半導體巨頭競相制造下一代"2nm"尖端芯片

臺積電、三星和英特爾爭奪“2nm”芯片，此舉將塑造5000億美元產(chǎn)業(yè)的未來(lái)。世界領(lǐng)先的半導體公司正在競相生產(chǎn)所謂的“2nm”處理器芯片，為下一代智能手機、數據中心和人工智能提供動(dòng)力。

臺積電（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）仍然是分析師最希望保持其在該行業(yè)全球霸主地位的公司，但三星電子（Samsung Electronics）和英特爾（Intel）已將該行業(yè)的下一個(gè)飛躍視為縮小差距的機會(huì )。

幾十年來(lái)，芯片制造商一直在尋求制造更緊湊的產(chǎn)品。芯片上的晶體管越小，能耗就越低，速度就越高。如今，“2nm”和“3nm”等術(shù)語(yǔ)被廣泛用作每一代新芯片的縮寫(xiě)，而不是半導體的實(shí)際物理尺寸。

任何一家在下一代先進(jìn)半導體領(lǐng)域開(kāi)辟技術(shù)領(lǐng)先地位的公司都將完全有能力主導這個(gè)去年全球芯片銷(xiāo)售額遠超5000億美元的行業(yè)。由于對為生成性人工智能服務(wù)提供動(dòng)力的數據中心芯片的需求激增，預計這一數字將進(jìn)一步增長(cháng)。

據兩位直接了解情況的人士透露，主導全球處理器市場(chǎng)的臺積電已經(jīng)向包括蘋(píng)果和英偉達在內的一些最大客戶(hù)展示了其“N2”（即2nm）原型的工藝測試結果。

但兩位與三星關(guān)系密切的人士表示，這家韓國芯片制造商正在提供其最新2nm原型的降價(jià)版本，以吸引包括英偉達在內的知名客戶(hù)的興趣。

美國對沖基金道爾頓投資公司分析師James Lim表示：“三星認為2nm將改變游戲規則?！薄暗藗內匀粦岩伤芊癖扰_積電有更好的制程工藝?！?/p>

前市場(chǎng)領(lǐng)導者英特爾也大膽宣稱(chēng)將在明年年底前生產(chǎn)下一代芯片。這可能會(huì )使其重新領(lǐng)先于亞洲競爭對手，盡管這家美國公司的產(chǎn)品性能仍存在疑問(wèn)。

臺積電表示，N2芯片的大規模生產(chǎn)將于2025年開(kāi)始，通常會(huì )首先推出移動(dòng)版，蘋(píng)果是其主要客戶(hù)。稍后將推出為更高功率負載設計的PC和高性能計算芯片版本。

蘋(píng)果最新的旗艦智能手機iPhone 15 Pro和Pro Max于今年9月推出，是第一款搭載臺積電新的3nm芯片技術(shù)的大眾市場(chǎng)消費設備。

隨著(zhù)芯片不斷變小，從一代或“節點(diǎn)”工藝技術(shù)轉移到下一代工藝技術(shù)的挑戰加劇，這增加了臺積電皇冠滑落的可能性。

臺積電告訴英國《金融時(shí)報》，其N(xiāo)2技術(shù)開(kāi)發(fā)“進(jìn)展順利，有望在2025年實(shí)現批量生產(chǎn)，引進(jìn)后將成為該行業(yè)密度和能效方面最先進(jìn)的半導體技術(shù)”。

但Isaiah Research副總裁Lucy Chen指出，轉移到下一個(gè)節點(diǎn)的成本正在上升，而性能的提高已經(jīng)趨于平穩。陳說(shuō)：“（轉向下一代）對客戶(hù)的吸引力已經(jīng)沒(méi)有那么大了?！?/p>

專(zhuān)家強調，距離大規模生產(chǎn)還有兩年時(shí)間，初期問(wèn)題是芯片生產(chǎn)過(guò)程中自然的一部分。

根據咨詢(xún)公司TrendForce的數據，三星在全球先進(jìn)代工市場(chǎng)的份額為25%，而臺積電的份額為66%。三星的內部人士看到了兩家之間縮小差距的機會(huì )。

這家韓國企業(yè)集團是去年第一家開(kāi)始大規模生產(chǎn)3nm或“SF3”芯片的公司，也是第一家轉向被稱(chēng)為“Gate All Around”（GAA）的新型晶體管架構的公司。

據兩位知情人士透露，美國芯片設計師高通公司計劃在其下一代高端智能手機處理器中使用三星的“SF2”芯片。這將標志著(zhù)高通公司將其大部分旗艦移動(dòng)芯片從三星的4nm工藝轉移到臺積電的同等工藝后，命運發(fā)生了逆轉。

三星表示：“我們已準備好在2025年前實(shí)現SF2的大規模生產(chǎn)?！??！坝捎谖覀兪堑谝粋€(gè)跨越并過(guò)渡到GAA架構的公司，我們希望從SF3到SF2的進(jìn)展將相對無(wú)縫?！?/p>

分析人士警告稱(chēng)，盡管三星是第一個(gè)將其3nm芯片推向市場(chǎng)的公司，但它一直在努力提高“良品率”，即生產(chǎn)的芯片中被認為可以交付給客戶(hù)的比例。

這家韓國公司堅稱(chēng)，其3nm的產(chǎn)率已經(jīng)提高。但據兩位接近三星的人士透露，三星最簡(jiǎn)單的3nm芯片的良率僅為60%，遠低于客戶(hù)的預期，而且在生產(chǎn)相當于蘋(píng)果A17 Pro或英偉達圖形處理單元的更復雜芯片時(shí)，良率可能會(huì )進(jìn)一步下降。

研究公司SemiAnalysis的首席分析師Dylan Patel表示：“三星試圖實(shí)現這些量子飛躍?！薄八麄兛梢砸笏麄兿胍囊磺?，但他們仍然沒(méi)有發(fā)布合適的3nm芯片?！?/p>

首爾Sangmyung大學(xué)系統半導體工程教授李鐘煥補充說(shuō)，三星的智能手機和芯片設計部門(mén)是其代工部門(mén)生產(chǎn)的邏輯芯片的潛在客戶(hù)的激烈競爭對手，這一事實(shí)也讓三星深受其害。

李說(shuō)：“三星的結構引起了許多潛在客戶(hù)對可能的技術(shù)或設計泄露的擔憂(yōu)?！?。

與此同時(shí)，前市場(chǎng)領(lǐng)導者英特爾正在技術(shù)會(huì )議上推廣其下一代“18A”節點(diǎn)，并向芯片設計公司提供免費測試生產(chǎn)。這家美國公司表示，將于2024年底開(kāi)始生產(chǎn)18A，這可能使其成為第一家向下一代遷移的芯片制造商。

但臺積電首席執行官魏似乎并不擔心。他在10月表示，根據臺積電的內部評估，其最新的3nm變體已經(jīng)上市，在功率、性能和密度方面與英特爾的18A相當。

三星和英特爾也希望從尋求減少對臺積電依賴(lài)的潛在客戶(hù)中受益。7月，美國芯片制造商AMD的首席執行官表示，除了臺積電提供的制造能力外，該公司還將“考慮其他制造能力”，以追求更大的“靈活性”。

咨詢(xún)公司RHCC的首席執行官Leslie Wu表示，需要2nm級技術(shù)的主要客戶(hù)正在尋求將他們的芯片生產(chǎn)分散到多個(gè)鑄造廠(chǎng)?！皟H僅依靠臺積電風(fēng)險太大?！?/p>

但伯恩斯坦（Bernstein）亞洲半導體分析師Mark Li質(zhì)疑，“與效率和時(shí)間表等因素相比，這個(gè)（地緣政治）因素有多大意義，還有待商榷。臺積電在成本、效率和信任方面仍然處于優(yōu)勢地位?！?/p>