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蘋果、聯(lián)發(fā)科、高通等科技行業(yè)的知名企業(yè)已瞄準臺積電的2納米制程，據(jù)稱后者已于4月1日開始接受訂單。每片晶圓3萬美元的成本，對于下一代制程節(jié)點而言，這已然是難以接受的難題，但這些公司不惜斥資數(shù)十億美元來獲取競爭優(yōu)勢或保持領先地位。

然而，接下來的路只會越來越難走，因為最近的一項預測顯示，在2納米制程之后，1.4納米“埃”制程將緊隨其后，但其成本可能進一步攀升。

1.4nm，太貴了

在今年四月的北美技術研討會上，臺積電發(fā)布了其 A14（1.4 納米級）制造技術，并承諾該技術將在性能、功耗和晶體管密度方面顯著優(yōu)于其 N2（2 納米）工藝。但據(jù)臺媒中國時報報道，臺積電A14工藝每片晶圓的成本可能高達4.5萬美元。與2納米節(jié)點相比，這相當于價格上漲了50%。

那么這個晶圓貴在哪里？

臺積電透露，新節(jié)點將采用其第二代環(huán)柵 (GAA) 納米片晶體管，并將通過 NanoFlex Pro 技術提供更大的靈活性。臺積電預計A14 將于 2028 年投入量產，但不支持背面供電。據(jù)介紹，A14 是臺積電全節(jié)點的下一代先進硅技術。從速度來看，與 N2 相比，其速度提高了 15%，功耗降低了 30%，邏輯密度是整體芯片密度的 1.23 倍，或者至少是混合設計的 1.2 倍。

所以，如臺積電所說，這是一項非常非常重要的技術。

如上所述，作為一種全新的制程技術，臺積電的A14 基于該公司的第二代 GAAFET 納米片晶體管和新的標準單元架構，以實現(xiàn)性能、功耗和微縮優(yōu)勢。臺積電預計，與 N2 相比，A14 將在相同的功耗和復雜度下實現(xiàn) 10% 至 15% 的性能提升，在相同的頻率和晶體管數(shù)量下降低 25% 至 30% 的功耗，并在混合芯片設計和邏輯電路中提高 20% 至 23% 的晶體管密度。

由于 A14 是一個全新的節(jié)點，因此與 N2P（利用 N2 IP）以及A16（采用背面供電的 N2P）相比，它將需要新的 IP、優(yōu)化和 EDA 軟件。

臺積電強調，A14還采用了公司自研的設計技術協(xié)同優(yōu)化（DTCO）技術NanoFlex Pro技術，允許設計人員以非常靈活的方式設計產品，從而實現(xiàn)最佳的功率性能優(yōu)勢。這項技術將于2028年投入生產。

據(jù)解析，該架構將使芯片設計人員能夠微調晶體管配置，以實現(xiàn)針對特定應用或工作負載的最佳功率、性能和面積 (PPA)。使用非 Pro FinFlex，開發(fā)人員可以在一個模塊內混合搭配來自不同庫（高性能、低功耗、面積高效）的單元，以優(yōu)化性能、功率和面積。臺積電尚未披露NanoFlex與 NanoFlex Pro 之間的明確技術細節(jié)，因此我們只能猜測新版本是否允許對單元（甚至晶體管）進行更精細的控制，或者它是否會提供更好的算法和軟件增強功能，以便更快地探索和優(yōu)化晶體管級的權衡。

值得一提的是，根據(jù)臺積電日前在歐洲技術研討會上的說法，包括A16（1.6納米級）和A14（1.4納米級）工藝技術，不需要售價高達四億美金的最高端High NA EUV設備。 臺積電副聯(lián)席首席運營官兼業(yè)務發(fā)展和全球銷售高級副總裁Kevin Zhang在活動上表示，臺積電的技術團隊已經(jīng)找到了一種在 1.4nm 節(jié)點上生產芯片的方法，而無需使用High NA EUV 工具，該工具可提供 8nm 分辨率，而Low NA EUV 系統(tǒng)的分辨率為 13.5nm。

但即使如此，如上所述，1.4nm已經(jīng)貴的嚇人。

誰會用1.4nm？

據(jù)中國時報所說，只有臺積電的最TOP用戶才會用1.4nm。那么誰才是臺積電的最TOP的用戶呢？那必然離不開英偉達、蘋果、聯(lián)發(fā)科、英特爾、高通和博通等。

作為AI芯片行業(yè)的當紅炸子雞，英偉達無疑是臺積電最重要的客戶之一。據(jù)伯恩斯坦估計，英偉達對臺積電收入的貢獻將從2023年的5-10%增長到2025年的20%出頭，與蘋果的份額持平該券商表示，臺積電的人工智能和后端業(yè)務，尤其是先進封裝，是關鍵的增長動力，并預測人工智能將占臺積電今年總收入的20%以上。

伯恩斯坦預計，該公司將在保持滿負荷生產的同時，應對英偉達Blackwell、Blackwell Ultra和Rubin芯片生產計劃的變化。他們指出，臺積電今年每股收益將增長 40%，數(shù)據(jù)中心 AI 收入占總收入的比例將從 2023 年的 6% 上升至 2024 年的 14%，到 2025 年將達到 20% 以上。

英偉達不但是臺積電最有發(fā)展?jié)摿Φ目蛻簦彩怯绣X的客戶。特別是考慮到終端客戶現(xiàn)在對高性能芯片越來越高的需求，英偉達成為臺積電1.4nm的客戶，順理成章。

另一家1.4nm的潛在客戶則是蘋果。多年以來，蘋果一直是臺積電的大客戶，他們也在最先進工藝上和臺積電合作無間。

而據(jù)臺灣《經(jīng)濟日報》援引分析師的預測，到2025年，蘋果的2納米訂單規(guī)模可能達到1萬億新臺幣，約合330億美元。如果訂單得以落實，蘋果在臺積電營收中的占比今年可能會大幅增長。分析師認為，蘋果在2024年從臺積電采購了價值6240億新臺幣（約合208億美元）的芯片。臺積電并未披露客戶營收細節(jié)，但長期以來，蘋果一直被認為是其最大的客戶。如果2025年蘋果的訂單增長至1萬億新臺幣，則占比將達到60%（備注：這個份額會不會太激進？）。

為了持續(xù)推動手機、Macbook甚至傳言中的服務器芯片業(yè)務發(fā)展，蘋果使用1.4nm也是說得過去。

其他諸如英特爾、高通、博通和MTK，也都因應各自的芯片業(yè)務需求，大有可能使用1.4nm。而除了這些傳統(tǒng)的芯片公司以外，筆者認為，包括谷歌、微軟、AWS和META在內的CSP，也有可能成為1.4nm的采購者。

據(jù)臺媒工商時報引述供應鏈透露，AWS在Trainium 3解決技術問題后，正與下游供應商洽談訂單，預期完成試產芯片最終檢查，接著將啟動Trainium 4的研發(fā)工作。谷歌的TPU、微軟的MIIA和Meta的MTIA也在穩(wěn)步前推，使其成為1.4nm的可能用戶。

但是，由目前的發(fā)展看來，45000美元的1.4nm晶圓，還不是終點。

未來晶圓會更貴

在前面的文章中我們講到了，臺積電的1.4nm沒有使用電源軌技術，也沒有使用昂貴的High NA EUV光刻機技術，這就意味著，未來晶圓，還有上漲空間。

知名分析機構semianalysis在2023年曾經(jīng)就High NA光刻和Low NA光刻的成本做過比較。他們當時表示，高數(shù)值孔徑（NA）的吞吐量都受到劑量限制（dose limited），即使 ASML 能夠及時實現(xiàn)其在 1nm 節(jié)點上 1kW 光源功率的既定目標。

“其背后的原因很簡單，就是劑量需求（dose requirements）的快速增長，但進一步提高劑量與關鍵尺寸（CD）曲線的指數(shù)級增長對產量的損害非常大，以至于盡管關鍵尺寸縮小，低數(shù)值孔徑雙重曝光的成本優(yōu)勢在 2nm 和 1.4nm 節(jié)點之間仍然有所提升。”semianalysis強調。

Semianalysis進一步指出，如果光源功率無法提升至1kW，其影響也值得考慮。更高的光源功率會加速投影光學元件和光掩模的磨損，因為反射涂層會受到諸如熱負荷增加等有害影響。目前600W以上的功率可能會使光學元件的磨損達到不可接受的程度——這些元件是掃描儀中最昂貴的部件之一，如果在使用壽命短的情況下更換，成本將非常高昂。

如果我們假設光源功率在未來無法增加，那么它并不會改變Hihg NA變得更具成本效益的拐點，但這確實意味著光刻總體成本將顯著增加，與目前的3nm基線相比，未來節(jié)點的光刻成本將增加高達20%。

Semianalysis也強調，目前這只是一個假設，因為到目前為止，光源功率隨著每個新的 EUV 掃描儀型號而不斷增加，盡管速度沒有主要晶圓廠希望的那么快。

其實當初針對這個觀點，ASML已經(jīng)回應過。現(xiàn)在市場上除了臺積電以外的先進邏輯廠商似乎也都買了high NA EUV光刻機。除了光刻機以外，EDA和IP的成本也在提升。

未來的芯片成本會如何飆升？靜待觀察。

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