在硅基半导体技术的发展进程中,摩尔定律正逐渐逼近物理极限,而 2 纳米制程宛如一座关键的里程碑,成为了台积电、三星、英特尔三大巨头竞相角逐的焦点。
这场围绕 2 纳米的较量,恰似华山论剑,谁能在这场纷争中脱颖而出,不仅关乎企业自身的荣耀与未来,更可能左右整个半导体行业的格局走向,甚至对全球电子产品的发展产生深远影响。
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近年来,芯片制程的微缩速度令人瞩目。
数据显示,2019 年 10 纳米及以下制程的市占率仅为 4.4%,但到了 2025 年,这一比例预计将攀升至 35%。台积电 2023 年的资本支出近 360 亿美元,其中约 60% 用于岛内 N3、N2 新厂建设,其 7 纳米及以下制程芯片占全年营收超 50%。
尽管智能手机、个人 PC 和平板等传统应用领域市场出现下滑,但 AI 热潮和 HPC 需求的激增,如英伟达加大 AI 芯片投片,使台积电先进制程产能利用率大幅提升,5 纳米产能利用率从近 5 成提高到 7 - 8 成。同时,部分企业已开始规划更先进制程的车规芯片。
而石墨烯金属臂等新型材料尚处起步阶段,短期内难以量产商用,因此 2 纳米被广泛视作硅晶体管安全微缩的有效极限,成为硅芯片领域的关键终局之战,也被视为三星和英特尔翻身的绝佳契机。
英特尔在这场竞争中展现出了疯狂的扩张态势。
近期,英特尔宣布在以色列斥资 250 亿美元新建大型晶圆厂,德国的晶圆厂项目也稳步推进,未来 5 年全球将有 10 座以上新厂开工建设。在制程追赶方面,英特尔制定了 4 年 5 个制程节点的规划,并拆分代工部门,立志在 2030 年前成为全球第二大晶圆代工厂。
英特尔虽在 10 纳米工艺上滞后 5 年,但拥有技术 “干货”。例如 Rabinfit 这一基于 GA 改进的新型场效应晶体管技术,采用石墨烯沟道材料提升性能,带状沟道增大驱动电流,独特三维包裹技术控制漏电且可叠加,在 2 纳米 GA 方向取得突破,功耗表现优异。
然而,英特尔的关键挑战在于将技术转化为可量产产品,并使其成为客户愿意采用的服务。
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三星作为 IDM 企业,在 2 纳米竞争中具有一定先发优势。为攻克 GA 技术,三星不惜重金投入。因高通事件,三星计划在自研芯片上率先应用 2 纳米芯片。
尽管 3 纳米 GA 曾出现良率崩盘,但随着 MBC FET 技术的不断调试,其 3 纳米良率有所提升,不过鉴于三星有谎报良率的前科,其能否彻底攻克良率低、成本高的难题仍需观察。在全球芯片代工市场,台积电份额约 59%,三星占 16%,英特尔份额较少。
英特尔代工业务拆分后,三星面临的压力显著增大,加之自身口碑下滑以及一季度 36% 的营收暴跌,其超越台积电的目标愈发艰难。
尽管台积电面临全球去台化舆论、巴菲特重仓又减持的风波以及岛内缺电等问题,但它在晶圆代工业务中的地位依然稳固。
晶圆代工业务中,技术并非客户选择的唯一或最主要因素,台积电的核心优势在于服务的完整性。它拥有针对大客户的专属服务团队,能有效对接 IC 设计需求,提供大量模块集成服务和一体化软硬件生态链,这构成了其坚固的 “护城河”。
由于在 3 纳米制程上已与三星、英特尔拉开差距,台积电在 2 纳米产品竞争中有望获取多数芯片大厂订单。然而,台积电也面临挑战。
成本方面,从 2014 年到 2020 年,晶圆采购成本大幅上升,2 纳米单片晶圆定价预计达 25,000 美元,相比 7 纳米涨幅近 150%,高昂成本或致消费者买单意愿降低。在先进制程推进中,艾米级技术使成本剧增,对设备和良率控制要求更高,如何平衡研发与量产投入成为关键。
此外,在先进封装领域,随着 chipding 和异构集成的发展,2.5D、3D 封装愈发重要,台积电需借助先进封装技术锁住客户,巩固与企业间的技术捆绑,降低成本并提升服务全面性,以保住领先地位。
总之,2 纳米制程之战已全面打响,这将是一场漫长而激烈的拉锯战。
虽然率先拥有 2 纳米技术并不必然意味着掌控半导体制造的绝对主导权,但这场竞争无疑将推动整个行业不断创新与进步。
对于广大消费者而言,三大巨头的竞争有望带来成本降低、性能提升和服务优化的最终红利,让我们拭目以待这场科技盛宴的精彩演进。
文本来源@白呀白talk 的视频内容