本周,2nm在各大网站强势刷屏。
台积电此前表示,2nm芯片将于4月1日起接受订单预订。随着时间逐渐来到4月,它终于犹抱琵琶半遮面,缓缓露出真容。
台积电、Intel、Rapidus等芯片巨头均在本周再度更新了2nm芯片的量产进展。
01 台积电2nm,达3万美元
价格方面,DigiTimes报道称,客户正在排队等待成为第一批收到即将发货的晶圆的一方,即使这意味着必须支付每片 30000 美元的高昂价格。
良率方面,根据此前信息,台积电已在竹科宝山厂完成约5000片的风险试产,良率超过60%,并计划于2025年下半年正式进入量产阶段。
产地方面,根据台积电的规划,其2nm晶圆将于2025年下半年在新竹宝山厂和高雄厂同步量产。台积电董事长魏哲家透露,客户对于2nm技术的需求甚至超过了3nm同期,市场对于2nm芯片的热情,可见一斑。
2022年12月,台积电宣布量产3nm,届时台积电就曾做过预测,3nm制程技术量产第一年带来的收入将优于5nm在2020年量产时的收益。想必2nm大规模量产之际,需求也会十分火爆。
产量方面,在新竹宝山晶圆厂(Fab 20)和高雄晶圆厂(Fab 22)共同贡献下,预计到2025年底,台积电2nm工艺的总月产能将突破5万片晶圆。
为了满足2nm的量产需求,台积电也加大了对ASML的EUV光刻机的采购力度,在2024年就订购了30台,并且计划在2025年再订购35台,其中还包括ASML最新推出的High-NA EUV光刻机,
预计到2026年,台积电2nm芯片月产能将提升至每月12至13万片。
潜在客户方面,台积电2nm制程芯片的潜在客户包括苹果、AMD、Intel、博通等。不过也有市场消息称台积电2nm制程的首批产能已被苹果预订,用于生产A20处理器。苹果供应链知名分析师郭明錤也曾多次提及,iPhone 18系列将搭载的A20芯片,将采用台积电尖端的2纳米工艺制造。
不过,台积电并未对单一客户的产品信息发表评论,苹果也未公布采用2nm制程的具体时间表。
02 2nm战场,好戏来了
在先进制程的赛道上,3nm 制程的热度还未完全消退,2nm 制程的角逐已正式开启。台积电抢先一步,率先实现量产,消息一出,迅速引发行业关注。
现下,其他芯片龙头也坐不住了,正摩拳擦掌。2nm的市场,好戏正在开演。
Intel,18A进入风险试产
近日举办的Intel Vision 2025大会上,Intel正式宣布其Intel 18A工艺制程技术已进入风险生产阶段。(18A等效于1.8nm级)
Intel代工服务副总裁 Kevin O'Buckley在Intel即将全面完成其“四年五个节点(5N4Y)” 计划之际宣布了这一消息。
Kevin O'Buckley表示,风险试产虽然听起来很可怕,但实际上是一个产业的标准术语。 风险试产的重要性在于我们已经将技术发展到了可以量产的程度。
他还强调,Intel已经生产了大量Intel 18A测试芯片。 相较之下,风险试产包括将完整的芯片设计晶圆投少量生产,再通过调整其制造流程,并在实际生产运作中验证节点和制程设计套件(PDK)。据悉,Intel将在2025年下半年扩大Intel 18A的产量。
据悉,Intel的下一代面向移动端笔记本的Panther Lake将于2025年下半年发布(预计命名为酷睿Ultra 300系列)。届时,该款产品极有可能是Intel 18A的首款搭载产品。
2024年9月,Intel宣布,18A工艺进展顺利且超过预期,Arrow Lake高性能处理器原定采用的20A工艺已经取消,改为外部代工制造。18A工艺在20A的基础上打造,将成为首款同时采用PowerVia背面供电和RibbonFET环绕式栅极(GAA)晶体管技术的芯片。同时,Intel宣布将其资源从20A转移到18A上。
关于Intel取消20A节点的原因,业内猜测主要有两点:
其一,彼时,Intel正面临财务业绩压力。去年8月初,Intel公布了糟糕的财报及财测数据,并宣布全球裁员15%、削减资本支出(到2025年削减100亿美元资本支出)。在此背景下,取消20A工艺有助于节省生产资本支出,减轻财务压力。Intel高层认为,节省下来的资金将用于推动更具潜力的18A工艺节点的发展。
其二,Intel对20A的兴趣有限。此前Intel表示,已将其资源从20A转移到18A上,这是受到18A良率指标强劲的推动。彼时18A的缺陷密度 (def/cm2) 已达到 0.40 以下,此后未有更新的良率数据更新。
按照Intel的愿景,18A将是其反超台积电的关键节点。
Rapidus:本月内启动中试线
此前很长时间,Rapidus的2nm制造规划,也宣传的沸沸扬扬。
Rapidus于2022年8月10日由软银、索尼、丰田等8家日本大公司共同筹办。自成立以来,它便肩负着日本半导体复兴的重任。在日本政府大力支持下,获得了总计9200亿日元补贴。有了资金的强力后盾,Rapidus在2nm芯片制造的道路上一路狂奔。
4月1日,Rapidus表示,该企业计划在本月内基于已安装的前端设备启动中试线,实现 EUV 机台的启用并继续引入其它设备,推进 2nm GAA 先进制程技术的开发。
Rapidus 将在本财年(结束于明年三月底)内向先行客户发布 2nm 节点的 PDK(制程设计套件),为 2027 财年的中试线完成建设、测试芯片验证乃至最终量产做好准备。
而在先进封装方面,该企业计划启动中试线项目,进一步开发所需的 RDL 重布线层、3D 封装技术、KGD筛选技术,并为客户构建封装组装设计套件 ADK。
三星Exynos全新命名,2nm芯片或将到来
近日有消息称,三星即将推出的新一代Exynos芯片将不再沿用预期的Exynos 2600之名,而是采用一个全新的命名。还有消息称三星Galaxy S26系列或有可能全面告别骁龙平台,转而全系搭载三星自家研发的这款全新Exynos芯片。
据悉,这款备受期待的Exynos芯片将率先采用三星最新的2nm工艺制程,命名为SF2。根据三星的规划,Exynos 2600的原型芯片预计将于今年5月开始量产,并将在Galaxy S26系列手机上首发搭载。
倘若真如上述所言,三星的2nm或许是最早到来的。
不过,业内对于三星的期待值似乎不算太高,这可能受到半个月前,其原计划在2027年投产的1.4纳米芯片项目搁置的影响。
03 2nm混战,谁更胜一筹?
目前,台积电与Intel两家的呼声要高于其他几家芯片巨头。
那么就这两家公司而言,谁的工艺技术更胜一筹呢?
今年2月,TechInsights 和 SemiWiki 披露了Intel18A和台积电 N2(2nm 级别)工艺上的关键信息。
先说该研究机构的结论:Intel 18A 工艺在性能方面更胜一筹,而台积电的 N2 工艺则可能在晶体管密度方面更具优势。
TechInsights分析指出,台积电 N2 工艺的高密度 (HD) 标准单元晶体管密度达到了 313 MTr / mm2,远超 Intel 18A (238 MTr / mm2) 和三星 SF2 / SF3P (231 MTr / mm2)。
不过这样的比较并不算完全准确,还有一些点需要注意。
第一,这个比较仅涉及HD标准单元。几乎所有依赖前沿节点的现代高性能处理器都使用高密度(HD)、高性能(HP)和低功耗(LP)标准单元的组合,更不用说台积电FinFlex和NanoFlex等技术的能力了。
第二,目前尚不清楚Intel和台积电的HP和LP标准单元如何比较。虽然可以合理地假设N2在晶体管密度上具有领先优势,但这种优势可能并不像HD标准单元那样巨大。
第三,在IEDM会议上提交的论文中,Intel和台积电都披露了其下一代18A和N2制造工艺在性能、功耗和晶体管密度方面相对于前代的优势。然而,目前还无法将这两种制造技术直接进行比较。
再看TechInsights的结论。
在性能方面,TechInsights认为Intel的18A将领先于台积电的N2和三星的SF2(前身为SF3P)。然而,TechInsights使用了一种有争议的方法来比较即将推出的节点的性能,它使用台积电的N16FF和三星的14纳米工艺技术作为基准,然后加上两家公司宣布的节点间性能改进来做出预测。虽然这可以作为一个估计,但可能并不完全准确。
此外,还有诸多需要注意的点,比如:Intel专注于制造高性能处理器,因此18A可能是为性能和能效而设计的,而不是为了HD晶体管密度。再或者Intel的背面供电技术也会对其产品起到加持作用。
在功耗方面,TechInsights的分析师认为,基于N2的芯片将比类似的基于SF2的集成电路消耗更少的功耗,因为台积电近年来在功耗效率方面一直领先。至于Intel,这还有待观察,但至少18A将在这方面提供优势。
在产品规模化上市方面,或许Intel 18A早于台积电2nm,上文曾提到Intel 18A的首批产品很可能是将于2025年下半年发布的Panther Lake,而搭载台积电2nm的首批产品很可能是将于2026年发布的iPhone 18系列。
04 芯片巨头的野心,不止2nm
从当前台积电的规划来看,其似乎并没有打算在2nm上耗费太多的时间。
台积电宝山P2(Fab20)工厂已经在为1.4nm工艺做内部准备,并取得了重大突破,但具体情况暂时不详。
最近,台积电甚至已经明确通知供应链,可以开始准备1.4nm工艺相关的设备了。
宝山P2被视为台积电先进工艺的试验田,一旦进展顺利,P3、P4工厂也会加入其中,Fab 25工厂也可能会在1.4nm工艺上扮演重要角色。
业界预计,台积电有望在2027年开始1.4nm工艺的风险性试产,2028年火力全开。
那么写到这里,或许有人有这样的疑问:芯片制程不断缩小,真的有必要吗?
众所周知,随着制程节点向更小尺寸演进,这让制造芯片变得更难且更贵了。正如上文所言,Intel Arrow Lake放弃采用20A工艺,三星搁置1.4nm,这均是介于投入与回报差距的衡量。
彼时,制造更先进芯片宛如一场残酷游戏,每一步都需谨小慎微。至于后续还会有哪些巨头加入这场角逐?又将采取何种策略?一切都充满未知......
可以确定的是,这场竞赛,并不会轻易终止。
原文标题 : 2nm战场,好戏来了