術、KGD篩選技術,併爲客戶構建封裝組裝設計套件 ADK。

三星Exynos全新命名,2nm芯片或將到來

近日有消息稱,三星即將推出的新一代Exynos芯片將不再沿用預期的Exynos 2600之名,而是採用一個全新的命名。還有消息稱三星Galaxy S26系列或有可能全面告別驍龍平臺,轉而全系搭載三星自家研發的這款全新Exynos芯片。

據悉,這款備受期待的Exynos芯片將率先採用三星最新的2nm工藝製程,命名爲SF2。根據三星的規劃,Exynos 2600的原型芯片預計將於今年5月開始量產,並將在Galaxy S26系列手機上首發搭載。

倘若真如上述所言,三星的2nm或許是最早到來的。

不過,業內對於三星的期待值似乎不算太高,這可能受到半個月前,其原計劃在2027年投產的1.4納米芯片項目擱置的影響。

032nm混戰,誰更勝一籌?

目前,臺積電與Intel兩家的呼聲要高於其他幾家芯片巨頭。

那麼就這兩家公司而言,誰的工藝技術更勝一籌呢?

今年2月,TechInsights 和 SemiWiki 披露了Intel18A和臺積電 N2(2nm 級別)工藝上的關鍵信息。

先說該研究機構的結論:Intel 18A 工藝在性能方面更勝一籌,而臺積電的 N2 工藝則可能在晶體管密度方面更具優勢。

TechInsights分析指出,臺積電 N2 工藝的高密度 (HD) 標準單元晶體管密度達到了 313 MTr / mm2,遠超 Intel 18A (238 MTr / mm2) 和三星 SF2 / SF3P (231 MTr / mm2)。

不過這樣的比較並不算完全準確,還有一些點需要注意。

第一,這個比較僅涉及HD標準單元。幾乎所有依賴前沿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)標準單元的組合,更不用說臺積電FinFlex和NanoFlex等技術的能力了。

第二,目前尚不清楚Intel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在晶體管密度上具有領先優勢,但這種優勢可能並不像HD標準單元那樣巨大。

第三,在IEDM會議上提交的論文中,Intel和臺積電都披露了其下一代18A和N2製造工藝在性能、功耗和晶體管密度方面相對於前代的優勢。然而,目前還無法將這兩種製造技術直接進行比較。

再看TechInsights的結論。

在性能方面,TechInsights認爲Intel的18A將領先於臺積電的N2和三星的SF2(前身爲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,它使用臺積電的N16FF和三星的14納米工藝技術作爲基準,然後加上兩家公司宣佈的節點間性能改進來做出預測。雖然這可以作爲一個估計,但可能並不完全準確。

此外,還有諸多需要注意的點,比如:Intel專注於製造高性能處理器,因此18A可能是爲性能和能效而設計的,而不是爲了HD晶體管密度。再或者Intel的背面供電技術也會對其產品起到加持作用。

在功耗方面,TechInsights的分析師認爲,基於N2的芯片將比類似的基於SF2的集成電路消耗更少的功耗,因爲臺積電近年來在功耗效率方面一直領先。至於Intel,這還有待觀察,但至少18A將在這方面提供優勢。

在產品規模化上市方面,或許Intel 18A早於臺積電2nm,上文曾提到Intel 18A的首批產品很可能是將於2025年下半年發佈的Panther Lake,而搭載臺積電2nm的首批產品很可能是將於2026年發佈的iPhone 18系列。

04芯片巨頭的野心,不止2nm

從當前臺積電的規劃來看,其似乎並沒有打算在2nm上耗費太多的時間。

臺積電寶山P2(Fab20)工廠已經在爲1.4nm工藝做內部準備,並取得了重大突破,但具體情況暫時不詳。

最近,臺積電甚至已經明確通知供應鏈,可以開始準備1.4nm工藝相關的設備了。

寶山P2被視爲臺積電先進工藝的試驗田,一旦進展順利,P3、P4工廠也會加入其中,Fab 25工廠也可能會在1.4nm工藝上扮演重要角色。

業界預計,臺積電有望在2027年開始1.4nm工藝的風險性試產,2028年火力全開。

那麼寫到這裏,或許有人有這樣的疑問:芯片製程不斷縮小,真的有必要嗎?

衆所周知,隨着製程節點向更小尺寸演進,這讓製造芯片變得更難且更貴了。正如上文所言,Intel Arrow Lake放棄採用20A工藝,三星擱置1.4nm,這均是介於投入與回報差距的衡量。

彼時,製造更先進芯片宛如一場殘酷遊戲,每一步都需謹小慎微。至於後續還會有哪些巨頭加入這場角逐?又將採取何種策略?一切都充滿未知......

可以確定的是,這場競賽,並不會輕易終止。

原文標題 : 2nm戰場,好戲來了

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