三大晶圆代工巨头展开2nm之争

来源：爱集微  时间：2023-12-11

集微网消息，全球领先的半导体公司正在竞相生产2nm芯片，为下一代智能手机、数据中心和人工智能（AI）提供支持。

分析师们仍然认为台积电保持其在该领域的全球霸主地位，但三星电子和英特尔已将该行业的下一次飞跃视为缩小差距的机会。

几十年来，芯片制造商一直致力于制造更加紧凑的产品。芯片上的晶体管越小，能耗越低，速度也越快。如今，2nm和3nm等被广泛用于描述每一代新芯片，而不是半导体的实际物理尺寸。

任何在下一代先进半导体领域占据技术领先地位的公司都将处于主导地位，该行业去年的全球芯片销售额远超5000亿美元。由于对支持生成式AI服务的数据中心芯片的需求激增，预计这一数字将进一步增长。

台积电已展示N2原型工艺

据两位知情人士透露，在全球芯片市场占据主导地位的台积电已经向苹果和英伟达等一些最大客户展示了其“N2”（2nm）原型的工艺测试结果。

台积电表示N2芯片将于2025年开始量产，通常会首先推出移动版本，苹果是其主要客户。PC版本以及专为更高功率负载设计的高性能计算（HPC）芯片将在稍后推出。

苹果最新的旗舰智能手机iPhone 15 Pro和Pro Max于今年9月推出，是首批采用台积电全新3nm芯片技术的大众市场消费设备。

随着芯片变得越来越小，从一代或“节点”工艺技术过渡到下一代工艺技术的挑战日益加剧，这加大了台积电失误的可能性，可能导致其桂冠滑落。

台积电表示，其N2技术开发“进展顺利，有望在2025年实现量产，一旦推出，在密度和能效方面将成为业界最先进的半导体技术”。

但Isaiah Research副总裁Lucy Chen指出，迁移到下一个节点的成本正在上升，而性能的改进却已趋于稳定。“（转向下一代）对客户不再那么有吸引力。”

三星希望2nm改变游戏规则

两名与三星关系密切的人士表示，这家韩国芯片制造商正在提供其最新2nm原型的低价版本，以吸引包括英伟达在内的大牌客户的兴趣。

美国对冲基金Dalton Investments分析师James Lim表示：“三星认为2nm是游戏规则的改变者。但人们仍然怀疑它能否比台积电更好地执行迁移。”

专家强调，距离2nm量产还需要两年的时间，初期出现的问题是芯片生产过程中很自然的一部分。

根据研究公司TrendForce的数据，三星在全球先进代工市场的份额为25%，而台积电的份额为66%，三星内部人士看到了缩小差距的机会。

三星去年是第一家开始大规模生产3nm或“SF3”芯片的公司，也是第一家转向GAA（环绕栅极）新型晶体管架构的公司。

据两位知情人士透露，高通正计划在其下一代高端智能手机应用处理器（AP）中使用三星“SF2”芯片。在将其大部分旗舰移动芯片从三星4nm工艺转移到台积电的同等工艺之后，高通新的选择将标志着三星命运的转变。

三星表示：“我们已做好准备，到2025年实现SF2的量产。由于我们是第一个跨越并过渡到GAA架构的公司，因此我们希望从SF3到SF2的进展能够相对顺利。”

分析师警告说，虽然三星是第一家将3nm芯片推向市场的公司，但它一直在努力解决良率问题，即生产出来的芯片中被认为可以交付给客户的比例。

三星坚称其3nm良率有所提高。但据两位接近三星的人士透露，三星最简单的3nm芯片的良率仅为60%，远低于客户的预期，并且在生产类似苹果A17 Pro或英伟达图形处理单元（GPU）等更复杂的芯片时，良率可能会进一步下降。

研究公司SemiAnalysis首席分析师Dylan Patel表示：“三星试图实现这些巨大的飞跃。他们可以宣称他们想要的一切，但他们仍然没有发布名副其实的的3nm芯片。”

首尔祥明大学系统半导体工程教授Lee Jong-hwan补充说，三星旗下智能手机和芯片设计部门是其代工部门生产的逻辑芯片的潜在客户的激烈竞争对手，“三星的结构引起了许多潜在客户对可能的技术或设计泄露的担忧。”

英特尔重返代工竞争

英特尔也大胆宣称将在2024年底前生产下一代芯片。这可能会使其重新领先于亚洲竞争对手，尽管人们对其产品的性能仍存疑虑。

与此同时，英特尔正在技术会议上推广其下一代Intel 18A（相当于1.8nm）工艺节点，并向芯片设计公司提供免费测试生产。英特尔表示将于2024年底开始生产Intel 18A，这可能使其成为第一家转向下一代工艺的芯片制造商。

但台积电总裁魏哲家似乎并不担心。他在10月份表示，根据公司内部评估，其最新的3nm（已上市）在功率、性能和密度方面可与Intel 18A相媲美。

三星和英特尔都希望从减少对台积电依赖的潜在客户中受益，无论是出于商业原因还是出于对地缘政治潜在威胁的担忧。今年7月，AMD CEO苏姿丰表示，除了台积电提供的制造能力之外，该公司还将“考虑其他制造能力”，因为其追求更大的“灵活性”。

咨询公司RHCC CEO Leslie Wu表示，需要2nm级别技术的主要客户正在寻求将芯片生产分散到多个代工厂，“单纯依赖台积电风险太大。”

但Bernstein亚洲半导体分析师Mark Li质疑，“与效率和进度等因素相比，（地缘政治）因素的意义有多大，尚有争议。台积电在成本、效率和信任方面仍然具有优势。”