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2奈米變成新戰場
前言：
今年一月，荷蘭ASML公司成功研發出首台High-NA EUV光刻機，並在公眾面前進行了首次開箱展示。
其創新技術能夠將世界上最尖端的晶片製程由3奈米進一步縮減至2奈米，為全球半導體產業帶來了劃時代的突破。
此次成果的亮相，標誌著半導體廠商正式開啟了2奈米晶片量產的新紀元。
2奈米晶片技術儲備不斷完善
目前，整個半導體產業鏈的技術儲備正在逐步優化，從設備製造商到材料供應商，再到晶片設計公司，各環節均在積極應對技術變革，以確保在2奈米晶片時代保持競爭力。
此前，業界普遍認為矽基晶片將在2奈米時代走向終結，而更先進的晶片將採用光子或碳基技術。
然而，高數值孔徑技術的出現，可望延長EUV（極紫外光刻）光源技術的使用壽命，並減輕對蝕刻光波長的迫切需求。
全球最大光刻機廠商ASML已向美國英特爾公司交付了最新一代的[0.55數值孔徑]EUV光刻工具，將為2奈米製程製程晶片的生產提供有力支援。
根據《日本經濟新聞》報道，佳能公司正致力於研發一種創新的奈米壓印技術，具有巨大的潛力，能夠生產出2奈米等級的半導體。
因此，該技術可望在現有光源技術的基礎上，實現2奈米製程及以上晶片的生產。
此外，被視為2奈米晶片製程的核心技術－背面供電(BSPDN)技術也取得了顯著進展。
三星電子正在開發的BSPDN技術已取得新突破，並計劃提前應用於2025年的2奈米晶片製程。
英特爾同樣在背面供電技術的研發上投入龐大，以期恢復其在製程技術領域的領先地位。
該公司計劃將PowerVia與20A節點(2奈米)的RibbonFET(全方位閘極)電晶體結合，透過採用BPD，預計將實現6%的性能提升(Fmax)、90%的單元利用率以及30%以上的電壓降降低。
台積電已在N2研發出背面配電線路(backside power rail)解決方案，此設計特別適用於高效能運算(HPC)應用。
與基準技術相比，背面線路預計將提升速度10%至12%，同時邏輯密度也將提升10%至15%。
在電晶體架構方面，根據供應鏈訊息，台積電計畫採用GAA(全閘極環繞)技術來生產2奈米製程節點。
位於新竹科學園區的寶山P1晶圓廠最快將於4月開始安裝設備，而P2工廠和高雄工廠則計劃於2025年開始生產採用GAA技術的2奈米製程晶片。
台積電：長期領先帶來的穩定發展
台積電長期以來一直是全球晶圓代工的領頭羊，其在先進製程技術上的投入和研發實力使其在該行業中佔據優勢。
台積電已經宣布將在2025年推出2奈米製程技術，命名為N2，這項技術將採用GAAFET全環繞閘極電晶體技術，預計性能和功效將有顯著提升。
台積電的優點在於其穩健的技術發展策略和對製程技術的深厚累積。
它傾向於在確保新技術成熟和可靠後再部署，這種方法有助於降低技術失敗的風險，提高晶片產量和質量，確保客戶滿意度。
台積電的客戶群廣泛，包括蘋果、輝達、AMD等，這些合作關係為其提供了穩定的訂單和收入來源，有助於其在2奈米技術上的研發和量產。
身為全球晶圓代工廠領域的佼佼者，台積電在技術研發與產能佈局方面均展現出卓越實力。
目前，位於新竹寶山的Fab20 P1廠即將於4月啟動設備安裝工程，為即將到來的2奈米晶片量產做好充分準備。
台積電已明確表示，包括寶山P1、P2及高雄在內的三座先進製程晶圓廠均計劃於2025年實現量產目標。
此舉引發了全球科技巨頭的廣泛關注，蘋果、輝達、AMD及高通等公司均積極尋求與台積電的合作，以確保獲得足夠的產能支援。
根據先前wccftech媒體的報告，蘋果公司的iPhone、Mac、iPad以及其他相關設備將成為台積電首批採用2奈米製程技術的用戶。
蘋果計畫利用台積電的2奈米製程技術來提升其晶片的效能，並降低功耗。這項技術革新預計在未來延長蘋果產品的電池壽命，例如iPhone和MacBook。
在2奈米晶片的產能佈局方面，台積電目前正積極建造兩座2奈米晶片工廠。
三星：新結構方面會更有經驗
三星電子是全球領先的半導體製造商之一，其晶圓代工部門在2奈米技術的研發上也展現了強烈的競爭力。
三星已經收穫了不少2奈米AI加速器訂單，包括來自日本AI巨頭Preferred Networks Inc.（PFN）的訂單，這顯示了三星在2奈米技術商業化方面的決心和進展。
三星的2奈米級SF2製程計畫於2025年推出，預計將在功耗效率和性能上有顯著提升。
三星的優勢在於其垂直整合的業務模式，即同時擁有晶片設計和製造能力，這使得三星能夠在內部協調設計和生產，快速響應市場變化。
此外，三星在3奈米製程上已經採用了GAA架構，這為其在2奈米技術上的進一步發展奠定了基礎。
所以相對於台積電，三星似乎在新結構方面會更有經驗，這也成為三星在2奈米製程中的節點的優勢之一。
三星還透過提供全面的晶片製造服務，包括從晶片設計到生產和先進晶片封裝的一站式服務，來吸引客戶。
根據韓國媒體ZDNet報道，三星已向客戶和合作夥伴發出通知，自今年初起，將其第二代3奈米製程技術正式更名為2奈米製程技術。
同時，三星宣布與一家未公開身分的公司達成了新的合作協議。
根據該協議，雙方將在三星即將推出的2奈米節點上共同研發人工智慧晶片，並已取得了初步的成功。
雖然目前該協議的具體細節尚未公開，但業界普遍認為，這項合作將使得三星的代工業務在未來的製程技術上與台積電和英特爾等競爭對手展開激烈的競爭。
三星對其2奈米節點技術寄予了厚望。據相關報導，與第二代3奈米GAA設計相比，該節點在相同時脈頻率下能夠達到25%的效率提升。
此外，預計在維持相同功率等級的情況下，該節點的效率將提升12%，晶片的總尺寸將減少5%。
考慮到三星先前已經明確表示，其首批2奈米晶圓將主要針對智慧型手機市場，因此，這次新協議的簽署很可能是三星最先進製程技術在PC領域的首個重要合約。
有業內人士推測，這筆交易的目標客戶可能是Google、微軟或阿里巴巴等擁有超大規模資料中心的公司。
然而，儘管三星已成功研發出[第二代3奈米]工藝，並將其更名為[2奈米]，並計劃在今年年底前正式投入量產，但業界對此並不完全認同。
許多大廠更期待真正的2奈米技術的到來，並期待看到三星在製程技術研發上的進一步突破。
三星計劃在2025年首先在行動終端上實現2奈米製程晶片的量產，隨後在2026年將其應用於高效能運算（HPC）產品，並在2027年進一步擴大到車用晶片領域。
英特爾：接著阻擊接著搶市場
英特爾作為半導體產業的老牌巨頭，雖然在10奈米製程上遭遇了挑戰，但在2奈米技術的研發上也展現出了強烈的反擊意圖。
英特爾宣布將在2024年底前生產下一代晶片，並已經開始推廣其下一代Intel18A（相當於1.8奈米）製程節點，這表明英特爾希望在2奈米技術的競爭中重回領先地位。
18A和N2均採納GAA電晶體（RibbonFET）技術，但1.8奈米級節點預計將運用BSPND，即背面功率傳輸網路技術，該技術有助於優化功率和時脈表現。
20A製造技術預計於2024年投入應用，將引進RibbonFET環繞閘極電晶體及背面供電網路（BSPDN）兩大創新技術，旨在達成效能提升、功耗降低及電晶體密度增加等目標。
同時，英特爾的18A生產節點旨在進一步鞏固並拓展20A技術的創新成果，預計在2024年底至2025年初提供更為顯著的PPA效能改進。
依照英特爾的製程規劃，其2奈米技術可望率先實現商業化應用。
英特爾的優勢在於其在High-NA EUV光刻機方面的領先地位，該公司已經預定了多達6台新一代高NA EUV光刻機，這將為其提供更高的產能和更精細的曝光尺寸。
英特爾也正在推進背面供電技術和RibbonFET的使用，這些技術預計將在2024年第一季問世的晶片中得到應用。
在最近的Direct Connect活動中，英特爾宣布了其[4年5個製程節點推進計畫]，其中明確地包括了2奈米晶片的發展節點。
該公司進一步強調了其目標，即在2030年之前成為全球第二大晶圓代工廠。
目前，英特爾已經公佈了2024年量產20A[2奈米]晶片的計畫。
這款晶片將採用創新的RibbonFET電晶體技術，取代傳統的FinFET架構，並引進包括PowerVia在內的全新互連技術。
為了改善其代工業務的業績，英特爾正在加快2奈米製程的研發進度。同時，該公司正致力於推動其代工業務的獨立發展。
從2024年第一季開始，英特爾的財務架構將分為兩大板塊：英特爾代工和英特爾產品。
這項措施標誌著英特爾代工正式成為一個獨立的營運部門，並將擁有自己的損益表。
高通：市場決定合作的腦袋
高通作為全球領先的無線通訊技術公司，其在行動處理器市場中具有重要地位。
雖然高通主要是無晶圓廠半導體公司（Fabless），不直接參與晶片製造，但它在選擇代工廠商方面具有重要影響力。
高通的旗艦產品，如Snapdragon系列，一直是高階智慧型手機市場的首選。
在2奈米技術的競爭中，高通的策略是選擇最佳的代工廠商來生產其設計的晶片。
高通可能會根據台積電和三星等代工廠商的技術進展、成本效益和供應鏈穩定性來決定其晶片的代工合作夥伴。
例如，有報道稱高通計劃在其下一代高階智慧型手機應用處理器中使用三星的[SF2]晶片，這顯示高通在評估2奈米技術時，不僅關注技術性能，也關注成本和市場競爭力。
結尾：
2奈米製程技術已成為全球半導體產業的新戰場，各大廠商的競爭將推動技術的快速發展和廣泛應用，為未來的電子產品和智慧應用帶來更強大的性能和更高的能源效率比。
隨著技術的不斷進步和市場的不斷擴大，2奈米製程技術無疑將成為未來半導體產業的重要里程碑。 (芯師爺)