今天小編分享的社會經驗：台積電拿下決定性戰役，歡迎閲讀。
出品 | 虎嗅科技組
作者 | 丸都山
編輯 | 苗正卿
頭圖 | 視覺中國
在 2nn 工藝制程的決戰上，台積電又一次跑到了前面。
12 月 6 日，據中國台灣媒體《經濟日報》報道，台積電已在新竹縣的寶山工廠完成 2nm 制程晶圓的試生產工作。 據悉，此次試生產的良品率高達 60%，大幅超越了公司内部的預期目标。
值得一提的是，按照台積電董事長魏哲家曾在三季度法説會上的表态，2nm 制程的市場需求巨大，客户訂單未來可能會多于 3nm 制程。
從目前已知信息來看，台積電已經規劃了新竹、高雄兩地的至少四座工廠用于 2nm 制程的生產，在滿產狀态下，四座工廠在 2026 年年初的 2nm 總產能将達 12 萬片晶圓。
在三星工藝開發受挫，英特爾代工業務前途未卜的背景下，台積電在芯片代工行業中，已經取得壓倒性優勢。
路線押對了
自芯片代工行業進入先進制程後，2nm 的節點就被普遍認為是 " 決戰節點 "。
它的特殊性在于，過去各家早已得心應手的 "FinFET 架構 " 在這個尺度下已經開始失效，CMOS 器件與生俱來的 " 短溝道效應 " 又一次被暴露出來。
這裏需要補充一個知識點：我們常説的 14nm、7nm 工藝節點實際指的是晶體管導電溝道的長度（由于溝道長度不容易被觀測，業界通常用更加直觀且接近的栅極長度代指工藝節點）。
CMOS 器件功能越復雜，晶體管的密度就會越大，這就必然需要溝道長度越來越小。可問題是，随着溝道長度的縮短，溝道管中的源極和漏極的距離也會越來越短，因此栅極很難再保證對溝道的控制能力，也意味着栅極電壓夾斷溝道的難度變大，即產生短溝道效應，從而出現嚴重的電流泄露。
為了解決這個問題，華人科學家胡正明在 1999 年提出了 " 鳍式場效應晶體管 " 架構，也就是 FinFET。在這個結構中，栅門被設計成了類似魚鳍狀的 3D 結構，能夠讓晶體管溝道長度減少的同時，大幅減少電流泄露的問題。
FinFET 架構的出現，讓摩爾定律被續命将近 20 年，直到進入 5nm 工藝制程後，該架構也開始逐漸失效。
由此，GAAFET 架構又被提出來。與前者相比，GAAFET 架構相當于将栅極的鳍片旋轉 90 °，然後再在垂直方向上抽成了多條鳍片，來增加其與溝道的接觸面積。
FinFET 架構與 GAA 架構的區别，三星半導體代工論壇
這條技術路線得到了業内的廣泛認可，但卻讓代工難度呈指數級上升。
因此，當台積電在開發 3nm 工藝制程時，并沒有急于改用 GAAFET 架構，而是繼續選擇在 FinFET 結構上縫縫補補。應該説，台積電的技術還是非常過硬的，從蘋果的 A17 芯片算起，過去兩年所有使用台積電 3nm 工藝代工的芯片都沒有出現明顯的發熱或是高功耗的問題。
與此同時，由于 FinFET 工藝非常成熟，台積電所有從事 3nm 代工的產線，其良率都能達到 80% 以上，甚至逼近 90%。
相比于台積電的保守，三星則選擇了 " 一步到位 "，直接在 3nm 工藝節點上就改用 GAAFET 架構。但由于開發難度過大且時間緊迫，其 3nm 試生產的良率不足 20%，根本無法滿足量產需求。
這也直接導致了，台積電幾乎包攬了全球的 3nm 芯片產能，其三季度财報顯示，台積電期内的營收達到 235.04 億美元，同比增長 36.27%；淨利潤達到 100.63 億美元，同比增長 50.18%。
在 3nm 工藝代工賺得盤滿缽滿後，台積電在 2nm 工藝上的開發更加遊刃有餘。這也很好解釋了，為什麼讓三星跌跟頭 GAAFET 架構，台積電在試生產時，甚至可以拿出優于預期的表現。
台積電還有對手嗎？
按照台積電此前公布的路線圖，在相同功耗下，采用 N2 工藝的芯片在性能上将比 N3E（第二代 3nm 工藝）提升 10%-15%。
雖然聽起來提升有限，但台積電也提到過，在相同性能下，N2 工藝的芯片将比 N3E 功耗降低 25%-30%，這對于消費電子芯片廠商，尤其是 SoC 的設計廠商，吸引力無疑是巨大的。
不過，2nm 工藝的代工價格大概率也會非常貴，而且是普通消費者都能感知到的貴。
根據中國台灣媒體的預測，台積電 2nm 單片晶圓的代工價格可能會高達 3 萬美元，相比之下，4nm 工藝單片晶圓的價格為 1.5 萬美元，3nm 工藝單片晶圓的價格為 1.85 萬美元。
這還沒有考慮到芯片設計廠商的研發及流片成本。過去在 28nm 時代，芯片研發費用大概是 5000 萬美元，推進到 16nm 時則被提到到 1 億美元，再到 5nm 時，這項費用已經達到 5.5 億美元。
預計 2nm 芯片的研發費用，可能高達數十億美元。可以預見的是，這些成本終将轉移到消費者頭上。
2nm 芯片的價格如此高昂，一方面是因為各個環節的成本都在上升，另一方面也是因為台積電在芯片代工行業中，已經形成了事實上的壟斷。
僅在今年，台積電便兩次提高其代工費用，不僅是對 3nm 工藝制程，甚至早已成熟、成本理應下降的 5nm 工藝制程的價格亦被提高 4%-10%。
那麼在進入 2nm 工藝時代後，行業内還有能掣肘台積電的力量嗎？
三星電子方面，這家公司在 3nm 工藝制程上跌了個大跟頭後，立志要在 2nm 工藝制程上完成追趕。此前業内就有傳聞稱，三星電子已經有暫停 3nm 工藝開發，全力 "All in"2nm 工藝的打算。
考慮到其位于華城的 S3 產線，在還未正式量產 3nm 晶圓前，就開始計劃将設備更新為 2nm 工藝的配套設備，這種説法可能并非空穴來風。
但按照三星電子的規劃，其 2nm 產能至少要到 2027 年才能量產。
另一邊的英特爾，雖然已經完成 18A 工藝（等效 2nm）的試生產工作，但被曝良率過低，且公司正處于動蕩期，量產時間也是遙遙無期。
以此來看，在 2nm 工藝制程的開發上，台積電的競争對手目前仍難以望其項背，而對于下遊廠商來説，未來相當長的一段時間内，只能默默承受台積電的加價。
