前言：
当前，芯片制造技术的竞争愈发白热化。台积电与英特尔这两大巨头在2nm至1nm制程领域争相推出更先进的制程工艺，力求占据市场先机。
作者 | 方文三
图片来源 | 网 络
台积电不再遥遥领先
台积电凭借晶体管缩小技术始终保持行业领先地位，从180nm到3nm，历经20年，成功击败了99%的竞争对手。
特别是在28nm工艺节点之后，通过FinFET技术逐步拉开与竞争对手的差距，14nm以下市场基本处于垄断状态。
然而，即便如此，台积电仍需面对摩尔定律衰减导致的晶体管微型化难题。
在此背景下，全周围栅极（GAA）技术应运而生，为制程突破提供了技术可行性。
但值得注意的是，随着制程复杂度提升和成本激增，芯片制造商在推进技术创新的同时，需兼顾成本和可行性。因此，先进封装技术成为代工厂的另一核心竞争力。
不幸的是，台积电的两大竞争对手三星和英特尔均掌握了这两大关键技术路径。
错失太多机会的英特尔
英特尔在芯片制造方面相较台积电处于劣势，导致其无法及时推出7纳米乃至5纳米芯片，从而使得产品性能及效率逊色于竞争对手。
英特尔曾试图采购EUV光刻机，然而受限于ASML产能有限以及台积电的优先发货权，使得英特尔难以获得足够数量的EUV光刻机，不得不耐心等待。
另一方面，英特尔在芯片设计领域亦面临激烈竞争，主要对手为基于ARM架构的芯片，如苹果M1芯片、华为麒麟芯片等。
这些芯片在节能性能上优于英特尔芯片，更符合移动设备和云计算需求，从而导致英特尔芯片在市场份额及影响力上的下滑。
英特尔拿起High-NA EUV[冲锋号]
近日，英特尔已成功引入市场首套0.55数值孔径的ASML极紫外光刻机，计划在未来两至三年内用于其英特尔 18A工艺技术之后的制程节点。
与此同时，台积电则采取了更为审慎的策略，业界推测台积电可能会在A1.4制程或2030年之后才引入High-NA EUV光刻机。
据先前的报道，ASML将于2024年生产最多10台新一代高NA EUV光刻机，其中英特尔预定了多达6台。
这一决策表明英特尔在High-NA EUV技术方面的决心和领先地位。
业界分析指出，初期阶段，High-NA EUV的成本可能高于Low-NA EUV，这是台积电暂时观望的主要原因。
台积电更倾向于采用成本较低的成熟技术，以确保产品的市场竞争力。
然而，High-NA EUV技术的优势在于其能够提供更高的产能和更精细的曝光尺寸。
尽管High-NA EUV需要更高的光源功率，并可能加速投影光学器件和光罩的磨损，但英特尔的这一技术突破将为其带来显著的优势。
英特尔此次试图通过高数值孔径EUV技术实现弯道超车，这与三星2017年率先采用EUV光刻机、试图超越台积电7nm工艺的策略相似。
根据英特尔的最新公告，采用英特尔18A工艺制造的芯片预计将在2024年第一季度问世，首批量产产品将于同年下半年上市。
相比之下，台积电的N2工艺要到2025年下半年才实现量产。
从时间上来看，英特尔将领先竞争对手一年。
英特尔作为第一家使用高数值孔径工具进行大规模生产的公司，将引领晶圆厂工具生态系统的发展方向。
求稳的台积电首次使用GAA
台积电计划在2nm制程节点采用GAAFET晶体管，并在2026年发布的N2P工艺中引入Nanosheet GAA晶体管，同时搭载背面电源轨技术。制造过程仍依赖于现有的EUV光刻技术。
台积电在2nm制程中首次应用GAAFET技术，该技术与3nm和5nm制程所采用的鳍式场效晶体管（FinFET）架构有所不同。
GAAFET架构以环绕闸极（GAA）制程为基础，能够解决FinFET因制程微缩导致的电流控制漏电等物理极限问题。
台积电被视为一个保守但稳健的制程技术开发者，倾向于在确保新技术成熟和可靠后进行部署，而非急于将新技术推向市场。
这种方法有助于降低技术失败风险，提高芯片产量和质量，确保客户满意度。
台积电谨慎的方法确保了制程技术的稳定性和可预测性，为客户提供高质量芯片。
此次采用GAA技术无疑是经过充分准备和规划，有望使2nm世代见证台积电新一轮的发展壮大。
事实证明，台积电稳健的策略似乎对一切已有充分把握，并在EUV技术达到适当生产成本后，能从ASML手中获得所需的EUV设备数量。
ASML高数值孔径EUV光刻机的采购及生产成本过高，并不利于台积电第一时间引入该技术以提升优势。
同时，台积电与ASML几乎同步开发高数值孔径EUV技术，对设备的掌握度高，因此并不急于采购。但对于英特尔而言，这是不得不做出的选择。
当前，英特尔采取的策略明智，一方面全力投入2nm节点所需的高数值孔径EUV技术，另一方面在3nm等先进制程大量下单台积电，形成进可攻退可守的姿态。
如果2nm技术能比台积电更快推出且具备更好的良率，英特尔将延续传统荣耀，利用先进制造工艺在产品上击败竞争对手。
明年英特尔剥离代工制造业务仅是开始，无论2nm技术投入成败，最终都将成为宝贵资产。
将决定英特尔未来代工走向
英特尔在2纳米技术领域的先发制人，不仅旨在在后发先至的战略中占据优势，更是决定了其未来代工业务走向的关键因素。
2纳米技术的量产对英特尔的未来发展具有决定性的影响，也是其对台积电发起进攻的成功与否的关键节点。
若英特尔在2纳米节点上率先取得优势，能比台积电更快速提升良品率，将成为首家采用高数值孔径EDU并启动大规模生产的公司。
这有望获得部分客户的认可和订单，进而推动其IDM2.0战略的顺利推进，有望在未来的代工市场中超越三星，迈向新的巅峰。
想赶超就要面临竞争风险
然而，英特尔当前面临的挑战依然艰巨。一方面，高数值孔径EUV的成本持续高企，试产的高数值孔径EUV光刻机的造价成本更是超过3亿美元。
另一方面，高数值孔径EUV设备本身还存在诸多难题，如光源的可支持光子散粒噪声、0.55NA小焦点深度的解决方案、计算光刻能力、掩膜制造和计算基础设施，这些都需要英特尔投入大量时间和精力去不断优化。
虽然工艺领先至关重要，但在代工行业，客户支持同样不可或缺。若英特尔能在合理时间内完成BPD版本，并吸引更多客户，这将成为其新的代工收入来源。
然而，在与业界巨头如台积电的竞争中，英特尔需要关注大量客户芯片的生产，这将是其持续成功的关键。
结尾：
尽管台积电在NA EUV光刻机方面遭遇失利，但这并不意味着其丧失了光刻机领域的优势。
事实上，台积电依然具备众多优势，能够巩固其在半导体产业的领先地位。
尽管英特尔已率先下单，但要真正迎头赶上并超越台积电，仍需付出更多的努力和时间。
这两家公司的竞争将更加白热化，同时也会推动半导体产业的繁荣与发展。
部分资料参考：半导体产业纵横：《2nm战役，台积电开始防守》，解码Decode：《用台积电的方式打败台积电》，梓豪谈芯：《英特尔豪赌High-NA EUV弯道超车 台积电为何不慌?》，电子工程专辑：《台积电 PK 英特尔：2nm工艺，哪家强？》，芝能智芯：《英特尔和台积电的工艺竞赛：18A与N2》
原文标题 : AI芯天下丨深度丨2nm的竞争：台积电守，英特尔攻
