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在晶圓代工這片沒有硝煙的戰(zhàn)場上,先進(jìn)制程的每一次迭代都牽動著全球科技界的神經(jīng)。如今,這場競賽已然邁入1.4nm時代:高昂的研發(fā)成本與嚴(yán)苛的技術(shù)門檻正將摩爾定律推向真正的極限,盡管如此,隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上升至國家戰(zhàn)略高度,價格已不再是唯一的考量。順帶一提,1.4nm也常寫作14 A(埃,1 A = 0.1 nm),但3nm、2nm乃至1.4nm等節(jié)點名稱,如今更多只是區(qū)分新舊工藝的“旗號”,與實際晶體管的物理尺寸早已脫鉤。
作為1.4nm賽道的三大玩家,臺積電、英特爾與三星堪稱大型的“三國志”,在性能與工藝的博弈中各自布局。然而在良率、產(chǎn)能、客戶需求多元化與經(jīng)濟(jì)投入等多重壓力交織下,這場全球頂尖企業(yè)的技術(shù)競賽,正悄然出現(xiàn)分歧與變數(shù)。
三星1.4nm延期
原本雄心勃勃的三星電子,在6月1日的“SAFE Forum 2025”上正式宣布,其1.4nm(14A)半導(dǎo)體的量產(chǎn)目標(biāo)將推遲至2029年,比此前規(guī)劃足足晚了兩年。原定今年第二季度動工的 1.4nm測試線建設(shè)也已暫緩,投資計劃推遲至今年年底或明年上半年。這不僅比競爭對手臺積電的2028年目標(biāo)晚了一年,更是引發(fā)了業(yè)界對三星晶圓代工部門一系列深層問題的關(guān)注。現(xiàn)在來看,三星離到2030年爭取“晶圓代工一哥”的夢想又遠(yuǎn)了一步。
為何延期?普遍解讀認(rèn)為,這正是三星 Foundry 應(yīng)對當(dāng)前虧損局面的策略性舉動。據(jù)悉,去年由于主要客戶流失,三星晶圓代工部門虧損高達(dá) 4萬億韓元;而今年一季度,虧損也達(dá)到驚人的2萬億韓元。面對業(yè)績壓力,三星電子決定將精力集中在眼前的制程改進(jìn)上,而不是大舉投資先進(jìn)技術(shù)。
因此,三星正試圖通過提高2nm或更高工藝的成熟度和稼動率來提升盈利能力,與其盲追先進(jìn)制程,不如先把手里的量產(chǎn)工藝的良率提一提。據(jù)知情人士透露,目前三星2nm制程的制造良率約為40%,而臺積電已突破60%,達(dá)到穩(wěn)定量產(chǎn)的門檻。據(jù)悉,2nm(SF2)制程按原計劃于今年量產(chǎn),并計劃在2028年前,重點穩(wěn)定和完善SF2P(第二代)和SF2X(第三代)技術(shù);同時,通過提升4nm、5nm和8nm這些相對成熟工藝的運營率來確保盈利。甚至有消息稱,三星已要求合作伙伴專注于開發(fā)相關(guān)IP,以提高這些工藝的吸引力。
為了確保下半年發(fā)布的采用2nm制程的應(yīng)用處理器 Exynos 2600順利量產(chǎn),三星代工部門首席技術(shù)官(CTO)南錫宇正親自組建并運營2nm任務(wù)組(TF)團(tuán)隊。畢竟,如果良率持續(xù)停留在20-30%的低位,即使是自家芯片,也難以保證供應(yīng)。此外,爭取特斯拉、高通等北美大型科技公司的2nm訂單,也是三星未來提升營收的關(guān)鍵。
據(jù)中央時報報道,一位半導(dǎo)體行業(yè)消息人士表示:“三星電子的代工廠一直專注于尖端節(jié)點的競爭,在工藝不穩(wěn)定的情況下多次進(jìn)入下一代工藝,導(dǎo)致良率下降,并失去了客戶信任。加強代工廠實力的決定可以被視為一個積極的舉措。”
英特爾改押14A,18A何去何從
另一邊,英特爾晶圓代工部門的日子也不好過。最近,路透社爆出猛料:英特爾首席執(zhí)行官陳立武正考慮將晶圓代工的重心轉(zhuǎn)向“14A”芯片制造工藝,而前任CEO基辛格力推的 “18A”制程可能面臨被取消或削減優(yōu)先級的風(fēng)險。
18A曾是RibbonFET和PowerVia等先進(jìn)技術(shù)的“代際飛躍”,英特爾此前對其寄予厚望。(PowerVia是英特爾獨特的、業(yè)界首創(chuàng)的背面供電架構(gòu),可將標(biāo)準(zhǔn)單元利用率提高 5-10%,并將ISO功率性能提高高達(dá)4%。RibbonFET是英特爾代工廠實現(xiàn)的環(huán)柵 (GAA) 晶體管,與FinFET相比,它提高了密度和性能。)路透社報道稱,英特爾的18A工藝被認(rèn)為與臺積電的3納米工藝處于同一水平。
RibbonFET和PowerVia的示意圖(圖源:英特爾)
為何有此變動?
18A對客戶吸引力不足: 雖然18A已贏得亞馬遜和微軟等客戶,但它最初更多是為英特爾自身產(chǎn)品設(shè)計,其目標(biāo)是在 2025 年晚些時候提高其“Panther Lake”筆記本電腦芯片的產(chǎn)量。對于亟需贏得更多外部代工客戶(如蘋果、英偉達(dá))的英特爾而言,18A的吸引力似乎不夠。
代工業(yè)務(wù)亟需突破:英特爾代工部門急需客戶訂單。與其在已經(jīng)“遲到”的18A上死磕,不如將更多資源投入到更有潛力的14A制程。
- 財務(wù)考量:18A已耗資數(shù)十億美元開發(fā),如果取消或減少重心,可能帶來數(shù)億美元的損失。但在市場瞬息萬變的當(dāng)下,及時止損,調(diào)整戰(zhàn)略或許是更明智的選擇。
按照原計劃,英特爾的18A衍生版本18A-P將于2026年推出,18A-PT將于2028年推出。根據(jù)Wccftech的說法,18A-PT尤其引人注目,因為它將成為英特爾第一個支持Foveros Direct 3D混合鍵合的節(jié)點,使其能夠采用臺積電先進(jìn)的互連技術(shù)。
陳立武認(rèn)為英特爾如果要與臺積電競爭,那就只有在14A制程上占有優(yōu)勢。早在去年2月,英特爾就將14A其納入先進(jìn)制程時間表,并在今年的“Intel Foundry Direct Connect 2025”上公布 14A將于2027年進(jìn)行風(fēng)險試產(chǎn),其衍生版本14A-E也計劃同年生產(chǎn)。如果這一重心轉(zhuǎn)移成真,將是英特爾連續(xù)第二個降低優(yōu)先級的節(jié)點,更可能意味著英特爾未來幾年將“實質(zhì)性退出”代工市場,后果不可謂不嚴(yán)重。
從技術(shù)上看,intel 14A相比18A將更進(jìn)一步,采用第二代環(huán)繞柵極技術(shù)RibbonFET 2和第二代背面供電網(wǎng)絡(luò)PowerDirect。此外,14A還使用了增強型單元技術(shù)Turbo Cells,它與 RibbonFET 2 配合使用時可進(jìn)一步提高速度(包括CPU最大頻率和GPU關(guān)鍵路徑)。Turbo Cells允許設(shè)計人員在設(shè)計模塊內(nèi)優(yōu)化性能更高的單元和更節(jié)能的單元組合,從而針對目標(biāo)應(yīng)用實現(xiàn)功耗、性能和面積之間的平衡。相較前代,14A性能提升15%至20%,芯片密度提升近30%,功耗預(yù)計降低25%以上。
值得一提的是,英特爾在 High NA EUV(高數(shù)值孔徑極紫外光微影設(shè)備) 的采用上走在前列,已在奧勒岡安裝了第二臺High NA EUV。英特爾強調(diào),14A可以兼容Low或High NA解決方案,并且對客戶設(shè)計規(guī)則沒有影響。
盡管技術(shù)實力雄厚,英特爾仍面臨重重障礙。臺積電和三星等競爭對手正在積極擴(kuò)展自身制程,而英特爾為保持領(lǐng)先地位而每年投入的400多億美元資本支出,可能會使其資產(chǎn)負(fù)債表捉襟見肘。14A制程節(jié)點2026年的發(fā)布時間表也取決于能否解決高數(shù)值孔徑EUV光刻機的良率問題,鑒于ASML的此類光刻機供應(yīng)有限,這項任務(wù)十分復(fù)雜。
此外,客戶采用的時間表尚不確定。盡管微軟的 18A 芯片進(jìn)展順利,但英偉達(dá)和AMD等主要 AI 公司目前仍主要依賴臺積電。英特爾的成功取決于能否讓這些公司相信其節(jié)點能夠提供卓越的PPAC(功耗、性能、面積、成本)指標(biāo)——這一說法必須通過量產(chǎn)來證明。
無論如何,英特爾的14A/18A路線圖代表著其重奪半導(dǎo)體制造領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)地位的最佳機會。英特爾只有放手一搏。
臺積電在1.4nm穩(wěn)扎穩(wěn)打
作為行業(yè)龍頭,臺積電是最被寄予厚望的能在1.4nm先聲奪人的企業(yè)。畢竟在前幾代的節(jié)點上,臺積電就展示出了較強的優(yōu)勢,例如三星雖然在3nm比臺積電更早一些,但是良率卻不及臺積電。3nm并沒有為三星贏來更多客戶,反而流失。事實證明,“先交卷的不一定是答的最好的。”對于晶圓代工行業(yè),真正的領(lǐng)先在于技術(shù)的成熟與穩(wěn)定的量產(chǎn)能力。
A14是臺積電的第二代納米片(Nanosheet)晶體管,與N2相比,它被認(rèn)為是一個全節(jié)點 (PPA)。A14亦采用「NanoFlex Pro」創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)單元架構(gòu),以實現(xiàn)更好的效能、能源效率和設(shè)計靈活性。在相同功率下速度提升10-15%,在相同速度下功耗降低 25-30%,邏輯密度提升1.2倍。
臺積電預(yù)計A14將于2028年投入生產(chǎn),目前開發(fā)進(jìn)展順利,良率已提前實現(xiàn)。
有趣的是,臺積電在新節(jié)點的研發(fā)上,對于新技術(shù)的采用始終保持著相對謹(jǐn)慎和保守的姿態(tài)。原因在于,一旦在工藝中引入多項尚未充分驗證、風(fēng)險邊界較高的新技術(shù),良率曲線的“爬坡”期就會顯著延長,從而拖慢從試產(chǎn)到量產(chǎn)的整體速度。而臺積電的保守策略,恰恰能夠在成熟度不足的新技術(shù)與大規(guī)模交付需求之間尋得平衡,縮短風(fēng)險試產(chǎn)周期,快速搶占市場份額。
具體來看:
成本—收益權(quán)衡:High-NA EUV 光刻機的單臺采購與維護(hù)成本,幾乎是普通 NA EUV 的 2.5 倍以上,還需額外的工藝調(diào)試和配套材料投入,顯著推高晶圓成本。對于面向大眾消費市場的 A14 芯片,一旦采用 High-NA EUV,不僅會使制造成本暴增,整機 BOM 難以壓縮,還可能因溢價過高而影響 OEM 廠商的采購決策。
良率爬坡與穩(wěn)定交付:在普通 NA EUV 設(shè)備及相關(guān)配套尚未完成充分良率驗證、風(fēng)險可控之前,貿(mào)然切換會延長良率提升的時間窗口,甚至發(fā)生交付延遲。臺積電先在 A14、N2 等首代產(chǎn)品上不引入背面供電(Backside Power Delivery)與超級電源軌(SPR),待下游設(shè)計工具鏈及材料生態(tài)進(jìn)一步完善后,再在 A16 及 A14P 等改良節(jié)點上分階段導(dǎo)入,從而確保主流市場的交付節(jié)奏。
分客戶群、分市場定位,有的放矢:對于 A14 這樣面向高端智能手機與消費電子的主流節(jié)點,性價比往往優(yōu)先于極限性能;而 A14P、A16 等增強版工藝,則更多針對對性能和功耗極度敏感、愿意為溢價買單的服務(wù)器、AI 加速卡等領(lǐng)域。在技術(shù)成熟度和市場需求之間,臺積電通過差異化布局,實現(xiàn)了“穩(wěn)中求進(jìn)”的商業(yè)價值最大化。
雖然臺積電業(yè)務(wù)發(fā)展資深副總張曉強也曾指出,High-NA EUV 在邏輯芯片領(lǐng)域?qū)?1.5D/2D 設(shè)計自由度、制程步驟簡化及產(chǎn)能提升均有顯著價值(可帶來約 35% 的成本效益提升),但從 2nm 到 A14 制程,臺積電并不急于一次性將所有前沿技術(shù)引入主流節(jié)點,而是選擇在后續(xù)可承受成本溢價的 A14P 制程中,再逐步采用 High-NA EUV。此舉既保證了主流產(chǎn)品的成本可控與交付穩(wěn)定,也為更高端應(yīng)用提供了充分的技術(shù)支撐。
總結(jié)
按照時間軸來看,英特爾14A的投產(chǎn)時間在2027年,臺積電在2028年,三星在2029年。在High-NA EUV光刻機的采用方面,英特爾是“第一個吃螃蟹的人”,臺積電略顯謹(jǐn)慎,三星還沒有明確表示用不用,只說正在評估在其1.4nm代工工藝中使用高NA EUV工具的可能性。
這場1.4nm的競賽,不僅是技術(shù)實力的比拼,更是戰(zhàn)略決策、市場定位和盈利能力的綜合考量。誰能在這場先進(jìn)制程的“三國志”中脫穎而出,讓我們拭目以待!
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