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來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察 據(jù)臺(tái)媒報(bào)道，臺(tái)積電2nm試運(yùn)行將于下周開始，這要比預(yù)期的要早得多。 臺(tái)積電在微細(xì)制程領(lǐng)域一直處于芯片制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，蘋果是其最重要的客戶。該公司早在去年 12 月就首次向蘋果展示了其 2nm 芯片工藝，試產(chǎn)是在量產(chǎn)之前對(duì)計(jì)劃使用的生產(chǎn)線工藝進(jìn)行測(cè)試的階段。 早前的消息顯示，臺(tái)積電最新芯片技術(shù)的試生產(chǎn)預(yù)計(jì)最早要到 10 月才會(huì)開始。但現(xiàn)在，臺(tái)積電把2nm的試產(chǎn)提前到7 月份舉行，這是一個(gè)令人鼓舞的跡象。相關(guān)報(bào)道顯示，臺(tái)積電將于下周在位于臺(tái)灣北部新宿科學(xué)園區(qū)的寶山工廠生產(chǎn) 2nm 半導(dǎo)體。2nm生產(chǎn)設(shè)備已于第二季開始進(jìn)駐寶山廠區(qū)并安裝完畢，第三季將進(jìn)入試產(chǎn)階段，比市場(chǎng)對(duì)第四季的預(yù)期要早，被解讀為是為了在量產(chǎn)前加快步伐，確保良率穩(wěn)定。 值得一提的是，從相關(guān)報(bào)道看到，蘋果將包下臺(tái)積電首批的2nm全部產(chǎn)能。 臺(tái)積電2nm，跨入納米片時(shí)代 據(jù)臺(tái)積電在官網(wǎng)中介紹，2nm技術(shù)采用該公司第一代納米片晶體管技術(shù)，在性能和功耗方面實(shí)現(xiàn)了全節(jié)點(diǎn)跨越。預(yù)計(jì) 2025 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。 臺(tái)積電表示，公司主要客戶已完成2nm IP設(shè)計(jì)并開始硅驗(yàn)證，臺(tái)積電還開發(fā)出低阻值RDL（重新分布層）、超高性能金屬-絕緣體-金屬（MiM）電容器，以進(jìn)一步提升性能。 臺(tái)積電 N2 技術(shù)將于 2025 年推出，無論是在密度還是在能效方面，它都將成為半導(dǎo)體行業(yè)最先進(jìn)的技術(shù)。N2 技術(shù)采用領(lǐng)先的納米片晶體管結(jié)構(gòu)，將提供全節(jié)點(diǎn)性能和功率優(yōu)勢(shì)，以滿足日益增長(zhǎng)的節(jié)能計(jì)算需求。憑借我們持續(xù)改進(jìn)的戰(zhàn)略，N2 及其衍生產(chǎn)品將進(jìn)一步擴(kuò)大我們?cè)谖磥淼募夹g(shù)領(lǐng)先地位。 與 N3E 相比，臺(tái)積電預(yù)計(jì) N2 將在相同功率下將性能提高 10% 至 15%，或在相同頻率和復(fù)雜度下將功耗降低 25% 至 30%。至于芯片密度，該代工廠正在考慮將密度提高 15%，以當(dāng)代標(biāo)準(zhǔn)來看，這是一個(gè)很好的擴(kuò)展程度。 根據(jù)臺(tái)積電在之前于北美舉辦技術(shù)峰會(huì)上的介紹，公司在2nm上會(huì)有 N2P和N2X等系列節(jié)點(diǎn)。其中N2P 將在 2026 年底接替 N2。同時(shí)，整個(gè) N2 系列將增加臺(tái)積電的全新 NanoFlex 功能，該功能允許芯片設(shè)計(jì)人員混合和匹配來自不同庫(kù)的單元，以優(yōu)化性能、功率和面積 (PPA)。 臺(tái)積電當(dāng)代的 N3 制造工藝已經(jīng)支持類似的功能 FinFlex，該功能還允許設(shè)計(jì)人員使用來自不同庫(kù)的單元。但由于 N2 依賴于全柵 (GAAFET) 納米片晶體管，因此 NanoFlex 為臺(tái)積電提供了一些額外的控制：首先，臺(tái)積電可以優(yōu)化溝道寬度以提高性能和功率，然后構(gòu)建短單元（以提高面積和功率效率）或高單元（以提高 15% 的性能）。 繼 N2和性能增強(qiáng)型 N2P之后，電壓增強(qiáng)型 N2X 也將于 2026 年問世。盡管臺(tái)積電曾表示 N2P 將在 2026 年增加背面供電網(wǎng)絡(luò) (BSPDN)，但看起來情況并非如此，N2P 將使用常規(guī)供電電路。原因尚不清楚，但看起來該公司決定不為 N2P 添加昂貴的功能，而是將其保留到下一代節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)也將于 2026 年底向客戶提供。 N2 仍有望在電源方面實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)重大創(chuàng)新：超高性能金屬-絕緣體-金屬 (SHPMIM：super-high-performance metal-insulator-metal) 電容器，這些電容器的加入是為了提高電源穩(wěn)定性。SHPMIM 電容器的容量密度是臺(tái)積電現(xiàn)有超高密度金屬-絕緣體-金屬 (SHDMIM) 電容器的兩倍多。此外，與上一代產(chǎn)品相比，新的 SHPMIM 電容器的薄層電阻 (Rs，單位為歐姆/平方) 和通孔電阻 (Rc) 降低了 50%。 需求旺盛，臺(tái)積電瘋狂擴(kuò)產(chǎn) 最初，臺(tái)積電規(guī)劃是在寶山的Fab 20生產(chǎn)2nm。但后續(xù)，因?yàn)樾枨笸ⅲ_(tái)積電一直在擴(kuò)產(chǎn)2nm產(chǎn)能。 相關(guān)報(bào)道顯示，臺(tái)積電N2 第一年的新流片 (NTO) 數(shù)量是 N5 的兩倍多。臺(tái)積電高管在4月中的法說會(huì)中也指出，從客戶設(shè)計(jì)定案狀況來看，2nm需求更勝3nm、5nm等先進(jìn)制程，且?guī)缀跛蠥I相關(guān)公司都有與臺(tái)積電合作，預(yù)期2025年將可望進(jìn)入量產(chǎn)，屆時(shí)會(huì)是臺(tái)積電非常重要的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，看好未來2nm的貢獻(xiàn)金額可望高于3nm制程。 臺(tái)積電指出，2nm制程的產(chǎn)品組合將與3nm相當(dāng)類似，代表屆時(shí)仍以高效能運(yùn)算（HPC）及智慧手機(jī)應(yīng)用等終端應(yīng)用為主。相關(guān)消息顯示，在 2nm 客戶端領(lǐng)域，蘋果仍處于領(lǐng)先地位，并將該技術(shù)用于旗艦智能手機(jī)。英特爾也表達(dá)了興趣，預(yù)計(jì) AMD、NVIDIA 和聯(lián)發(fā)科也將效仿。 根據(jù)臺(tái)積電先前規(guī)劃，2nm廠區(qū)分別落在新竹寶山Fab 20的四座12吋晶圓廠，以及高雄三個(gè)廠區(qū)Fab 22，當(dāng)中又以新竹寶山的Fab 20進(jìn)度最快，可望成為臺(tái)積電最先量產(chǎn)2nm的廠區(qū)。 據(jù)集邦在年初援引業(yè)內(nèi)消息人士透露，臺(tái)積電2nm生產(chǎn)基地位于新竹科學(xué)園區(qū)及高雄，其中寶山二期將在第二季度開始投產(chǎn)，年底將建立一條“微型產(chǎn)線”，預(yù)計(jì)在2025年第四季度開始量產(chǎn)，初期月產(chǎn)能約為3萬至3.5萬片晶圓。同時(shí)，高雄工廠預(yù)計(jì)將提前于原計(jì)劃在年底開始設(shè)備安裝，目標(biāo)是在 2026 年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，初始月產(chǎn)能計(jì)劃與寶山的 30,000 至 35,000 片晶圓相似。 同一消息來源還表示，寶山和高雄工廠正式量產(chǎn)后，將進(jìn)入產(chǎn)能提升階段，目標(biāo)是到 2027 年實(shí)現(xiàn)每月約 11 萬至 12 萬片晶圓的綜合產(chǎn)能。兩座晶圓廠將生產(chǎn)第一代 2nm 和采用背面電源軌技術(shù)的第二代 N2P。下一代 1.4nm（A14）預(yù)計(jì)將于 2027 年下半年投產(chǎn)，可能位于臺(tái)中。 近日，又有業(yè)界消息傳出，因持續(xù)加碼2nm等最先進(jìn)制程相關(guān)研發(fā)加上2nm后續(xù)需求超乎預(yù)期強(qiáng)勁，產(chǎn)能將導(dǎo)入南科，臺(tái)積電2025年資本支出可望達(dá)320億美元至360億美元區(qū)間，為歷年次高，年增12.5%至14.3%。消息強(qiáng)調(diào)，臺(tái)積電2nm客戶群需求超乎預(yù)期強(qiáng)勁，相關(guān)擴(kuò)充產(chǎn)能規(guī)劃也傳將導(dǎo)入南科，以制程升級(jí)挪出空間。除了蘋果先前率先包下臺(tái)積電2nm首批產(chǎn)能，非蘋應(yīng)用客戶也因AI蓬勃發(fā)展而積極規(guī)劃采用。 業(yè)界表示，臺(tái)積電2nm產(chǎn)能建置估計(jì)全臺(tái)，包含竹科寶山可蓋四期、高雄二期，南科相關(guān)規(guī)劃若成真，估將有助2nm家族沖刺達(dá)至少八期八個(gè)廠的產(chǎn)能。 此外，臺(tái)積電正在美國(guó)建設(shè)三個(gè)工廠 ，第二座晶圓廠除了之前宣布的 3nm 技術(shù)外，還將采用下一代納米片晶體管生產(chǎn)世界上最先進(jìn)的 2nm 工藝技術(shù)，并將于 2028 年開始生產(chǎn)。第三座晶圓廠將采用 2nm 或更先進(jìn)的工藝生產(chǎn)芯片，并將于 2020 年底開始生產(chǎn)。與臺(tái)積電所有先進(jìn)的晶圓廠一樣，這三座晶圓廠的潔凈室面積都將約為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)邏輯晶圓廠的兩倍。 三星不甘落后 作為臺(tái)積電最接近的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，三星在3nm反超臺(tái)積電之后，在2nm上也緊追滿趕。三星在美國(guó)舉行的代工論壇上宣布，計(jì)劃明年年底開始2nm量產(chǎn)。三星表示，與3nm 工藝相比，其 2nm 工藝的性能和能效分別提高了 12% 和 25%，這是芯片制造商中首家這樣做的。三星進(jìn)一步指出，與 3nm 工藝相比，其 2nm 工藝提供的芯片體積也小 5%。 據(jù)介紹，三星的 2nm 節(jié)點(diǎn)包括四種變體（如果算上更名的版本則有五種），每種變體都根據(jù)其預(yù)期應(yīng)用而有所區(qū)別。前兩個(gè)版本計(jì)劃于 2025 年和 2026 年推出，面向移動(dòng)設(shè)備。2026 年，其 SF2X 將針對(duì)高性能計(jì)算 (HPC)，2027 年，它將為 HPC 提供帶有背面電源的 SF2Z。其最終 2nm 節(jié)點(diǎn)也將在 2027 年推出，面向汽車應(yīng)用。 該公司還透露，將于 2027 年開始采用 1.4nm 工藝批量生產(chǎn)芯片。 昨日，三星更是宣布，將向日本領(lǐng)先的人工智能公司 Preferred Networks 提供采用 2 納米 (nm) 代工工藝和先進(jìn)的 2.5D 封裝技術(shù) Interposer-Cube S (I-Cube S) 的交鑰匙半導(dǎo)體解決方案。三星強(qiáng)調(diào)，通過利用三星領(lǐng)先的代工和先進(jìn)的封裝產(chǎn)品，Preferred Networks 旨在開發(fā)強(qiáng)大的 AI 加速器，以滿足生成式 AI 驅(qū)動(dòng)的計(jì)算能力不斷增長(zhǎng)的需求。 三星電子公司副總裁兼代工業(yè)務(wù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Taejoong Song 表示：“這份訂單至關(guān)重要，因?yàn)樗C明了三星的 2nm GAA 工藝技術(shù)和先進(jìn)封裝技術(shù)是下一代 AI 加速器的理想解決方案。我們致力于與客戶密切合作，確保我們產(chǎn)品的高性能和低功耗特性得到充分實(shí)現(xiàn)。” 三星項(xiàng)責(zé)任人強(qiáng)調(diào)了公司“集成解決方案”在這個(gè)時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)力。三星電子正加強(qiáng)GAA（Gate-All-Around）工藝和2.5D封裝技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力，以實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能的半導(dǎo)體。三星表示：“許多公司單獨(dú)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的高帶寬內(nèi)存技術(shù)和 2.5D 封裝，但三星 AI 解決方案是唯一一家提供集成 AI 解決方案的公司。”“當(dāng)技術(shù)得到優(yōu)化和集成時(shí)，可以為客戶提供最高價(jià)值。” 此外，三星的目標(biāo)是到 2027 年將其潔凈室產(chǎn)能擴(kuò)大至 2021 年的 7.3 倍。該公司表示，這將通過擴(kuò)建其位于平澤的晶圓廠（這是迄今為止最先進(jìn)的設(shè)施）和正在德克薩斯州泰勒建造的新晶圓廠來實(shí)現(xiàn)。更多的潔凈室意味著它將有更多空間來執(zhí)行來自客戶的更多訂單。 三星還宣布成立多芯片集成聯(lián)盟，與其合作伙伴結(jié)成聯(lián)盟，應(yīng)用新的芯片封裝技術(shù)。 英特爾和Rapidus虎視眈眈 除了三星以外，臺(tái)積電面臨的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手還有英特爾和日本新興的Rapidus。 例如，據(jù)國(guó)外媒體去年年底報(bào)道稱，Intel的CEO在接受采訪時(shí)就曾表示，自家的18A制程（1.8nm）比領(lǐng)先臺(tái)積電N2，在這塊他們2年內(nèi)沒有對(duì)手。報(bào)道稱，Intel的未來取決于重新獲得半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位，這位CEO相信這將在兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。 在Intel的CEO看來，其對(duì)20A和18A充滿信心，主要是因?yàn)樗鼈儾捎昧薘ibbonFET架構(gòu)，即全柵極 (GAA) 晶體管和背面功率傳輸技術(shù)。這些技術(shù)對(duì)于制造2nm芯片的公司來說至關(guān)重要，可以在降低功率泄漏的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的邏輯密度和時(shí)鐘速度。英特爾 18A 將于 2025 年上半年投入生產(chǎn)，產(chǎn)品也將在不久后上市。 英特爾表示， Intel 18A 工藝是公司的分水嶺，人們對(duì)其寄予厚望。將將使其多年來首次在性能上超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，標(biāo)志著英特爾重返半導(dǎo)體工程的頂峰。 由日本政府和大型企業(yè)集團(tuán)支持的半導(dǎo)體聯(lián)盟 Rapidus 計(jì)劃跨越幾代節(jié)點(diǎn)，在 2027 年開始 2nm 生產(chǎn)。該公司的目標(biāo)是服務(wù)于世界領(lǐng)先的科技巨頭，挑戰(zhàn)臺(tái)積電、IFS 和三星代工廠。 這項(xiàng)任務(wù)極具挑戰(zhàn)性，而且成本極高。現(xiàn)代制造技術(shù)的開發(fā)成本通常很高。為了降低研發(fā)成本，Rapidus 與 IBM 合作，后者在晶體管結(jié)構(gòu)和芯片材料等領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究。但除了開發(fā)可行的 2nm 制造工藝外，Rapidus 還必須建造一個(gè)現(xiàn)代化的半導(dǎo)體制造工廠，這是一項(xiàng)昂貴的投資。Rapidus 自己預(yù)計(jì)，它將需要大約 350 億美元來在 2025 年啟動(dòng) 2nm 芯片的試點(diǎn)生產(chǎn)，然后在 2027 年實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。 為了收回巨額的研發(fā)和工廠建設(shè)成本，Rapidus 需要大量生產(chǎn) 2nm 芯片。由于僅靠日本公司的需求可能不夠，Rapidus 正在尋求蘋果、谷歌和 Meta 等國(guó)際公司的訂單。 但短期看來，臺(tái)積電沒對(duì)手。 |
