2nm戰場,好戲來了


本周,2nm在各大網站強勢刷屏。

台積電先前表示,2nm晶片將於4月1日起接受訂單預訂。隨著時間逐漸來到4月,它終於猶抱琵琶半遮面,緩緩露出真容。

台積電、Intel 、 Rapidus等晶片巨頭都在本周再更新了2nm晶片的量產進展。

01. 台積電2nm,達3萬美元

價格方面, DigiTimes報告稱,客戶正在排隊等待成為第一批收到即將發貨的晶圓的一方,即使這意味著必須支付每片 30000 美元的高昂價格。

良率方面,根據先前訊息,台積電已在竹科寶山廠完成約5000片的風險試產,良率超過60% ,併計劃於2025年下半年正式進入量產階段。

產地方面,根據台積電的規劃,其2nm晶圓將於2025年下半年在新竹寶山廠和高雄廠同步量產。台積電董事長魏哲家透露,客戶對於2nm技術的需求甚至超過了3nm同期,市場對於2nm晶片的熱情,可見一斑。

2022年12月,台積電宣佈量產3nm ,屆時台積電就曾做過預測, 3nm製程技術量產第一年帶來的收入將優於5nm在2020年量產時的收益。想必2nm大規模量產之際,需求也會十分熱門。

產量方面,在新竹寶山晶圓廠( Fab 20)和高雄晶圓廠(Fab 22 )共同貢獻下,預計到2025年底,台積電2nm製程的總月產能將突破5萬片晶圓。

為了滿足2nm的量產需求,台積電也加大了對ASML的EUV光刻機的採購力度,在2024年就訂購了30台,並且計劃在2025年再訂購35台,其中還包括ASML最新推出的High-NA EUV光刻機,以在新竹和高雄等地建設更多2nm生產線。

預計到2026年,台積電2nm晶片月產能將提升至每月12至13萬片。

潛在客戶方面,台積電2nm製程晶片的潛在客戶包括蘋果、 AMD、Intel 、博通等。不過也有市場消息指出台積電2nm製程的首批產能已被蘋果預訂,用於生產A20處理器。蘋果供應鏈知名分析師郭明錤也曾多次提及,iPhone 18系列將搭載的A20晶片,將採用台積電尖端的2奈米製程製造。

不過,台積電並未對單一客戶的產品資訊發表評論,蘋果也未公佈採用2nm流程的具體時間表。

02. 2nm戰場,好戲來了

在先進製程的賽道上, 3nm 製程的熱度還未完全消退,2nm 製程的角逐已正式開啟。台積電搶先一步,率先實現量產,消息一出,迅速引發產業關注。

現下,其他晶片龍頭也坐不住了,正摩拳擦掌。2nm的市場,好戲正在開演。

Intel , 18A進入風險試產

在近日舉辦的Intel Vision 2025大會上,Intel正式宣佈其Intel 18A製程製程技術已進入風險生產階段。( 18A等效於1.8nm級)

Intel代工服務副總裁 Kevin O'Buckley在Intel即將全面完成其「四年五個節點(5N4Y )」 計畫之際宣佈了這一消息。

Kevin O'Buckley表示,風險試產雖然聽起來很可怕,但實際上是一個產業的標準術語。 風險試產的重要性在於我們已經將技術發展到了可以量產的程度。

他也強調,Intel已經生產了大量Intel 18A測試晶片。相較之下,風險試產包括將完整的晶片設計晶圓投少量生產,再透過調整其製造流程,並在實際生產運作中驗證節點和製程設計套件( PDK )。據悉,Intel將在2025年下半年擴大Intel 18A的產量。

據悉,Intel的下一代面向行動端筆記本的Panther Lake將於2025年下半年發布(預計命名為酷睿Ultra 300系列)。屆時,該款產品極有可能是Intel 18A的首款搭載產品。

2024年9月,Intel宣佈,18A製程進展順利且超過預期,Arrow Lake高性能處理器原定採用的20A製程已取消,改為外部代工製造。18A製程在20A的基礎上打造,將成為首款同時採用PowerVia背面供電和RibbonFET環繞式閘極(GAA )電晶體技術的晶片。同時,Intel宣佈將其資源從20A轉移到18A 。

關於Intel取消20A節點的原因,業內猜測主要有兩點:

其一,彼時, Intel正面臨財務業績壓力。去年8月初, Intel公佈了糟糕的財報及財測數據,並宣佈全球裁員15% 、削減資本支出(到2025年削減100億美元資本支出)。在此背景下,取消20A製程有助於節省生產資本支出,並減輕財務壓力。Intel高層認為,節省下來的資金將用於推動更具潛力的18A製程節點的發展。

其二,Intel對20A的興趣有限。先前Intel表示,已將其資源從20A轉移到18A上,這是受到18A良率指標強勁的推動。彼時18A的缺陷密度(def/cm 2 ) 已達 0.40 以下,此後未有更新的良率資料更新。

依照Intel的願景,18A將是其反超台積電的關鍵節點。

Rapidus :本月內啟動中試線

之前很長一段時間, Rapidus的2nm製造規劃,也宣傳的沸沸揚揚。

Rapidus於2022年8月10日由軟銀、索尼、豐田等8家日本大公司共同籌辦。自成立以來,它便肩負著日本半導體復興的重任。在日本政府大力支援下,獲得了總計9,200億日元補貼。有了資金的強力後盾,Rapidus在2nm晶片製造的道路上一路狂奔。

4月1日, Rapidus表示,該企業計劃在本月內基於已安裝的前端設備啟動中試線,實現 EUV 機台的啟用並繼續引入其它設備,推進 2nm GAA 先進製程技術的開發。

Rapidus 將在本財年(結束於明年三月底)內向先行客戶發布 2nm 節點的 PDK (製程設計套件),為 2027 財年的中試線完成建設、測試晶片驗證乃至最終量產做好準備。

而在先進封裝方面,該企業計劃啟動中試線項目,進一步開發所需的 RDL 重佈線層、3D 封裝技術、KGD篩選技術,並為客戶建立封裝組裝設計套件 ADK 。

三星Exynos全新命名,2nm晶片或將到來

近日有消息稱,三星即將推出的新一代Exynos晶片將不再沿用預期的Exynos 2600之名,而是採用一個全新的命名。還有消息指出三星Galaxy S26系列或有可能全面告別驍龍平台,轉而全係搭載三星自家研發的這款全新Exynos晶片。

據悉,這款備受期待的Exynos晶片將率先採用三星最新的2nm製程,命名為SF2 。根據三星的規劃,Exynos 2600的原型晶片預計將於今年5月開始量產,並將在Galaxy S26系列手機上首發搭載。

倘若真如上述所言,三星的2nm或許是最早到來的。

不過,業界對於三星的期待值似乎不算太高,這可能受到半個月前,其原計劃在2027年投產的1.4奈米晶片專案擱置的影響。

03. 2nm混戰,誰更勝一籌?

目前,台積電與Intel兩家的呼聲要高於其他幾家晶片巨頭。

那麼就這兩家公司而言,誰的工藝技術更勝一籌呢?

今年2月, TechInsights 和 SemiWiki揭露了Intel 18A和台積電 N2 (2nm 等級)製程上的關鍵資訊。

先說研究機構的結論:Intel 18A 製程在性能方面更勝一籌,而台積電的 N2 製程則可能在電晶體密度方面更具優勢。

TechInsights分析指出,台積電 N2 製程的高密度 (HD) 標準單元電晶體密度達到了 313 MTr / mm 2 ,遠超 Intel 18A (238 MTr / mm 2 ) 和三星 SF2 / SF3P (231 MTr / mm 2 ) 。

不過這樣的比較不算完全準確,還有一些點要注意。

第一,這個比較只涉及HD標準單元。幾乎所有依賴前沿節點的現代高效能處理器都使用高密度( HD)、高效能(HP )和低功耗(LP )標準單元的組合,更不用說台積電FinFlex和NanoFlex等技術的能力了。

第二,目前尚不清楚Intel和台積電的HP和LP標準單元如何比較。雖然可以合理地假設N2在晶體管密度上具有領先優勢,但這種優勢可能不像HD標準單元那麼巨大。

第三,在IEDM會議上提交的論文中,Intel和台積電都揭露了其下一代18A和N2製造流程在性能、功耗和晶體管密度方面相對於前代的優勢。然而,目前還無法將這兩種製造技術直接進行比較。

再看TechInsights的結論。

在性能方面, TechInsights認為Intel的18A將領先台積電的N2和三星的SF2 (前身為SF3P )。然而,TechInsights使用了一種有爭議的方法來比較即將推出的節點的性能,它使用台積電的N16FF和三星的14奈米製程技術作為基準,然後加上兩家公司宣佈的節點間性能改進來做出預測。雖然這可以作為一個估計,但可能不完全準確。

此外,還有許多需要注意的點,例如:Intel專注於製造高效能處理器,因此18A可能是為效能和能源效率而設計的,而不是為了HD電晶體密度。再或Intel的背面供電技術也會對其產品起到加持作用。

在功耗方面, TechInsights的分析師認為,基於N2的晶片將比類似的基於SF2的積體電路消耗更少的功耗,因為台積電近年來在功耗效率方面一直領先。至於Intel ,這還有待觀察,但至少18A將在這方面提供優勢。

在產品規模化上市方面,或許Intel 18A早於台積電2nm ,上文曾提到Intel 18A的首批產品很可能是將於2025年下半年發布的Panther Lake,而搭載台積電2nm的首批產品很可能是將於2026年發布的iPhone 18系列。

04. 晶片巨擘的野心,不只2nm

從目前台積電的規劃來看,其似乎並沒有打算在2nm上耗費太多的時間。

台積電寶山P2(Fab20)工廠已經在為1.4nm製程做內部準備,並取得了重大突破,但具體情況暫時不詳。

最近,台積電甚至已經明確通知供應鏈,可以開始準備1.4nm製程相關的設備了。

寶山P2被視為台積電先進製程的試驗田,一旦進展順利,P3 、P4工廠也會加入其中,Fab 25工廠也可能會在1.4nm製程上扮演重要角色。

業界預計,台積電預計在2027年開始1.4nm製程的風險性試產,2028年火力全開。

那麼寫到這裡,或許有人有這樣的疑問:晶片製程不斷縮小,真的有必要嗎?

眾所周知,隨著製程節點向更小尺寸演進,這讓製造晶片變得更難且更昂貴了。如上文所言,Intel  Arrow Lake放棄採用20A工藝,三星擱置1.4nm ,這均介於投入與回報差距的衡量。

彼時,製造更先進晶片宛如一場殘酷遊戲,每一步需謹慎慎微。至於後續還會有那些巨頭加入這場角逐呢?又將採取何種策略?一切都充滿未知......

可以確定的是,這場競賽,並不會輕易終止。 (半導體產業縱橫)