近日，集邦咨询报道，台积电正在积极推进2nm芯片技术，首部机台将在2024年4月进入厂房。

如果进展顺利的话，2025年将会实现2nm工艺量产。

而同样布局2nm工艺的三星，也计划在2025年量产，两大巨头的芯片工艺争夺战已经打响了。

台积电已经向苹果、英伟达展示了2nm工艺原型测试结果，而三星则计划推出更低廉的价格。

不出意外的话，苹果将继续成为台积电第一个2nm客户，而三星的2nm客户依然是高通。

2nm工艺究竟有多强呢？

按照台积电的说法，要在100平方毫米的芯片上，相当于手指甲盖大小，堆上490亿个晶体管，听上去有点像天方夜谭。

性能方面，2nm将比7nm提升45%—50%，功耗下降75%。

另一家巨头IBM，早在2021年就实现2nm技术的突破，也是最早在2nm工艺有收获的企业。

IBM预计，每平方毫米芯片上集成3.33亿个晶体管。相比7nm工艺提升了45%的性能或者减少75%的功耗，预计2024年量产。

从数据上看，2nm工艺性能提升并不是很大，但是它的工艺难度却是成倍的上升。为了解决工艺难题，巨头们不得不采用新的技术，即：GAA技术。

GAA技术，就是全环栅型晶体管技术，是FinFET技术的演进，它的最大特点就是晶体管沟道四面全部被栅极环绕，可以有效增强对沟道的控制，减少电子跃迁，最终降低漏电率。

根据设计不同，GAA又分为不同的形态，包括纳米线、纳米板、纳米环。

台积电采用的nanosheet、三星采用的Gate-All-Around、英特尔主导的nanowire，其实在本质上都大同小异，目的也都是为了降低漏电率。

到时候谁的工艺更加稳定，更加成熟，谁就有望脱颖而出，成为新工艺的最大受益者。

2nm工艺需要花费多少钱呢？

技术路线有了，项目也提上了日程，剩下的就是砸钱了，正常情况下，谁砸的钱多，谁的技术就更先进。

研究机构Semiengingeering的统计，28nm工艺要5130万美元的投入，16nm需要1亿美元，7nm需要2.97亿美元，5nm需要5.42亿美元，3nm达到了10亿美元

可以看出，从5nm迭代至3nm，资金增加了近5亿美元，那么从3nm迭代至2nm呢？恐怕光研发费用就高达20亿美元了。

你以为20亿美元很多了，但实际上距离量产还很远。

量产需要建设2nm工厂、引进新设备、加上材料、人工、资源消耗，将是一笔非常庞大的开支。

我们以台积电美国亚利桑那州的晶圆厂为例，当时宣布投资120亿美元建一座5nm晶圆厂，之后在美国的要求下，将投资扩大至400亿美元，再建一座3nm晶圆厂。

按此计算的话，一座3nm晶圆厂投资达到了惊人的280亿美元，那么2nm呢？只会更多。

此外，随着工艺制程的迭代，光刻设备也需要更新。

ASML就表示为了实现更精密的光刻，2024年生产最多10台新一代高NA EUV光刻机，其中英特尔预定了6台。

NA就是数值孔径，它是光刻机的重要指标，直接决定了光刻的实际分辨率，以及最高能达到的工艺节点。

当工艺达到5nm以下时，普通的EUV光刻机就不够用了，需要多重曝光技术来辅助，这么一来，成本就会显著提高，并且良品率也会降低。

因此，高NA 成为了必需品。

ASML的高NA EUV光刻机就显得尤为重要，当然价格方面也会大幅提升，一台普通的EUV光刻机售价在1.5亿美元左右，而高NA EUV光刻机将达到3亿美元，甚至4亿美元。

这样的光刻机使用在生产线上，效率、良品率会大幅提升，但是前期的设备投入也会成倍的增长。

因此，2nm工艺目前只有台积电、三星、英特尔这些世界级巨头在搞，其他公司根本承担不起高额费用。

2nm已经不是你想象中的2nm了

巨头们都开始搞2nm工艺了，国产芯片还在拼7nm，按照节点计算的话，7nm、5nm、3nm、2nm，又落后了4代。

那么实际上真的如此吗？

我们先来了解一下什么是工艺制程。

晶体管由源极、漏极、栅极组成，工艺制程就是源极到漏极的沟道宽度。

但是，到了22nm之后，短沟道效应越来越明显，很难控制电子跃迁，于是就研发出了FinFET技术。

这种技术暂时控制住了电子跃迁，但是沟道宽度很难测量，为了降低难度、易于观察，干脆就把栅极长度作为工艺制程的参考标准。

也就是说，现在的工艺制程已经不标准了，只是一个近似值。

随着工艺制程的不断迭代，尤其是到了16nm以下，这些数字和实际的节点以及栅极长度，开始匹配不上了，并且差距越来越大。

现在的3nm、2nm基本上和尺寸没关系了，也就和晶体管数量有关了。

连英特尔都忍不住驳斥台积电，称台积电的7nm工艺，也就相当于英特尔的10nm，甚至还比不上。

这就好比卖酒，标着10年、15年，真的是窖藏了10年、15年的酒？根本不可能啊！年份标识都是虚高，真的窖藏10年、15年，你能轻易买的到？

国内的芯片专家也提出了质疑，称芯片制程高速迭代很可能是一个骗局。2016年后，代工龙头台积电的推动下，市场上开始大肆炒作芯片迭代，但在用户实际体验上，7nm以下的芯片，没有实质性的提升。

苹果的iPhone15 Pro采用了台积电3nm工艺的A17 Pro处理器，使用效果和华为Mate60 Pro有区别吗？没有，你感觉不出来。

台积电热衷于炒作工艺迭代，一方面是自己处于芯片制造领域的龙头地位，其他企业技不如人，没资格说“不”；另一方面还是利益问题。

这和买苹果手机一样，别人拿着iPhone 14，你拿着iPhone 15，心里就感觉高人一等，实际上，以苹果的挤牙膏速度，iPhone 15也就相当于iPhone 14+，下一代16也就是14++。

但是，你心里感觉很爽，愿意出这部分冤枉钱，而厂商有钱赚自然更高兴。

7nm以下制程没必要卷了

芯片工艺到了7nm以下，真的就没必要卷了。

iPhone 15使用了3nm芯片，结果也出现了发热问题，最后没办法，升级了一下系统，解决了发热问题。

那么到底是升级了系统呢？还是芯片降频了？恐怕苹果比谁都清楚。

而反观华为Mate 60，性能、流畅度、跑分方面都很出色，也没有出现发热现象。并且增加了双向北斗卫星消息功能、灵犀通信、超清影像、超级快充、超长续航等，让我们拥有了更极致的体验。

真正的芯片迭代，绝不不仅仅是代工厂商的升级，而是上下游的设备、材料、封装、设计共同迭代，任何一家的原地踏步，都会影响芯片的迭代。

台积电2nm代工价格已经达到了2.5万美元/片，比7nm的1万美元/片，高出了1.5倍，而这些价钱最终都是由消费者买单。

如果仅仅是因为芯片工艺制程上的暂时领先，就去购买苹果手机，真的大可不必，因为买到手之后，你会发现，好多人的Mate 30也用的好好的，而且非常丝滑。

国产芯片也是如此，不应该为了迭代而迭代，更不应该去炒作工艺制程，而是从实际情况出发，解决实际应用问题。

如果7nm、5nm可以解决国产芯片的所有问题，真的没必要强行把它叫3nm，或者2nm。

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