本文由半導體產業縱橫(ID:ICVIEWS)編譯自aninews
三強蓄勢待發。
預計2025 年下半年全球對下一代 2 納米半導體的領先競爭將愈演愈烈,頂級代工廠臺積電和三星電子準備開始大規模生產。與此同時,英特爾也希望通過推出更先進的1.8nm制程技術來超越競爭對手。
據報道,臺積電已開始接收其2納米工藝節點的客戶訂單。這些芯片預計將于今年下半年在其位寶山和高雄的工廠生產。
這對臺積電來說是一個重要的里程碑,因為它首次在其2nm 芯片中采用了環柵 (GAA) 晶體管架構。與目前的 3nm 技術相比,新節點有望將性能提高 10-15%,功耗降低 25-30%,晶體管密度提高 15%。
與此同時,第二大晶圓代工企業三星電子也計劃在2025 年下半年實現 2nm 芯片的量產。
該公司在其最新財報中確認,將于今年開始采用其2nm 工藝生產移動芯片。雖然該公司沒有透露具體產品,但普遍認為這款芯片是 Exynos 2600,預計將于 2026 年初應用于即將推出的 Galaxy S26 系列。
三星是首家在其3nm 芯片上采用 GAA 技術的公司,但初期因良率低而陷入困境。該公司目前的目標是利用其早期經驗來提高其 2nm 生產效率。
據消息,臺積電目前在全球晶圓代工市場占據主導地位,到2025 年第一季度,其市場份額為 67.6%。該報還補充說,臺積電2 納米良率已超過 60%,這是穩定量產的關鍵水平。
相比之下,據報道三星的成品率約為40%,市場份額為7.7%。三星的2nm GAA工藝良率仍在爬坡階段。盡管三星聲稱其2nm節點的良率已超過40%,相比早期的30%有了明顯提升,但仍遠低于臺積電的水平。為了提升良率,三星正通過優化制造流程和加強系統LSI與晶圓代工事業部之間的協作來降低成本并提高效率。不過,要達到穩定的量產水平(通常需要70%以上的良率),三星仍需時間。
隨著FinFET工藝逐漸接近物理極限,GAA(Gate-All-Around,環柵晶體管)架構成為延續摩爾定律的關鍵技術。臺積電、三星電子和英特爾都在推進其2nm及以下制程節點的GAA方案,但它們的具體實現方式有所不同。
臺積電在其2nm工藝中采用了傳統的GAA納米線結構 ,即使用圓形截面的硅納米線作為溝道,通過柵極完全包裹溝道以實現最優的靜電控制,從而大幅降低漏電流并提高能效。這種設計更適用于低功耗應用場景,例如智能手機芯片和物聯網設備。
三星電子則采用了一種獨特的MBCFET(Multi-Bridge Channel FET,多橋通道場效應晶體管)結構 ,這是GAA的一種變體形式,其溝道由水平堆疊的矩形納米片構成。相比納米線,納米片結構的寬度可以靈活調整,從而提升電流驅動能力(比FinFET高約30%),更適合高性能計算場景,如AI加速器和HPC芯片。
英特爾也在推進其18A工藝(即1.8nm節點),該工藝基于RibbonFET GAA架構 ,同樣采用納米線/納米帶結構,但強調更高的性能密度和更低的延遲。英特爾希望通過這一代工藝實現“超代際”性能躍升,挑戰臺積電和三星的領先地位。
這三種GAA技術各有優劣,臺積電的方案注重穩定性和能效,三星的方案側重性能擴展,而英特爾則試圖通過創新結構實現綜合性能突破。未來,GAA架構可能進一步演進為CFET(互補FET),將nFET與pFET垂直堆疊,進一步縮小標準單元尺寸。
盡管競爭激烈,2nm市場前景依然強勁。
臺積電董事長魏哲家表示,受智能手機和高性能計算需求的推動,2nm 芯片的需求已經超過 3nm 一代。
他還指出,預計前兩年2nm 芯片設計或流片數量將超過 3nm、4nm 和 5nm 等之前的節點。
Counterpoint Research 預測,臺積電2nm 產能將在 2025 年第四季度達到滿負荷狀態,比以往任何節點都更快。預計主要客戶將包括蘋果、高通、聯發科、AMD,甚至英特爾。
為了保持競爭力,三星正在采取戰略舉措,加強其代工業務。該公司最近聘請了臺積電前高管韓美林(Margaret Han)領導其美國代工業務。
與此同時,美國芯片制造商英特爾正押注1.8nm 工藝(即18A),以扭轉其代工業務。
英特爾代工服務總經理Kevin O'Buckley承認,公司錯過了一些早期的最后期限,但他確認 18A 目前有望在 2025 年下半年實現大批量生產,并預計到2027年月產能將達到2至3萬片。
他表示,“我非常直接地承認,我們沒有提供 18A 的所有時間表?!庇⑻貭栂M眠@一新工藝在先進節點競賽中挑戰臺積電和三星。其18A工藝目前的良率約為50%,雖然相較初期已有改善,但仍處于試產階段。然而,如何在短時間內大幅提升良率仍是英特爾面臨的主要挑戰之一。
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