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三星和英特尔来势汹汹,台积电2nm制程能否保持领先?
2024-06-04 来源:贤集网
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关键词: 三星 英特尔 台积电

台湾台积电对2纳米工艺充满信心,称将比3纳米工艺获得更多客户。据《工商时报》等台湾媒体5月27日报道,台积电工艺开发副总经理张晓刚在5月23日的论坛上表示,“2纳米工艺开发进展顺利”,“按计划2025年左右可实现量产”,驳斥了“台积电因技术问题将2纳米工艺全面量产推迟至2026年”的猜测。

台积电推迟2nm工艺的传闻,源于一项名为“Gate-All-Around(GAA)”的电流控制技术的首次应用。三星电子于2022年6月在其3nm工艺中引入的这项技术,可降低晶体管(充当半导体开关)的漏电流,从而提高芯片的功率效率。张副总裁解释说:“应用GAA时,良品率(良品与总产量之比)已达到目标的90%。”



台积电首席执行官魏哲家对此充满信心,他表示:“2 纳米工艺的需求将超过 3 纳米和 5 纳米工艺。”台积电官员表示:“我们计划在年底前将 3 纳米工艺产能提高三倍”,并补充道:“即便如此,我们也无法满足所有客户订单。”

台积电的信心源自与大客户苹果的密切关系,苹果占台积电营收的25-30%,外电报道称,苹果COO Jeff Williams于5月20日左右秘密来台,与魏哲家CEO商讨2纳米合作计划。


台积电2025年量产2nm制程

台积电联席副 COO 张晓强表示,台积电的 2nm 制程进展“非常顺利”:目前纳米片的“转换表现”已达到目标 90%,按良率计算也超过了 80%。

台积电认为其 N2 制程在 2025 年推出时,将继续成为代工业界最领先的技术。

另据外媒 Anandtech 整理,台积电将在 2025 下半年实现 N2 制程量产,同期还将带来 3nm 家族中面向 HPC 应用的 N3X 制程。

N3X 制程拥有更高的 1.2V 最大电压,相较 N3P 制程在相同频率下功耗降低 7%,在相同面积下性能提升 5%,在相同频率下密度提升 10%。另据IT之家此前报道,该节点有望从今年开始接获投片。

而在 2026 下半年,台积电将量产两个 2nm 家族变体制程:N2P 和 A16。

N2P 制程将相较 N2 制程在相同频率和密度下功耗降低 5~10%,在相同密度和功耗下性能提升 5~10%。

在 A16 节点,台积电将正式引入背面供电技术。该制程可在相同工作电压下,频率提升 8~10%;在相同频率下功耗降低 15~20%,密度至高提升 10%。

除了2nm工艺,台积电目前的3nm产能也处于满负荷运转状态。去年秋天,苹果就包下了台积电3nm产能一年内的全部产能,用于供应其自研的M3芯片。而苹果正在设计的自研AI服务器处理器,也将采用台积电3nm工艺,预计2025年下半年量产。

面对来自包括苹果在内的客户的巨大需求,台积电正在加大资本支出力度。今年台积电的资本支出预算高达360亿美元,较去年增长约24%。未来几年,台积电每年的资本支出都将维持在300亿美元以上的高位。



苹果始终是先进制程首位客户

台积电扩产的步伐似乎还是赶不上客户的需求增长。据行业预测,如果苹果成功包下台积电2nm及更先进制程的首批产能,将为台积电贡献约新台币6000亿元的营收,创下新高。

AI的快速发展正在推动着芯片行业的需求增长。根据业内人士,未来几年内,定制AI芯片(ASIC)的增速将超过GPU。这意味着包括苹果、谷歌、亚马逊、微软等科技巨头在内的企业,都将加大对AI芯片的需求。

苹果与台积电的合作关系可谓源远流长。早在2014年,苹果就包下了台积电20nm工艺的大产能,用于生产A8处理器。此后,苹果每年都会预订台积电的先进制程产能。

去年秋季,苹果更是包下了台积电3nm产能一年内的全部产能,用于供应其自研的M3芯片。而最新的消息显示,苹果CEO杰夫·威廉斯不久前亲自拜访台积电,就AI芯片合作事宜进行了洽谈。

据业内人士,苹果此次很可能是为其自研AI芯片包下了台积电2nm及更先进制程的产能。对于苹果来说,自研AI芯片是公司发展的重中之重。苹果已在新款iPad Pro的M4芯片中配备了强大的神经网络引擎,专门加速AI任务。

而对于台积电而言,能够持获得苹果的大单也是公司发展的重要支撑。苹果是台积电最大的客户之一,过去几年一直占据台积电营收的25%左右。如果苹果成功包下2nm及更先进制程的首批产能,预计将为台积电贡献约新台币6000亿元的营收,创下新高。



1nm大战或提前开打

台积电在 2020 年的 IEDM 大会上就公布了其在 2030 年前开发 1 纳米节点的计划,该公司表示,它将采用多个 3D 叠加芯片组的方式,在 1 纳米制程上实现"万亿个晶体管"的目标。台积电还改变了其制程的命名方式,将 1.4 纳米和 1 纳米制程分别命名为 A14 和 A10,这与英特尔代工厂的命名方式有些相似。

台积电的 1 纳米计划将是一个昂贵的计划,预计成本约合 320 亿美元。该公司计划在台湾南部嘉义县建立一个新的工厂,占地面积约为 100 公顷,将以 60-40 的比例划分,在新工厂内同时满足半导体和集成电路封装生产的需求。该工厂预计将在 2024 年开始建设,2026 年开始量产 1 纳米芯片。此外,台积电还将在台湾建立多个 2 纳米晶圆厂,以保持其在制程技术上的领先优势。

台积电的 1 纳米计划无疑将使半导体行业的竞争变得更加有趣,也更加激烈。英特尔和三星代工厂也不会坐以待毙,他们也在加紧研发自己的先进制程技术,试图缩小与台积电的差距。


英特尔

英特尔对外表示Intel 18A将于今年年底量产。为推销该工艺节点,韩媒表示英特尔执行长Pat Gelsinger去年会见韩国IC设计公司高层,以争取商机。

Intel 18A之后,英特尔还将积极瞄准更先进的制程工艺。据悉,英特尔近期对外公布了Intel 14A(1.4nm制程)路线,但未透露具体上市日期,业界预计将是在2026年。

此外,英特尔副总裁兼首席全球运营官Keyvan Esfarjani近期在一场演讲中透露,1nm级别的Intel 10A工艺计划在2027年底投入生产。

英特尔还表示,将逐步减少其14nm、10nm/12nm/Intel 7工艺的整体产能,未来会过渡到使用EUV系统的制程节点,并将积极提高其Foveros、EMIB、SIP(硅光子学)和HBI(混合键合互连)的先进封装产能,以满足人工智能芯片的需求。



三星

韩媒 Business Korea 报道,三星有望今年 6 月公布 1nm 工艺计划,并计划将量产计划从 2027 年提前至 2026 年。

三星电子晶圆代工业务部计划于 6 月 12 日至 13 日在美国硅谷举办晶圆代工和 SAFE 论坛,届时将公布其技术路线图和加强晶圆代工生态系统的计划。

根据三星之前的路线图,2 纳米 SF2 工艺将于 2025 年亮相。与 3 纳米的第二代 3GAP 工艺相比,在相同频率和复杂度的情况下,它的能效提高了 25%,在相同功耗和复杂度的情况下,它的性能提高了 12%,同时芯片面积减少了 5%。

台积电计划在 2027 年达到 A16 节点(1.6 纳米)。根据 TechNews 此前援引国外媒体的报道,台积电预计将于 2027-2028 年左右开始量产 1.4 纳米。


最后

不过,半导体行业的发展并不是一帆风顺的,它还面临着许多挑战和困难,比如良品率、供应、成本、设计复杂度、物理极限等。1 纳米制程距今仍有近五年的时间,甚至更长,因为它之前还有多种制程需要问世。从目前来看,台积电依然可能会引领未来的发展方向,但这完全取决于该公司的竞争对手如何定位自己在行业中的地位,以及市场的需求和变化。

半导体行业是科技领域的核心,它将继续推动人类社会的进步和创新。台积电的 1 纳米计划将为半导体行业带来新的变革,也将为我们带来更好的科技体验。让我们拭目以待,看看台积电能否实现其宏伟的目标,以及半导体行业能否迎来新的辉煌。