2nm芯片谁先量产?台积电、三星与英特尔量产时间表与良率对比

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看到台积电、三星和英特尔都在疯狂争夺2纳米制程的先发优势,你是否也曾疑惑:这场价值数千亿美元的芯片战争,到底谁会笑到*后?当苹果、英伟达和AMD等着用2纳米芯片打造下一代革命性产品时,晶圆厂之间的良率差距可能意味着数月的产品延期和数十亿美元的收入差异。

但真相往往比宣传复杂得多。台积电宣称其2纳米良率已超90%,三星声称将在Galaxy S26上首发2纳米芯片,而英特尔则凭借美国政府的强力支持加速推进。这场竞争不仅是技术较量,更是生态布局客户信任供应链掌控的全方位比拼。

三大巨头的量产时间表与当前进展

台积电目前处于**地位,其2纳米制程(N2)计划于2025年下半年量产。台积电已在中国台湾新竹宝山厂进行了风险试产,约5000片,并且进展顺利。其高雄厂也将跟进量产2纳米。台积电计划在2025年底前将2nm月产能提升至5万片,甚至可能达到8万片。到2027年,台积电计划将新竹与高雄的2纳米总月产能扩增至12万~13万片。

三星则计划在2025年量产其**代2纳米制程SF2,并希望凭借其自研的Exynos 2600芯片在Galaxy S26系列上全球首发2纳米工艺。三星还公布了更多的2纳米工艺节点,包括SF2P、SF2X、SF2Z和SF2A等,面向不同应用领域。三星的SF2Z工艺采用了优化的背面供电网络(BSPDN)技术,计划于2027年量产。

英特尔的2纳米级节点称为Intel 20A(20埃米),预计在2024年上半年投产。英特尔还公布了更先进的Intel 18A(1.8纳米)节点,预计2024年下半年量产。英特尔已经接收并安装了ASML的High-NA EUV光刻机,用于相关研发。

良率对比:台积电**,三星追赶,英特尔未知

良率是衡量半导体制造工艺成熟度和经济性的关键指标。高的良率意味着更多的芯片是好的,从而降低了每个芯片的成本。

目前的信息显示,台积电在2纳米良率方面似乎处于**。报道称台积电2nm工艺的良品率在试产阶段已突破90%。值得一提的是,台积电在其北美技术论坛上公布的2纳米缺陷密度(D0)趋势显示,其表现已比肩5纳米家族,甚至超越了同期7纳米与3纳米制程,表明其技术成熟度较高。

三星的良率情况则相对模糊,但有报道提及其在3纳米制程上曾面临良率持续偏低的问题。三星并未高调宣传其2纳米的确切良率数字,其面临的良率压力可能较大。

英特尔并未公开其Intel 20A或18A节点的具体良率数据。作为IDM(集成设备制造)厂商,其良率信息通常不如纯代工厂透明。

技术路径差异:GAA晶体管与背面供电

2纳米及更先进制程的竞争不仅看谁先量产,还体现在所采用的技术上。

晶体管架构的转变是2纳米时代的重要特征。台积电的2纳米节点(N2)是其**使用全环绕栅极(GAA)纳米片晶体管的生产节点,取代了沿用多年的FinFET技术。GAAFET通过立体堆叠的纳米片结构,使晶体管通道被栅极材料完全包覆,能更好地控制漏电流,提升性能和降低功耗。

三星则更早地在3纳米节点就采用了GAA架构(其称为MBCFET),并计划在2纳米工艺上继续实现GAA。

背面供电技术(BSPDN) 是另一项关键技术。三星在其SF2Z 2nm节点上采用了优化的背面供电网络(BSPDN)技术,将电源轨置于晶圆背面,以降低供电电路对互联信号电路的干扰,从而提高性能、降低功耗。

英特尔在其Intel 20A和18A节点上也采用了类似的背面供电技术,称为PowerVia,通过优化供电来提高性能和晶体管密度。

台积电的规划中,其A16(1.6纳米级)节点也将采用背面功率传输功能。

客户争夺与市场布局

谁能获得更多**客户的支持,谁就能在竞争中占据更有利的位置。

台积电似乎已经赢得了众多头部客户的青睐。其2纳米主要客户锁定苹果、英伟达、AMD、高通、联发科及博通等一线企业。据报道,台积电2nm的需求“前所未有”,远超3纳米。AMD的新一代EPYC处理器Venice据称是业界**完成投片并采用台积电2纳米制程的芯片。

三星则希望其自研的Exynos 2600芯片能在Galaxy S26系列上全球首发2纳米工艺,以此证明其技术实力。三星也规划了针对高性能计算、人工智能和汽车行业的特定2nm节点,以吸引不同领域的客户。

英特尔一方面推进自家产品的制程迭代,另一方面也大力拓展晶圆代工业务(IFS),希望吸引外部客户采用其先进工艺。

成本与定价:天价晶圆背后的经济学

先进制程的研发和工厂建设成本**,这些成本*终会体现在晶圆价格上。

据报道,台积电2nm晶圆的初步定价预计将达到3万美元,随着工艺升级及其他增强技术的加入,未来可能飙升至4.5万美元

ASML的High-NA EUV光刻机每台造价高达3.5亿至4亿美元,是前代EUV光刻机的数倍。如此高昂的设备成本,以及对新材料、新工艺的投资,都是推升2纳米芯片成本的重要因素。

未来挑战与展望

尽管竞争激烈,但三大巨头都面临着共同的挑战:

  • 技术复杂性:GAA晶体管、背面供电、High-NA EUV光刻等新技术带来了巨大的技术挑战。

  • 成本控制:天价的投资和不断上升的制造成本需要找到足够的客户和订单来分摊。

  • 人才与生态:需要庞大的专业人才队伍和完整的生态系统(如EDA工具、IP、材料)支持。

台积电凭借其现有的客户信任、技术积累和较高的良率,试图保持**地位,但其对高昂的High-NA EUV成本也表现出谨慎态度。

三星希望凭借技术跳跃和更激进的策略(如更早采用GAA和BSPDN)来实现反超,但其良率问题仍是需要克服的关键障碍。

英特尔则希望借助美国政府的支持和自身IDM的优势,在先进制程上重新夺回竞争力,但其代工业务能否成功吸引外部大客户还有待观察。

个人观点:在我看来,2纳米之争的赢家不能仅凭“首发”或“良率”单一指标判定。真正的胜者需要在性能、功耗、面积(PPA)、成本、交付稳定性和生态支持上取得综合优势

短期看,台积电凭借其成熟的制造经验和强大的客户联盟,在初期量产和良率上可能保持**。但三星和英特尔也在特定技术上各有千秋,例如三星在背面供电和GAA的早期探索,英特尔在IDM整合与政府支持下的发力。这场竞争将持续数年,而非仅在2025年决出胜负。

值得注意的是,高昂的成本可能使得2纳米及更先进芯片在初期主要应用于*高性能、*溢价的产品(如**AI加速器、旗舰手机SoC),而大多数设备仍将采用更经济成熟的制程。芯片行业的“先进制程”与“特色工艺”分庭抗礼的局面可能会更加清晰。

此外,地缘政治因素也在其中扮演角色。各国对本土芯片制造能力的重视,可能会为英特尔、三星等带来额外的支持或压力,从而影响竞争格局。

*终,受益的将是整个科技产业。更先进、能效更高的芯片将推动人工智能、自动驾驶、物联网等领域的创新。但我们也需要关注技术竞争带来的资源集中和准入壁垒升高的问题。

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