台积电扔出“新王炸”,美国和日本急了

C次元
关注

作者丨北   岸

责编丨崔力文

编辑丨别   致

属于2nm的时代,又将谁执牛耳?

一直以来,业界普遍认为3nm是摩尔定律的物理极限,也是芯片制程工艺领域的珠穆朗玛峰。

为了突破芯片性能的天花板,并将摩尔定律延续下去,越来越多的芯片制造商不惜豪掷千金,持续加码高精度芯片工艺,试图在先进工艺制程的研发上抢占新一轮的最高顶点。

最近,台积电扔出了“新王炸”。

在6月16日的北美技术论坛上,台积电官宣了2nm制程的落子时间,预计将在2025年进入量产。与此前的3nm制程相比,新推出的2nm制程将在速度上加快15%,功耗也将降低30%左右,两代技术相比,效能提升明显。

前几年,台积电和三星电子为了3nm工艺制程的量产明争暗斗,没想到一晃眼,已经到了2nm制程量产角逐的关键阶段。

目前,明确提出2nm量产计划的晶圆代工厂也只有台积电和三星电子,虽然暗地里“韬光养晦”的IBM已研发出2nm制程芯片,但目前依旧停留在实验室阶段,量产上市还需要几年时间。

01 决战制程之巅

两个新闻,相隔只有24小时。

6月15日,《日经亚洲评论》爆出日本将与美国携手研发2nm制程芯片的新闻,根据两国签订的芯片双边协议,最早将在2025年建成日本本土的2nm芯片制造基地,为下一代先进制程的量产和商用化竞争提前谋局,不排除组建新芯片公司的可能性。

这一消息,如果和16日台积电官宣2nm制程的新闻放在一起,很多细节其实颇让人玩味的。

最近发生的几个标志性事件,堪称芯片制程新格局的一面镜子,摩尔定律进入下半场多年,如今终于到了2nm制程量产的新阶段,在这个全新的工艺阶段,无论是来自欧美的老牌玩家,还是日韩与中国台湾的芯片巨头,都在为2nm的量产集体发力——

就在过去的2021年,美国的半导体霸主IBM已宣布实现2nm工艺的突破,或能在每平方毫米的芯片上集成3.33亿个晶体管,同时也将2024年的量产计划提上了日程。

台积电在先进制程的反应速度上,一直领先于对手。

就拿2nm工艺来说,其实台积电早在2020年就官宣了研发消息,公开信息显示,该公司2nm制程的芯片生产基地依旧选址在台湾新竹,那里是台积电先进制程的研发桥头堡,有6座晶圆工厂以及4座封测工厂。台积电为2nm制程的研发单独设立了新竹工厂,拥有约8000名芯片工程师,且工厂内部的所有设施都为2nm制程服务。

且有别于3nm与5nm采用的鳍式场效晶体管架构(FinFET),台积电最新的2nm转为纳米片的环绕栅极晶体管架构(GAAFET),被公司内部称为Nanosheet,而3nm系列也将成为台积电FinFET的最后一批制程应用。

在16日的技术论坛上,台积电用N2制造来代表即将量产的2nm工艺,根据总裁魏哲家透公布的最新路线图,第一代3nm(N3)已确定将于今年下半年量产,后续还有N3E、N3P和N3X,直到2025年左右过渡到2nm(N2)。

这意味着,在未来5-10年的时间里,日前公布的N2将成为台积电最为先进的技术平台。且当N2正式投入量产时,台积电的N3还将持续升级为密度更高的N3S,N3的增强版本将在未来几年灵活升级,适用于不同的产品和客户。

《日经亚洲》制作了一张台积电制程节点的核心数据图,N2能在相同功率和晶体管数量下将性能提升10%-15%,相同频率和复杂度的情况下,功耗能降低25%-30%,和加强版的N3S直接对比,密度或将提高至少1.1倍。

02 三巨头的新竞争

过去十年,三星在7nm、5nm先进制程工艺上都落后于竞争对手台积电,所以该公司对于3nm制程工艺可谓寄予厚望,迫切希望能通过3nm制程实现对台积电的技术反超。

只是,制程之争目前已来到2nm的关键角逐期,无论是量产,还是大家普遍关注的密度、良率以及功耗与性能,不知不觉已启动了新一轮征程。

但值得一提的是,虽然台积电目前已超越英特尔和三星,成为全球市值最大的半导体公司,并稳坐全球最大芯片代工厂的宝座,但其对于先进制程的焦虑却始终存在。

要知道,成立至今三十余年,台积电在很长一段时间里都保持着对先进制程的绝对领先,而其竞争对手也在大浪淘沙里逐渐分化,最大的敌人早已不是昔日的联电,而是英特尔与三星。

如果一切顺利,IBM的2nm制程工艺有望在2023年下半年开始风险性试产,最快将在2024年进入量产阶段。

有意思的是,面对IBM和三星的制程野心,台积电在大多数时候是坐不住的,就在2021年,IBM前脚才刚刚官宣2nm制程研发成功,台积电后脚就在相关领域有了最新动作,高调宣布与台湾大学和麻省理工大学共同发表了研发成果,并反复强调自己能利用半金属铋(Bi)作为二维材料的接触电极,在1nm以下制程方面取得了巨大突破。

英特尔退,台积电三星进——

这是最近十年芯片工艺制程的基本格局,就在2020年7月的一次财报电话会议,时任英特尔首席执行官的司睿博(Bob Swan)被咄咄逼人的分析师们搞得焦头烂额。面对华尔街精英们一连串的犀利问题,他吞吞吐吐,不得不用冰冷低沉的声音回答:

“我们的晶圆厂,可能赶不上了。公司正考虑使用承包商来制造7nm芯片,不排除这样的情况,如果需要使用其他公司的工艺技术,我们将提前为此做好准备。”

那是英特尔的至暗时刻。产品拖延,技术落后,就连公司内部的工程师们,也很难确保这些困难只是暂时的。

作为美国制造业的一颗明珠、乃至二十世纪美国资本神话的关键组成部分,辉煌时期的英特尔一度只生产技术最复杂、利润最高的部件,但时至今日,司睿博传递的信息不仅与公司传统背道而驰,还让外界对美国在高端制造业的领导地位产生了怀疑。

就在司睿博掌舵的这三年,英特尔在产品和经营上接连遭受暴击,特别是先进制程多次延迟,设计和架构方面问题频出,被台积电和三星等对手狠狠地甩在了后面。

属于2nm的时代,又将谁执牛耳?

2nm制程的竞争还未进入白热化阶段,美国那边就坐不住了。既然英特尔一家公司独木难支,且仅靠美国军团的力量很难追上台积电和三星,那还不如拉拢日本一起攻坚,争取在2nm制程的研发和量产上追赶对手,实现新一轮的赛道超车。

只是,台积电们也没有原地踏步啊~

       原文标题 : 台积电扔出“新王炸”,美国和日本急了

声明: 本文由入驻OFweek维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。
侵权投诉

下载OFweek,一手掌握高科技全行业资讯

还不是OFweek会员,马上注册
打开app,查看更多精彩资讯 >
  • 长按识别二维码
  • 进入OFweek阅读全文
长按图片进行保存