作者:豐寧
本周,2nm在各大網(wǎng)站強(qiáng)勢(shì)刷屏。
臺(tái)積電此前表示,2nm芯片將于4月1日起接受訂單預(yù)訂。隨著時(shí)間逐漸來到4月,它終于猶抱琵琶半遮面,緩緩露出真容。
臺(tái)積電、Intel、Rapidus等芯片巨頭均在本周再度更新了2nm芯片的量產(chǎn)進(jìn)展。
?01、臺(tái)積電2nm,達(dá)3萬美元
價(jià)格方面,DigiTimes報(bào)道稱,客戶正在排隊(duì)等待成為第一批收到即將發(fā)貨的晶圓的一方,即使這意味著必須支付每片?30000?美元的高昂價(jià)格。
良率方面,根據(jù)此前信息,臺(tái)積電已在竹科寶山廠完成約5000片的風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn),良率超過60%,并計(jì)劃于2025年下半年正式進(jìn)入量產(chǎn)階段。
產(chǎn)地方面,根據(jù)臺(tái)積電的規(guī)劃,其2nm晶圓將于2025年下半年在新竹寶山廠和高雄廠同步量產(chǎn)。臺(tái)積電董事長(zhǎng)魏哲家透露,客戶對(duì)于2nm技術(shù)的需求甚至超過了3nm同期,市場(chǎng)對(duì)于2nm芯片的熱情,可見一斑。
2022年12月,臺(tái)積電宣布量產(chǎn)3nm,屆時(shí)臺(tái)積電就曾做過預(yù)測(cè),3nm制程技術(shù)量產(chǎn)第一年帶來的收入將優(yōu)于5nm在2020年量產(chǎn)時(shí)的收益。想必2nm大規(guī)模量產(chǎn)之際,需求也會(huì)十分火爆。
產(chǎn)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(xiàn)下,預(yù)計(jì)到2025年底,臺(tái)積電2nm工藝的總月產(chǎn)能將突破5萬片晶圓。
為了滿足2nm的量產(chǎn)需求,臺(tái)積電也加大了對(duì)ASML的EUV光刻機(jī)的采購(gòu)力度,在2024年就訂購(gòu)了30臺(tái),并且計(jì)劃在2025年再訂購(gòu)35臺(tái),其中還包括ASML最新推出的High-NA EUV光刻機(jī),以在新竹和高雄等地建設(shè)更多2nm生產(chǎn)線。
預(yù)計(jì)到2026年,臺(tái)積電2nm芯片月產(chǎn)能將提升至每月12至13萬片。
潛在客戶方面,臺(tái)積電2nm制程芯片的潛在客戶包括蘋果、AMD、Intel、博通等。不過也有市場(chǎng)消息稱臺(tái)積電2nm制程的首批產(chǎn)能已被蘋果預(yù)訂,用于生產(chǎn)A20處理器。蘋果供應(yīng)鏈知名分析師郭明錤也曾多次提及,iPhone 18系列將搭載的A20芯片,將采用臺(tái)積電尖端的2納米工藝制造。
不過,臺(tái)積電并未對(duì)單一客戶的產(chǎn)品信息發(fā)表評(píng)論,蘋果也未公布采用2nm制程的具體時(shí)間表。
?02、2nm戰(zhàn)場(chǎng),好戲來了
在先進(jìn)制程的賽道上,3nm?制程的熱度還未完全消退,2nm?制程的角逐已正式開啟。臺(tái)積電搶先一步,率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),消息一出,迅速引發(fā)行業(yè)關(guān)注。
現(xiàn)下,其他芯片龍頭也坐不住了,正摩拳擦掌。2nm的市場(chǎng),好戲正在開演。
Intel,18A進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)
近日舉辦的Intel Vision 2025大會(huì)上,Intel正式宣布其Intel 18A工藝制程技術(shù)已進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)階段。(18A等效于1.8nm級(jí))
Intel代工服務(wù)副總裁?Kevin O'Buckley在Intel即將全面完成其“四年五個(gè)節(jié)點(diǎn)(5N4Y)”?計(jì)劃之際宣布了這一消息。
Kevin O'Buckley表示,風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)雖然聽起來很可怕,但實(shí)際上是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)。 風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)的重要性在于我們已經(jīng)將技術(shù)發(fā)展到了可以量產(chǎn)的程度。
他還強(qiáng)調(diào),Intel已經(jīng)生產(chǎn)了大量Intel 18A測(cè)試芯片。?相較之下,風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)包括將完整的芯片設(shè)計(jì)晶圓投少量生產(chǎn),再通過調(diào)整其制造流程,并在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)作中驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)和制程設(shè)計(jì)套件(PDK)。據(jù)悉,Intel將在2025年下半年擴(kuò)大Intel 18A的產(chǎn)量。
據(jù)悉,Intel的下一代面向移動(dòng)端筆記本的Panther Lake將于2025年下半年發(fā)布(預(yù)計(jì)命名為酷睿Ultra 300系列)。屆時(shí),該款產(chǎn)品極有可能是Intel?18A的首款搭載產(chǎn)品。
2024年9月,Intel宣布,18A工藝進(jìn)展順利且超過預(yù)期,Arrow Lake高性能處理器原定采用的20A工藝已經(jīng)取消,改為外部代工制造。18A工藝在20A的基礎(chǔ)上打造,將成為首款同時(shí)采用PowerVia背面供電和RibbonFET環(huán)繞式柵極(GAA)晶體管技術(shù)的芯片。同時(shí),Intel宣布將其資源從20A轉(zhuǎn)移到18A上。
關(guān)于Intel取消20A節(jié)點(diǎn)的原因,業(yè)內(nèi)猜測(cè)主要有兩點(diǎn):
其一,彼時(shí),Intel正面臨財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)壓力。去年8月初,Intel公布了糟糕的財(cái)報(bào)及財(cái)測(cè)數(shù)據(jù),并宣布全球裁員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工藝有助于節(jié)省生產(chǎn)資本支出,減輕財(cái)務(wù)壓力。Intel高層認(rèn)為,節(jié)省下來的資金將用于推動(dòng)更具潛力的18A工藝節(jié)點(diǎn)的發(fā)展。
其二,Intel對(duì)20A的興趣有限。此前Intel表示,已將其資源從20A轉(zhuǎn)移到18A上,這是受到18A良率指標(biāo)強(qiáng)勁的推動(dòng)。彼時(shí)18A的缺陷密度?(def/cm2)?已達(dá)到?0.40?以下,此后未有更新的良率數(shù)據(jù)更新。
按照Intel的愿景,18A將是其反超臺(tái)積電的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
Rapidus:本月內(nèi)啟動(dòng)中試線
此前很長(zhǎng)時(shí)間,Rapidus的2nm制造規(guī)劃,也宣傳的沸沸揚(yáng)揚(yáng)。
Rapidus于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(fù)著日本半導(dǎo)體復(fù)興的重任。在日本政府大力支持下,獲得了總計(jì)9200億日元補(bǔ)貼。有了資金的強(qiáng)力后盾,Rapidus在2nm芯片制造的道路上一路狂奔。
4月1日,Rapidus表示,該企業(yè)計(jì)劃在本月內(nèi)基于已安裝的前端設(shè)備啟動(dòng)中試線,實(shí)現(xiàn)?EUV?機(jī)臺(tái)的啟用并繼續(xù)引入其它設(shè)備,推進(jìn)?2nm GAA?先進(jìn)制程技術(shù)的開發(fā)。
Rapidus?將在本財(cái)年(結(jié)束于明年三月底)內(nèi)向先行客戶發(fā)布?2nm?節(jié)點(diǎn)的?PDK(制程設(shè)計(jì)套件),為?2027?財(cái)年的中試線完成建設(shè)、測(cè)試芯片驗(yàn)證乃至最終量產(chǎn)做好準(zhǔn)備。
而在先進(jìn)封裝方面,該企業(yè)計(jì)劃啟動(dòng)中試線項(xiàng)目,進(jìn)一步開發(fā)所需的?RDL?重布線層、3D?封裝技術(shù)、KGD篩選技術(shù),并為客戶構(gòu)建封裝組裝設(shè)計(jì)套件?ADK。
三星Exynos全新命名,2nm芯片或?qū)⒌絹?/b>
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(yù)期的Exynos 2600之名,而是采用一個(gè)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(tái),轉(zhuǎn)而全系搭載三星自家研發(fā)的這款全新Exynos芯片。
據(jù)悉,這款備受期待的Exynos芯片將率先采用三星最新的2nm工藝制程,命名為SF2。根據(jù)三星的規(guī)劃,Exynos 2600的原型芯片預(yù)計(jì)將于今年5月開始量產(chǎn),并將在Galaxy S26系列手機(jī)上首發(fā)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(yè)內(nèi)對(duì)于三星的期待值似乎不算太高,這可能受到半個(gè)月前,其原計(jì)劃在2027年投產(chǎn)的1.4納米芯片項(xiàng)目擱置的影響。
?03、2nm混戰(zhàn),誰(shuí)更勝一籌?
目前,臺(tái)積電與Intel兩家的呼聲要高于其他幾家芯片巨頭。
那么就這兩家公司而言,誰(shuí)的工藝技術(shù)更勝一籌呢?
今年2月,TechInsights?和?SemiWiki?披露了Intel18A和臺(tái)積電?N2(2nm?級(jí)別)工藝上的關(guān)鍵信息。
先說該研究機(jī)構(gòu)的結(jié)論:Intel 18A?工藝在性能方面更勝一籌,而臺(tái)積電的?N2?工藝則可能在晶體管密度方面更具優(yōu)勢(shì)。
TechInsights分析指出,臺(tái)積電?N2?工藝的高密度?(HD)?標(biāo)準(zhǔn)單元晶體管密度達(dá)到了?313 MTr / mm2,遠(yuǎn)超?Intel 18A (238 MTr / mm2)?和三星?SF2 / SF3P (231 MTr / mm2)。
不過這樣的比較并不算完全準(zhǔn)確,還有一些點(diǎn)需要注意。
第一,這個(gè)比較僅涉及HD標(biāo)準(zhǔn)單元。幾乎所有依賴前沿節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)代高性能處理器都使用高密度(HD)、高性能(HP)和低功耗(LP)標(biāo)準(zhǔn)單元的組合,更不用說臺(tái)積電FinFlex和NanoFlex等技術(shù)的能力了。
第二,目前尚不清楚Intel和臺(tái)積電的HP和LP標(biāo)準(zhǔn)單元如何比較。雖然可以合理地假設(shè)N2在晶體管密度上具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),但這種優(yōu)勢(shì)可能并不像HD標(biāo)準(zhǔn)單元那樣巨大。
第三,在IEDM會(huì)議上提交的論文中,Intel和臺(tái)積電都披露了其下一代18A和N2制造工藝在性能、功耗和晶體管密度方面相對(duì)于前代的優(yōu)勢(shì)。然而,目前還無法將這兩種制造技術(shù)直接進(jìn)行比較。
再看TechInsights的結(jié)論。
在性能方面,TechInsights認(rèn)為Intel的18A將領(lǐng)先于臺(tái)積電的N2和三星的SF2(前身為SF3P)。然而,TechInsights使用了一種有爭(zhēng)議的方法來比較即將推出的節(jié)點(diǎn)的性能,它使用臺(tái)積電的N16FF和三星的14納米工藝技術(shù)作為基準(zhǔn),然后加上兩家公司宣布的節(jié)點(diǎn)間性能改進(jìn)來做出預(yù)測(cè)。雖然這可以作為一個(gè)估計(jì),但可能并不完全準(zhǔn)確。
此外,還有諸多需要注意的點(diǎn),比如:Intel專注于制造高性能處理器,因此18A可能是為性能和能效而設(shè)計(jì)的,而不是為了HD晶體管密度。再或者Intel的背面供電技術(shù)也會(huì)對(duì)其產(chǎn)品起到加持作用。
在功耗方面,TechInsights的分析師認(rèn)為,基于N2的芯片將比類似的基于SF2的集成電路消耗更少的功耗,因?yàn)榕_(tái)積電近年來在功耗效率方面一直領(lǐng)先。至于Intel,這還有待觀察,但至少18A將在這方面提供優(yōu)勢(shì)。
在產(chǎn)品規(guī)?;鲜蟹矫妫?/b>或許Intel 18A早于臺(tái)積電2nm,上文曾提到Intel 18A的首批產(chǎn)品很可能是將于2025年下半年發(fā)布的Panther Lake,而搭載臺(tái)積電2nm的首批產(chǎn)品很可能是將于2026年發(fā)布的iPhone 18系列。
?04、芯片巨頭的野心,不止2nm
從當(dāng)前臺(tái)積電的規(guī)劃來看,其似乎并沒有打算在2nm上耗費(fèi)太多的時(shí)間。
臺(tái)積電寶山P2(Fab20)工廠已經(jīng)在為1.4nm工藝做內(nèi)部準(zhǔn)備,并取得了重大突破,但具體情況暫時(shí)不詳。
最近,臺(tái)積電甚至已經(jīng)明確通知供應(yīng)鏈,可以開始準(zhǔn)備1.4nm工藝相關(guān)的設(shè)備了。
寶山P2被視為臺(tái)積電先進(jìn)工藝的試驗(yàn)田,一旦進(jìn)展順利,P3、P4工廠也會(huì)加入其中,F(xiàn)ab 25工廠也可能會(huì)在1.4nm工藝上扮演重要角色。
業(yè)界預(yù)計(jì),臺(tái)積電有望在2027年開始1.4nm工藝的風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn),2028年火力全開。
那么寫到這里,或許有人有這樣的疑問:芯片制程不斷縮小,真的有必要嗎?
眾所周知,隨著制程節(jié)點(diǎn)向更小尺寸演進(jìn),這讓制造芯片變得更難且更貴了。正如上文所言,Intel?Arrow Lake放棄采用20A工藝,三星擱置1.4nm,這均是介于投入與回報(bào)差距的衡量。
彼時(shí),制造更先進(jìn)芯片宛如一場(chǎng)殘酷游戲,每一步都需謹(jǐn)小慎微。至于后續(xù)還會(huì)有哪些巨頭加入這場(chǎng)角逐?又將采取何種策略?一切都充滿未知......
可以確定的是,這場(chǎng)競(jìng)賽,并不會(huì)輕易終止。