今天小編分享的科技經驗：台積電推2nm，芯片制程極限更新，2nm或不再是我們理解的2nm了，歡迎閱讀。
文 / 王新喜
在我們還在為 7 納米工藝發愁的時候，台積電等芯片巨頭已經在推進 2nm。台積電、三星、intel 都将在 2025 年競技 2nm。
根據集邦咨詢報道，台積電正在積極推進 2nm 工藝節點，首部機台計劃 2024 年 4 月進廠。而台積電和三星都計劃 2025 年開始量產 2nm 工藝芯片，雙方争奪戰已經打響。
目前台積電已經向蘋果、英偉達等主要客戶展示了 2nm 工藝原型測試結果；而三星也推出了 2nm 原型，為了吸引英偉達在内的知名客戶，将提供了更低廉的價格。據悉，台積電再度搶下蘋果訂單，預計用在 2025 年上市的 iPhone17 Pro 上。
從原理上說，2nm 制程芯片也和以往的芯片都不相同，它需要在每平方毫米的面積上，植入 3 億顆晶體管，相當于在一個指甲蓋那麼大的面積裡，塞下近 400 億顆晶體管。
這個數量是現在主流 5nm 芯片的 2 倍左右。如此巨大的提升與恐怖的密度，需要将芯片制造技術從 2D 平面，擴展到 3D 立體層面，像搭積木一樣向上堆疊，才能進一步提升晶體管的密度。
這其中的難度非同小可。
目前對于台積電推出的 2nm 工藝，有一些網友開始質疑：現在台積電的 3nm 和三星的 3nm，性能提升幅度也太不明顯了，也不像 7 到 5 的提升。" 蘋果的 5 納米暖手寶，難道這 5nm 是吹出來的？"
而在較早的時候，通信專家項立剛也對此提出了質疑，他表示，芯片制程高速迭代很可能是一個騙局。因為 2016 年之後，在台積電推動下，炒作芯片制程高速迭代，但在用戶實際體驗上，7nm 的芯片以下的芯片，沒有實質性體驗提升。
事實上，進一步引爆業内質疑的是采用了 A17 的芯片的 iPhone15，這款芯片是 3 納米工藝。按照大家對 3nm 的理解，3nm 與 7nm 在性能與功耗層面有巨大差别，那應該手機在流暢和功耗上表現遠超其它手機吧，但從消費者實際體驗中反饋出來的并未如此。
在 10 月初，Phone15 Pro 發熱上了熱搜，引發了外媒的廣泛讨論，蘋果後來也正式承認新發布的全部四款 iPhone15 手機異常發熱。
有業内人士根據 IBM 的評估，2nm 技術相較于 7nm 技術，性能方面将得到 45% 的提升，在同等性能下功耗能夠減少 75%。基于此推測台積電 2nm 将獲得類似的提升。
但是也有用戶對于這個性能增加也表示開始質疑，有用戶表示，性能增長不超過 15%，蘋果 15 芯片就是最好的例子。
為什麼芯片制程工藝開始屢遭質疑了，芯片制程未來的發展方向是什麼？要弄清這個問題，我們得先從制程談起。
芯片制程工藝更新背後，2nm 或許不再是我們理解的 2nm 了
芯片上擁有數量龐大的晶體管，而制程就是晶體管源極和漏極之間的溝道長度。晶體管内部的電流從起點（源極）流向終點（漏極）要經過一道閘門，這個閘門的寬度（栅長）就是芯片的納米部門。納米原本是指芯片晶體管栅極長度的大小。
随着技術的成熟，晶體管尺寸的減小，性能随之提高、功耗降低以及發熱量的降低。簡言之，較小的晶體管比較大的晶體管更好，并且制造商之間的工藝節點代際改進是相似的。
然而，在過去的幾十年裡，随着集成電路設計（從平面晶體管到各種類型的 3D 晶體管）和制造工藝的各種專有改進，僅根據晶體管尺寸來衡量性能增益變得更加復雜。
在 28nm 以下，由于采用 finfet 這些新的技術，這些數字和實際的節點和栅極長度，以及半節距就匹配不上了。所以，現在的 7nm，5nm，已不是原來指的栅極長度。因此，3nm 工藝芯片與晶體管的尺寸沒有直接關系了。
這意味着由同一制造商制造的兩代工藝節點（例如 5nm 和 3nm）的芯片不一定對應于流程節點名稱。假如某家 5nm 的制程實際尺寸是 20nm，那麼它把它家 8nm 尺寸的制程标為 2nm，其實也是沒有問題的。
因為已經不是同一套标準了，你家是這樣的 3nm，他家是這樣的 3nm，哪怕 16nm 制程，可能沒有真的達到 16nm 尺寸。我們已經很難僅憑表面的制程工藝數字來判定它們的真實水平。
台積電推 2nm，如果從傳統我們對 2nm 技術原理層面理解，需要将芯片制造技術從 2D 平面，擴展到 3D 立體層面，類似從蓋房子從蓋一層小平層到蓋一棟高樓的進化，從 2D 到 3D 堆疊需要從設計、材料、制造業、封裝等各個領網域重新構建一套芯片制造體系。
這其中的難度非同小可，要投入的研發與力度非常大，有業内人士打了個比方：建一棟高樓你得先把圖紙設計出來吧？然後地基也得打深一點吧？電線水管是不是更復雜了？材料是不是也得換好一點的？甚至蓋樓的機器都不一樣。
但事實上，能否做到這種高精尖程度，廠商做的是 3nm++，還是真正的 2nm，外人是不得而知的。
過去台積電的 Philip Wong 曾在 Hot Chips 31 主旨演講中透露：" 它過去是技術節點，節點編号，意味着晶圓上的一些功能。" 但是：" 今天，這些數字只是數字。它們就像汽車模型——就像寶馬 5 系或馬自達 6。數字是什麼并不重要，它只是下一項技術的目的地，它的名稱。"
從台積電高管的話裡可以知道，我們所理解的 2nm，其實與他們做出來的 2nm 可能不是同一個概念了，節點的名稱與技術實際并沒有對等更新，更多是一個迭代的節點數字。
而 Intel 早前甚至已經放棄了類似叫法，改稱 Intel 7，Intel 4，Intel 3，Intel 20A。Intel 7 可以認為是原 10nm 的 +++ 版；Intel 4 對應 7nm，Intel 3 對應 7nm+；而 Intel 20A 對應 5nm，而 18A 對應 5nm+。
可以看到，各家的标準各不相同，這其中營銷意味越來越強，芯片制程工藝更新背後，2nm 或許不再是我們理解的 2nm 了。
卷工藝制程的時代過去了嗎？
事實上，從 iPhone15 系列的口碑表現來看，卷工藝制程的時代過去了，很多用戶發現，自己 3 年前買的手機，12nm 工藝，依然快如閃電，感覺可以再戰好幾年。
iPhone15 系列采用了 3nm 的芯片，并不是功耗降低了，發熱問題依然突出，從產品體驗與口碑來看，iPhone15 的體驗口碑并沒有因為 3nm 獲得了加持，大家在感知層面也并不明顯。消費者更關注的是產品的差異化創新與整體的產品綜合體驗。
從 Mate60 系列評測來看，它在性能、流暢度以及功耗上已經做到非常好了，跑分也非常強勢，能夠輕松應對多任務處理、高負荷遊戲等各種挑戰。
事實上，無論對于廠商還是消費者，工藝制程更新帶來的成本提升，變得越來越不劃算。
我們知道，最先進制程芯片的量產是一項系統工程，需要產業鏈上下遊設備、材料、IP 等技術廠商的共同進步迭代，且很燒錢，台積電 2nm 代工價被曝光了，近 2.5 萬美元 / 片（晶圓），與之對比，3nm-2 萬美元 / 片，4/5nm-1.6 萬美元 / 片，6/7nm-1 萬美元 / 片。
整體芯片代工價格費用越來越高，廠商要承擔的代工成本也越來越高，但是芯片制程提供的性能更新，沒有想象中大，加上如今手機性能處于過剩時代，整體的體驗更新帶來的操作感受并不明顯，消費者也漸漸對芯片工藝制程的高溢價沒有那麼感冒了。
從目前來看，今天的 3nm、2nm，是否是一種用來說服消費者、廠商為新品買單的營銷手段，這意味着國内如果攻克 7nm 之後，與 3nm、2nm 的差距或已沒有想象中大了。
從目前來看，手機行業接下來卷的應該是系統和生态，只要國產芯片解決了功耗和良率，系統的不斷迭代更新，手機體驗只會更絲滑，手機綜合性價比更高，因此，工藝制程将不再成為阻擋國產手機追趕蘋果的最大障礙，從這個角度來看，我們依然有彎道超車的機會。
作者：王新喜 TMT 資深評論人
