下半年，2nm競(jìng)爭(zhēng)升溫

預(yù)計(jì) 2025 年下半年全球?qū)ο乱淮?nbsp;2 納米半導(dǎo)體的領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)將愈演愈烈，頂級(jí)代工廠臺(tái)積電和三星電子準(zhǔn)備開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)。與此同時(shí)，英特爾也希望通過(guò)推出更先進(jìn)的 1.8nm 制程技術(shù)來(lái)超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

據(jù)報(bào)道，臺(tái)積電已開(kāi)始接收其 2 納米工藝節(jié)點(diǎn)的客戶(hù)訂單。這些芯片預(yù)計(jì)將于今年下半年在其位寶山和高雄的工廠生產(chǎn)。

這對(duì)臺(tái)積電來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的里程碑，因?yàn)樗状卧谄?2nm 芯片中采用了環(huán)柵 (GAA) 晶體管架構(gòu)。與目前的 3nm 技術(shù)相比，新節(jié)點(diǎn)有望將性能提高 10-15%，功耗降低 25-30%，晶體管密度提高 15%。

與此同時(shí)，第二大晶圓代工企業(yè)三星電子也計(jì)劃在 2025 年下半年實(shí)現(xiàn) 2nm 芯片的量產(chǎn)。

該公司在其最新財(cái)報(bào)中確認(rèn)，將于今年開(kāi)始采用其 2nm 工藝生產(chǎn)移動(dòng)芯片。雖然該公司沒(méi)有透露具體產(chǎn)品，但普遍認(rèn)為這款芯片是 Exynos 2600，預(yù)計(jì)將于 2026 年初應(yīng)用于即將推出的 Galaxy S26 系列。

三星是首家在其 3nm 芯片上采用 GAA 技術(shù)的公司，但初期因良率低而陷入困境。該公司目前的目標(biāo)是利用其早期經(jīng)驗(yàn)來(lái)提高其 2nm 生產(chǎn)效率。

據(jù)消息，臺(tái)積電目前在全球晶圓代工市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，到 2025 年第一季度，其市場(chǎng)份額為 67.6%。該報(bào)還補(bǔ)充說(shuō)，臺(tái)積電 2 納米良率已超過(guò) 60%，這是穩(wěn)定量產(chǎn)的關(guān)鍵水平。

相比之下，據(jù)報(bào)道三星的成品率約為 40%，市場(chǎng)份額為 7.7%。三星的 2nm GAA 工藝良率仍在爬坡階段。盡管三星聲稱(chēng)其 2nm 節(jié)點(diǎn)的良率已超過(guò) 40%，相比早期的 30% 有了明顯提升，但仍遠(yuǎn)低于臺(tái)積電的水平。為了提升良率，三星正通過(guò)優(yōu)化制造流程和加強(qiáng)系統(tǒng) LSI 與晶圓代工事業(yè)部之間的協(xié)作來(lái)降低成本并提高效率。不過(guò)，要達(dá)到穩(wěn)定的量產(chǎn)水平（通常需要 70% 以上的良率），三星仍需時(shí)間。

隨著 FinFET 工藝逐漸接近物理極限，GAA（Gate-All-Around，環(huán)柵晶體管）架構(gòu)成為延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵技術(shù)。臺(tái)積電、三星電子和英特爾都在推進(jìn)其 2nm 及以下制程節(jié)點(diǎn)的 GAA 方案，但它們的具體實(shí)現(xiàn)方式有所不同。

臺(tái)積電在其 2nm 工藝中采用了傳統(tǒng)的 GAA 納米線結(jié)構(gòu)，即使用圓形截面的硅納米線作為溝道，通過(guò)柵極完全包裹溝道以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的靜電控制，從而大幅降低漏電流并提高能效。這種設(shè)計(jì)更適用于低功耗應(yīng)用場(chǎng)景，例如智能手機(jī)芯片和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

三星電子則采用了一種獨(dú)特的 MBCFET（Multi-Bridge Channel FET，多橋通道場(chǎng)效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)，這是 GAA 的一種變體形式，其溝道由水平堆疊的矩形納米片構(gòu)成。相比納米線，納米片結(jié)構(gòu)的寬度可以靈活調(diào)整，從而提升電流驅(qū)動(dòng)能力（比 FinFET 高約 30%），更適合高性能計(jì)算場(chǎng)景，如 AI 加速器和 HPC 芯片。

英特爾也在推進(jìn)其 18A 工藝（即 1.8nm 節(jié)點(diǎn)），該工藝基于 RibbonFET GAA 架構(gòu)，同樣采用納米線/納米帶結(jié)構(gòu)，但強(qiáng)調(diào)更高的性能密度和更低的延遲。英特爾希望通過(guò)這一代工藝實(shí)現(xiàn)「超代際」性能躍升，挑戰(zhàn)臺(tái)積電和三星的領(lǐng)先地位。

這三種 GAA 技術(shù)各有優(yōu)劣，臺(tái)積電的方案注重穩(wěn)定性和能效，三星的方案?jìng)?cè)重性能擴(kuò)展，而英特爾則試圖通過(guò)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)綜合性能突破。未來(lái)，GAA 架構(gòu)可能進(jìn)一步演進(jìn)為 CFET（互補(bǔ) FET），將 nFET 與 pFET 垂直堆疊，進(jìn)一步縮小標(biāo)準(zhǔn)單元尺寸。

盡管競(jìng)爭(zhēng)激烈，2nm 市場(chǎng)前景依然強(qiáng)勁。

臺(tái)積電董事長(zhǎng)魏哲家表示，受智能手機(jī)和高性能計(jì)算需求的推動(dòng)，2nm 芯片的需求已經(jīng)超過(guò) 3nm 一代。

他還指出，預(yù)計(jì)前兩年 2nm 芯片設(shè)計(jì)或流片數(shù)量將超過(guò) 3nm、4nm 和 5nm 等之前的節(jié)點(diǎn)。

Counterpoint Research 預(yù)測(cè)，臺(tái)積電 2nm 產(chǎn)能將在 2025 年第四季度達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)，比以往任何節(jié)點(diǎn)都更快。預(yù)計(jì)主要客戶(hù)將包括蘋(píng)果、高通、聯(lián)發(fā)科、AMD，甚至英特爾。

為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，三星正在采取戰(zhàn)略舉措，加強(qiáng)其代工業(yè)務(wù)。該公司最近聘請(qǐng)了臺(tái)積電前高管韓美林（Margaret Han）領(lǐng)導(dǎo)其美國(guó)代工業(yè)務(wù)。

與此同時(shí)，美國(guó)芯片制造商英特爾正押注 1.8nm 工藝（即 18A），以扭轉(zhuǎn)其代工業(yè)務(wù)。

英特爾代工服務(wù)總經(jīng)理 Kevin O'Buckley 承認(rèn)，公司錯(cuò)過(guò)了一些早期的最后期限，但他確認(rèn) 18A 目前有望在 2025 年下半年實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn), 并預(yù)計(jì)到 2027 年月產(chǎn)能將達(dá)到 2 至 3 萬(wàn)片。

他表示，「我非常直接地承認(rèn)，我們沒(méi)有提供 18A 的所有時(shí)間表?！褂⑻貭栂Ｍ眠@一新工藝在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)競(jìng)賽中挑戰(zhàn)臺(tái)積電和三星。其 18A 工藝目前的良率約為 50%，雖然相較初期已有改善，但仍處于試產(chǎn)階段。然而，如何在短時(shí)間內(nèi)大幅提升良率仍是英特爾面臨的主要挑戰(zhàn)之一。