AI(人工智慧)帶來了新的需求前景,晶片巨頭向更尖端流程加碼。 2nm尚未量產,圍繞著2nm以下技術的爭奪已經開始。
12月14日,台積電在 IEEE 國際電子元件會議上透露, 1.4nm級製造技術已經開始研發,名為A14。 目前進展順利,預計在2027年-2028年之間量產。台積電同時強調,將於2025年實現2nm級製造製程量產。
此前,根據中國台灣媒體報道,台積電已經在7月初開始了2nm製程的預生產,英偉達和蘋果將成為首批客戶。
目前,台積電已量產的最先進技術是iPhone 15 Pro和Pro Max所用A17pro晶片搭載的3nm製程。 《財經十一人》獲悉,2024年,台積電3nm晶片也將逐步放量,客戶名單中包括蘋果、英偉達、AMD、博通、聯發科和高通。
2024年,全球先進晶片代工的主要廠商台積電、三星和英特爾均步入3nm以下製程階段。一個新的變數是,由於大模型的興起,AI晶片的需求將推高先進製程的需求量。顧問機構IC Insights預測,全球晶片製造產能中,10nm以下製程佔比將會大幅提升,由2021年的16%上升至2024年近30%。
更先進的晶片能撬動巨大的利潤空間,台積電會因此繼續「封神」嗎?
台積電此時宣布展開1.4nm技術研發,技術創新意義比商業回報前景更明顯。
根據顧問公司TrendForce發布的晶圓代工市場報告,2023年三季度,全球前十大晶圓代工廠商產值為 282.9 億美元,較上季成長7.9%。
其中,台積電今年三季營收為172.5億美元,季增10.2%,先進製程(7nm含以下)營收佔比接近60%,3nm製程9月剛有終端產品面世,營收佔比達到了6%。
也就是說,在先進製程代工市場,台積電佔絕對優勢,且優勢還在加速擴大。
台積電最新市值約5,365億美元,是全球市值最高的半導體公司,先進製程關係到其未來的想像空間。
TrendForce的研究顯示,2024年,原本主要由手機晶片霸占先進製程的版圖將因AI晶片崛起而改變。 AI應用帶動HPC(高效能運算)晶片需求逆勢成長,高速運算應用將會成為先進製程最大驅動力。
台積電的產能幾乎是卡著所有主流AI晶片廠商的脖子,包括英偉達採用4nm製程的H100和H800、7nm製程的A100和A800,AMD採用6nm製程的M1200和5nm製程的M1300;賽靈思和英特爾的部分產品也由台積電代工。
台積電的技術迭代速度,是AI晶片產業發展的關鍵因素。
目前,尚未有關於1.4nm級製程更多的資訊流出,該技術的性能表現無法估算。此前台積電釋放的3nm與2nm晶片的對比資訊或許可以作為參考:和3nm晶片相比,相同功耗下,2nm晶片速度可以增加10%-15%;相同速度下,功耗可以降低25%-30 %。
不過,由2nm向1.4nm突破,所需的設備和資源投入均會顯著增長,功效的提升是否覆蓋成本的增加,仍未可知。有業界人士認為,儘管向下一代製程突破的成本明顯上升,然而性能的提升卻趨於平穩,對客戶的吸引力有限。
但是,台積電別無選擇。由於向更先進製程技術突破所面臨的挑戰也加劇,台積電的優勢並不是堅不可摧。台積電強調,為了使2nm和1.4nm等節點能夠真正發揮作用,實現新的效能、功耗和功能水平,需要進行系統級的協同優化。這對於台積電的研發團隊來說,挑戰很大。
對下一代工藝的佈局稍有落後,市場份額可能就會旁落。產業發展趨勢和競爭需要,都決定了台積電不能慢下來,因為競爭對手們已經在做了。
台積電先進製程代工的競爭者主要是三星和英特爾。
三星是第一家將3nm晶片推向市場的公司。 2022年,三星實現3GAE製程(3nm gate-all-around early,3nm製程早期版本)量產,但是良率受到業內質疑,被認為只有約60%。良率影響了三星的訂單。同時,由於三星業務複雜,其半導體業務的客戶和其手機業務之間可能是直接競爭的關係,客戶選擇三星代工會有技術或設計洩漏的擔心,這些均影響了三星3nm晶片的市場表現。
三星目前的計畫是在2024年推出更成熟的3GAP製程(相當於3nm製程的加強版),2025年實現2nm量產,先用於手機,分別於2026年及2027年擴展到HPC及汽車電子領域。 2026年後也將推出1.4nm製程技術。
另一位競爭者英特爾先前宣布要在4年掌握5代製程技術,目標在2025年重奪半導體領先地位。 在英特爾的時間表上,2024年要實現2nm製程技術在自家產品上的量產,並在技術逐步成熟後用於其晶圓代工業務上。
台積電認為這種威脅不大。今年10月,台積電方面曾經有消息流出,經過內部評估,台積電已經量產的3nm製程技術和英特爾明年推出的2nm製程技術表現接近。
事實上,晶片製造進入10nm以下階段,製程數字並不等於半導體實際物理尺寸。 1.4nm、2nm、3nm這些廠商廣泛使用的概念,其實是每個廠商根據自身的參數定義的製程概念。舉例來說,同樣是2nm製程,各廠商可能參數都不一樣。因此,很多時候,先進製程的節點比較是代工廠的宣傳手段。
然而,一些跡象顯示,儘管台積電似乎在技術上擁有領先優勢,但是客戶們仍然有意考慮選擇它的競爭者。
今年7月,英偉達的競爭者AMD表示,正在考慮除台積電以外的代工廠,以追求更大的 「彈性」。 8月,美國AI晶片企業Groq宣布,將成為三星位於美國得州的新廠的首個公開客戶,透過三星為其生產AI加速晶片。另據媒體報道,高通也有意在其下一代高階智慧型手機處理器中,使用三星的晶片替代台積電。
在目前的國際情勢下,晶片代工高度依賴同一家廠商存在一定風險。一個越來越明顯的趨勢是,晶片廠商會採用多個代工廠以避免供應鏈風險,三星和英特爾都將因此獲益。
一位產業資深分析師表示,出於效率和競爭需要,台積電仍然會是業內頂尖公司的第一選擇,但是,對於並不在最激烈競爭中的公司們來說,需要其他代工廠來分散風險。
近日,面對業界傳言三星對於2nm製程技術在採取降價的方式來爭搶客戶的消息,台積電董事長劉德音在接受媒體採訪時表示,「客戶還是看技術的品質」。(財經十一人)