2025年被稱為“2nm製程元年”,半導體產業圍繞著這項製程開啟了一場“奈米級戰爭”。全球晶片產業的三大巨頭——台積電、三星、英特爾——無一例外地加入這場競爭,意圖爭奪下一代科技的製高點。此外,以Rapidus為代表的新興企業也不甘示弱,試圖在2nm製程賽道上打破原有格局。這場角逐不僅關乎技術的領先,更是產業地位、市場訂單和高利潤的較量。
2nm標誌著半導體製造技術的巨大飛躍。這是業界首次大規模採用GAA(全環繞閘極)電晶體技術。相較於傳統的FinFET技術,GAA技術提供了更穩定的電流控制,漏電和短溝道效應顯著降低,從而實現了性能和能效的雙重提升。
但製造一枚2nm晶圓的成本約為3萬美元,這不僅對晶片廠商是巨大的挑戰,也考驗客戶(如蘋果、輝達等)在「性能」與「成本」之間的取捨。是繼續等待,還是搶先入手?這場競爭背後湧動著無數矛盾和較量。
台積電延續了在先進製程領域的領先地位,計劃在2025年下半年啟動2nm技術量產,量產初期月產能將達到5萬片,計劃在2026年擴產至12萬片。作為蘋果的長期合作夥伴,台積電的這項升級將直接推動蘋果A20晶片應用(如iPhone 17系列)。同時,AMD和輝達等企業也鎖定了台積電的2nm產能。
台積電在2nm製程中全面應用GAAFET電晶體,取代了傳統的FinFET技術,從而精確控制電流流經並優化性能;此外,其獨特的NanoFlex DTCO技術,能靈活匹配不同應用場景,進一步提升晶片的適應性。例如,GAA技術讓晶片效能提升了15%,功耗降低了24%-35%。
儘管台積電技術遙遙領先,但高昂成本卻成為行業“硬傷”,單片晶圓高達3萬美元的價格,即便是蘋果,也不得不推遲iPhone 17系列部分產品採用台積電2nm技術的計劃。技術進步與市場壓力形成了拉鋸,但台積電的優勢似乎仍無法撼動。
三星在2nm的技術路徑上採用了GAA架構,與台積電並駕齊驅,同時引入了BSPDN背面供電技術,有效解決佈線擁塞問題,為高性能晶片提供了更穩定的性能支援。其新一代Exynos 2600晶片利用這項技術,AI運算速度提升了12%,應用啟動時間縮短了30%。
但三星的技術突破伴隨著尷尬的良率數據-試產中良率僅10%-20%,遠低於台積電的60%。此外,三星暫停了1.4nm技術計劃,無疑拉低了客戶對其技術穩定性的評價,急需用2nm的實際市場表現來扭轉劣勢,但良率問題成為首要難題。
英特爾憑藉其18A製程奮起追趕,採用兩大關鍵技術-RibbonFET電晶體和PowerVia技術。 RibbonFET實現了垂直堆疊結構,電晶體密度提升30%,性能優化了15%,而PowerVia則在背板電源傳輸中減少了訊號幹擾,其能源效率可與三星的BSPDN相當。英特爾計劃在2025年下半年推出基於18A工藝的Panther Lake晶片,但財務上做出了妥協,砍掉20A工藝,轉而全力押注18A。這是一場高風險的技術賭注,最終成敗不僅取決於技術本身,更取決於市場競爭與量產時間的賽跑。
此外,日本企業Rapidus近年來因國家力量介入迅速嶄露頭角。在政府9,200億日元補貼支援下,Rapidus把希望聚焦在2027年的2nm量產計畫。技術上,Rapidus與荷蘭ASML合作,引進EUV微影技術,並發展3D封裝技術,試圖在高階晶片市場上佔一席之地。
台積電仍領先2nm技術,憑藉產能和成熟工藝穩住市場優勢,但巨額成本給其擴展應用帶來了難度;三星雖技術亮眼,但其良率危機尚需解決;英特爾在“技術冒險”中試圖彎道超車,但財務取捨可能決定其未來成敗;而Rapidus是否能逆風翻202”,則要看2027年的表現。
對產業鏈上下游來說,圍繞2nm晶圓製造的競爭已經不只是晶片產業的遊戲,而是一次波及整個科技生態的全面革新。從光刻機巨擘ASML(高數值孔徑EUV設備)到封裝技術,每個環節都被迫加快進化,以迎合新技術的高要求。
在產品端,2nm將為手機、PC和資料中心用戶帶來史無前例的效能飛躍。以AI計算為例,處理速度將顯著加快,而設備的整體功耗也將大幅下降。但另一方面,晶片高的製造成本最終也可能傳導至消費者,推高旗艦產品的價格,而中低端市場或仍將主要依賴成熟製程晶片。
2nm晶片的競爭才剛開始,但可以預見的是,台積電、三星、英特爾和Rapidus四方的較量,將塑造未來三到五年全球科技產業的格局。這場“奈米級對決”,技術是主戰場,成本和產能是重要支撐,而最終買單的還是消費者。
而你準備好了嗎?如果一台搭載2nm晶片的新iPhone售價高達1800美元,你是否會因為它性能的大幅提升而買單? (不掉髮的小呆呆)