台积电计划于明年开启 2nm 制程芯片的量产,要知道,每一次芯片制程的微缩都是对人类科技极限的挑战,从微米到纳米,再到如今的 2nm,每一步都凝聚着无数科研人员的智慧与心血。2nm 制程芯片意味着在相同功耗下,芯片性能将获得大幅跃升,或是在维持同等性能时,功耗显著降低,这将为各类电子产品带来脱胎换骨的变化。
在同等功耗下,2nm 芯片的性能提升可达 15%;而在同等性能需求下,功耗更是能够降低 24 - 35%。这就像是给电子产品配备了一个超级节能引擎,既能高速奔跑,又能减少能源消耗,大大延长设备的续航时间。对于智能手机而言,这意味着用户可以尽情畅玩高画质游戏、长时间进行视频拍摄,而无需担忧电量快速耗尽;对于笔记本电脑,外出办公一整天也可能无需频繁寻找充电设备。
其中,全环绕栅极(GAA)纳米片晶体管技术堪称核心亮点。传统的 FinFET 晶体管在制程微缩到一定程度后,面临着电流控制漏电等物理极限问题,而 GAA 纳米片晶体管则打破了这一困境。它如同给电流通道穿上了一层全方位防护的 “铠甲”,通过将栅极环绕在纳米片晶体管的通道周围,极大地增强了对电流的控制能力,有效减少了漏电现象,使得晶体管能够在更低的电压下稳定、高效地工作。工程师还能根据不同的应用场景,自由灵活地调整通道宽度,精准地在性能与能效之间找到最佳平衡点,为芯片设计开辟了更为广阔的天地。
新工艺中引入的 NanoFlex DTCO(设计技术联合优化)技术允许开发人员如同搭建积木一般,根据需求构建出面积最小化、能效增强的更矮单元,或是性能最大化的更高单元,充分满足了人工智能、大数据处理、高性能计算等不同应用场景对芯片性能和能效的多样化需求。无论是追求极致运算速度的数据中心,还是对功耗极为敏感的可穿戴设备,都能从这项技术中找到契合自身发展的芯片设计方案。
此次 iPhone 17 未能首批采用 2nm 芯片,首先是 因为2nm 芯片初期产能限制。芯片量产初期爬坡艰难,台积电需时间优化流程、提升良率,难以满足 iPhone 庞大需求。如 iPhone 14 系列发布初,因供应链和产能问题供货紧张,若 iPhone 17 用 2nm 芯片,缺货风险大增,影响销售与口碑。据估算,台积电 2nm 芯片量产初期月产能仅数万片,而 iPhone 新品初期月销量常超千万部,供需缺口明显。
成本因素也至关重要。2nm 芯片研发、制造成本飙升,使单颗芯片成本大增。台积电 2nm 芯片成本较 3nm 或提高 50%,每片达 3 万美元。苹果虽产品定位高端、利润丰厚,但成本上升会压缩利润,影响定价策略与市场竞争力。若 iPhone 17 因芯片成本提价过高,会让部分消费者望而却步,给竞争对手可乘之机。
技术适配与稳定性同样关键。苹果对芯片性能、功耗、散热及与系统软件适配要求严苛。2nm 芯片新技术多,初期可能有稳定性隐患与适配问题。如信号传输不稳定、发热异常等,会严重影响用户体验。过往 iPhone 曾因芯片散热不佳、软件适配问题遭用户诟病,所以苹果在新技术应用上会更谨慎,确保万无一失。
从苹果供应链管理与产品规划看,其追求供应链多元化与产品稳健迭代。一方面,苹果不愿过度依赖单一供应商或技术,会与三星、英特尔等保持合作,分散风险,促使台积电在成本、技术上更具优势;另一方面,产品规划按节奏推进,在新技术成熟前,优先选用经过市场验证的方案。iPhone 17 用成熟 3nm 工艺的 A19 芯片,可确保性能、供货与成本平衡,为后续更完美引入 2nm 芯片积累经验。