今天小编分享的科技经验:2nm战场,好戏来了,欢迎阅读。
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。
一、台积电 2nm,价格高达 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,在新竹宝山晶圆厂和高雄晶圆厂共同贡献下,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,以在新竹和高雄等地建设更多 2nm 生产线。
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。
二、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。
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 " 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有点可怕,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。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。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。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 将在本财年内向先行客户发布 2nm 节点的 PDK,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。
三、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 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 工艺的高密度标准单元晶体管密度达到了 313 MTr / mm2,远超 Intel 18A 和三星 SF2 / SF3P。
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、高性能和低功耗标准单元的组合,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。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。
四、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 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。