2nm之戰(zhàn)：一枝獨秀不是春

臺積電在北美技術(shù)論壇上大秀2nm制程最新技術(shù)；三星半導(dǎo)體業(yè)務(wù)總裁Kyung Kye-hyun公開表示，三星將在2nm工藝中趕超臺積電成為客戶的首選；英特爾與ARM攜手研發(fā)能與臺積電、三星2nm制程相媲美的18A工藝……

近日，臺積電、三星、英特爾都在2nm工藝上“大秀肌肉”。隨著三大家2nm量產(chǎn)時間的不斷接近，競爭也進(jìn)入到了白熱化階段。盡管長期以來，臺積電在先進(jìn)制程方面保持領(lǐng)先，業(yè)內(nèi)也對臺積電2nm工藝抱有很大期待。但是三星和英特爾當(dāng)仁不讓，紛紛在2nm工藝上拿出“看家本領(lǐng)”。2nm工藝將繼續(xù)由臺積電“一枝獨秀”，還是三大家“百花齊放”？

2nm成“逆風(fēng)翻盤”的關(guān)鍵？

無論是三星還是英特爾，均將2nm工藝視為其超越競爭對手并重返先進(jìn)制程領(lǐng)先地位的關(guān)鍵。

三星半導(dǎo)體業(yè)務(wù)總裁Kyung Kye-hyun于近日公開表示，在4nm節(jié)點三星落后臺積電2年時間，3nm節(jié)點大約落后1年，但是三星的2nm工藝得到了客戶的認(rèn)可，客戶對三星的GAA晶體管技術(shù)很滿意，幾乎所有大公司都在與三星合作。因此Kyung Kye-hyun認(rèn)為，在2nm工藝上，三星將超越臺積電成為客戶首選。

而英特爾也在此前制定了4年5個節(jié)點的目標(biāo)，并公開表示2025年重返產(chǎn)業(yè)巔峰，而近期英特爾公開18A工藝的量產(chǎn)時間是在2024年年底，可見英特爾也將18A工藝視為其在2025年重返產(chǎn)業(yè)巔峰的關(guān)鍵制程。

英特爾最新技術(shù)路線圖

為何三星和英特爾均將2nm視為超越臺積電的關(guān)鍵制程？其自信來自于GAA晶體管技術(shù)的使用。

據(jù)了解，無論是三星還是英特爾，在搭載GAA架構(gòu)的2nm芯片量產(chǎn)之前，都在相近制程搭載GAA架構(gòu)的芯片進(jìn)行“試水”。例如，三星在3nm制程中首次采用GAA架構(gòu)；而英特爾會在20A制程率先采用RibbonFET架構(gòu)（相當(dāng)于GAA架構(gòu)）。而對于臺積電而言，2nm是其首次從FinFET轉(zhuǎn)至GAA，在架構(gòu)遷移上相當(dāng)于“落后”了三星足足三年。

三星電子晶體管結(jié)構(gòu)路線圖

此外，首次搭載GAA架構(gòu)的芯片往往會因為新技術(shù)不夠成熟而出現(xiàn)種種問題，例如，盡管三星的GAA架構(gòu)曾在其存儲芯片領(lǐng)域有一些技術(shù)積累，但首次采用GAA架構(gòu)的三星3nm工藝也只有10%～20%左右的良率。經(jīng)過改良后，三星搭載GAA架構(gòu)的3nm的良率已達(dá)到60%～70%左右?？梢钥闯?，三星在GAA用于先進(jìn)制程方面，已經(jīng)有了率先量產(chǎn)、率先磨合的先發(fā)優(yōu)勢。

相比之下，在GAA工藝架構(gòu)方面，臺積電還沒有“火力全開”。當(dāng)臺積電采用GAA工藝架構(gòu)之時，三星與英特爾在GAA架構(gòu)方面的技術(shù)已經(jīng)相對完善。這也使得業(yè)內(nèi)有聲音認(rèn)為，臺積電更換了GAA工藝架構(gòu)后的2nm芯片，會走三星的“老路”，有良率“翻車”的風(fēng)險。

臺積電存在落后的風(fēng)險嗎？

那么，在2nm的戰(zhàn)爭中，臺積電真的要落后了嗎？實則不然。

臺積電最新半導(dǎo)體制造工藝路線圖

業(yè)內(nèi)專家莫大康表示，決定芯片良率的因素不僅僅在于GAA架構(gòu)技術(shù)的成熟程度，也在于關(guān)鍵設(shè)備的使用情況。而這一關(guān)鍵設(shè)備便是臺積電、三星、英特爾均在大力爭取的ASML的高數(shù)值孔徑光刻機(jī)。而盡管三大家最終均有機(jī)會先后獲得ASML的高數(shù)值孔徑光刻機(jī)，但是用同樣的設(shè)備流片，在芯片的成品率方面，三星、英特爾也很難與臺積電相媲美。

“臺積電與ASML的關(guān)系十分緊密，基本上ASML最新的設(shè)備都會優(yōu)先賣給臺積電，而ASML可以說是目前世界上唯一能做出2nm以下設(shè)備的廠商。這也就意味著當(dāng)臺積電獲得更先進(jìn)制程芯片的設(shè)備時，三星、英特爾仍只能用原有設(shè)備來進(jìn)行先進(jìn)制程的芯片生產(chǎn)，導(dǎo)致其在芯片的良率以及制造芯片的速度方面難以超越臺積電?！蹦罂迪颉吨袊娮訄蟆酚浾弑硎?。

此外，莫大康表示，臺積電與ASML之間是互補(bǔ)的關(guān)系，臺積電在向ASML購買設(shè)備的同時，也經(jīng)常向ASML反向提供數(shù)據(jù)。這也使得ASML的設(shè)備相比較于其他家而言，更加符合臺積電的芯片生產(chǎn)情況。因此，用同樣的設(shè)備流片，臺積電芯片的成品率往往也能更甚一籌。

誰是最后的贏家？

莫大康曾表示，從三大家的技術(shù)儲備上看，均具備2025年量產(chǎn)2nm工藝的實力，但是在良率以及客戶認(rèn)可度方面會有所差別。那么在“百花齊放”的情況下，誰將成為最后的贏家？誰又將更能獲得業(yè)內(nèi)客戶們的芳心？

目前來看，臺積電是眾多芯片客戶們的首選，但為了避免芯片價格“水漲船高”，客戶們同樣會“雨露均沾”?！霸谛酒悸史矫?，臺積電一直遙遙領(lǐng)先，這也造成了很多客戶喪失了議價權(quán)，導(dǎo)致芯片價格持續(xù)高漲。因此，若是三星、英特爾的良率能夠提升，同樣也會有客戶愿意進(jìn)行嘗試?！蹦罂迪颉吨袊娮訄蟆酚浾哒f。

“為防止一家獨大，下游客戶也會有意識地分配一部分業(yè)務(wù)給到除臺積電以外的其他廠商，作為替代和備選?！眲?chuàng)道投資咨詢總經(jīng)理步日欣對《中國電子報》記者說。

其中最典型的例子當(dāng)屬高通。此前，高通一直是臺積電的大客戶之一，而高通驍龍 8 Gen 1芯片采用的是三星4nm工藝。雖然，在搭載三星4nm工藝芯片之后，由于三星芯片功耗過高而中途再次換成了臺積電4nm芯片，但是，近期也有消息稱，隨著三星芯片良率的提升，高通未來Snapdragon 8系列處理器極有可能再次采用三星的芯片。此外，在英特爾20A以及18A制程的客戶名單中，同樣也能看到高通的身影。

此外，莫大康表示，先進(jìn)制程有著龐大的市場需求，僅憑某一家的產(chǎn)能很難支撐。因此，哪怕某些廠商的芯片會有陷入性能“滑鐵盧”的風(fēng)險，也依舊會有大批廠商愿意去“嘗嘗螃蟹”，一起磨合。

一枝獨秀不是春,百花齊放春滿園。在這場2nm之戰(zhàn)中，無論是一直以來遙遙領(lǐng)先的臺積電，還是奮力追趕的三星和英特爾，都很難成為絕對的贏家?！叭蠹摇蹦銇砦彝纬闪死彂?zhàn)，而正是這樣的拉鋸戰(zhàn)，促使摩爾定律在重重困難之下，仍不斷按照一定速度向前延伸。

作者丨沈叢

編輯丨邱江勇

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨趙晨