2nm工藝還未量產就在爭搶客戶，還有一決勝因素無法忽略

從三強爭霸到四雄逐鹿，2nm的廝殺聲已然隱約傳來。

無論是老牌勁旅臺積電、三星，還是誓言重回先進制程領先地位的英特爾，甚至初成立不久的新貴日本Rapidus，都將目光鎖定在了2025年，豪言實現2nm首發。

看起來，即將到來的2025年不僅是2nm制程的關鍵一年，更將是代工格局迎來重塑的拐點。只不過，誰能折桂這一榮耀？

新老玩家積極找客戶

2nm先進制程方面，臺積電與三星兩大龍頭代工企業不約而同敲定2025年量產2nm，新晉“玩家”Rapidus則計劃2027年量產2nm。

盡管距離量產時間尚早，但未雨綢繆，近期Rapidus被報道正為2nm尋找目標客戶。

Rapidus執行長小池淳義日前接受《日經新聞》采訪時表示，正在尋找美國客戶，與蘋果、Google、Facebook、亞馬遜和微軟等國際公司討論。

報道指出，Rapidus想要爭取蘋果、谷歌、Meta等公司的訂單，因為這些高科技產業公司熱衷人工智能和高性能運算定制化芯片，這將是未來Rapidus 2nm芯片的機會。

重拾晶圓代工業務之后，英特爾在該領域動作頻頻。近期，英特爾執行長Pat Gelsinger在財報電話會議表示，Intel 3工藝已于第二季達成缺陷密度（defect density）與效能（performance）里程碑，并釋出1.1版制程設計套件（PDK），預計將如期達成總體良率、效能目標。

資料顯示，缺陷密度指的是制程中非預期因素，例如刮痕、光阻覆蓋不全等，對芯片質量產生的負面影響區域，而制程的良率與缺陷密度相關，通常晶圓廠會提供客戶一個D0值（平均缺陷密度），用來代表良率水平，數值越低，代表越好。

英特爾將在2024年上半年陸續發布采取3納米制程的Sierra Forest、Granite Rapids服務器處理器。目前來看，Intel 3工藝可能不會應用于消費級產品，它更多針對數據中心產品優化。

先進制程規劃方面，英特爾曾在2022年末透露，未來幾年內投產包括Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A等在內的先進工藝。

2nm成“逆風翻盤”的關鍵？

無論是三星還是英特爾，均將2nm工藝視為其超越競爭對手并重返先進制程領先地位的關鍵。

三星半導體業務總裁Kyung Kye-hyun于近日公開表示，在4nm節點三星落后臺積電2年時間，3nm節點大約落后1年，但是三星的2nm工藝得到了客戶的認可，客戶對三星的GAA晶體管技術很滿意，幾乎所有大公司都在與三星合作。因此Kyung Kye-hyun認為，在2nm工藝上，三星將超越臺積電成為客戶首選。

而英特爾也在此前制定了4年5個節點的目標，并公開表示2025年重返產業巔峰，而近期英特爾公開18A工藝的量產時間是在2024年年底，可見英特爾也將18A工藝視為其在2025年重返產業巔峰的關鍵制程。

為何三星和英特爾均將2nm視為超越臺積電的關鍵制程？其自信來自于GAA晶體管技術的使用。

據了解，無論是三星還是英特爾，在搭載GAA架構的2nm芯片量產之前，都在相近制程搭載GAA架構的芯片進行“試水”。例如，三星在3nm制程中首次采用GAA架構；而英特爾會在20A制程率先采用RibbonFET架構（相當于GAA架構）。而對于臺積電而言，2nm是其首次從FinFET轉至GAA，在架構遷移上相當于“落后”了三星足足三年。

此外，首次搭載GAA架構的芯片往往會因為新技術不夠成熟而出現種種問題，例如，盡管三星的GAA架構曾在其存儲芯片領域有一些技術積累，但首次采用GAA架構的三星3nm工藝也只有10%～20%左右的良率。經過改良后，三星搭載GAA架構的3nm的良率已達到60%～70%左右。可以看出，三星在GAA用于先進制程方面，已經有了率先量產、率先磨合的先發優勢。

相比之下，在GAA工藝架構方面，臺積電還沒有“火力全開”。當臺積電采用GAA工藝架構之時，三星與英特爾在GAA架構方面的技術已經相對完善。這也使得業內有聲音認為，臺積電更換了GAA工藝架構后的2nm芯片，會走三星的“老路”，有良率“翻車”的風險。


先進封裝的X因素

看起來2nm是工藝的決戰，但其實先進封裝的重要性已然不可忽視。

先進封裝與制程工藝可謂相輔相成，其在提高芯片集成度、加強互聯、性能優化的過程中扮演了重要角色，成為助力系統性能持續提升的重要保障。為在工藝節點獲得更大的贏面，押注先進封裝已成為三大巨頭的“顯性”選擇。

近些年來，英特爾、三星和臺積電一直在穩步投資先進封裝技術，各自表現也可圈可點。

綜合來看，在先進封裝領域，臺積電的領先地位依舊凸顯。據了解，臺積電在先進封裝上已獲得了可觀的收入體量，技術布局也進入關鍵節點，未來投入規模將持續加碼。尤其是在AI產能需求持續升級之下，臺積電正積極擴充第六代2.5D先進封裝技術CoWoS產能，將投資約28億美元打造先進封裝廠，預計2026年底建廠完成、2027年第三季開始量產，月產能達11萬片12英寸晶圓，涵蓋SoIC、InFO以及CoWoS等先進封裝技術。

半導體知名專家莫大康就表示，臺積電在CoWoS的產能大增，將十分有利于其爭取2nm討單。而時刻保持“兩手抓”，也讓臺積電的護城河愈加深厚。

英特爾也不逞多讓。通過多年技術探索，相繼推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等多種先進封裝技術，在互連密度、功率效率和可擴展性三個方面持續精進。在今年5月，英特爾發布了先進封裝技術藍圖，計劃將傳統基板轉為更為先進的玻璃材質基板，以實現新的超越。而且，英特爾也在布局硅光模塊中的CPO（共封裝光學）技術，以優化算力成本。在先進封裝領域，英特爾或可與臺積電同臺競技。

三星自然也緊追不舍。針對2.5D封裝，三星推出的I-Cube封裝技術可與臺積電CoWoS相抗衡；3D IC技術方面，三星2020年推出X-Cube封裝。此外，三星計劃在2024年量產可處理比普通凸塊更多數據的X-Cube封裝技術，并預計2026年推出比X-Cube處理更多數據的無凸塊型封裝技術。

對此許然認為，三星在2.5D先進封裝方面雖已布局多年，但是前道代工業務較弱，在一定程度上影響了其先進封裝業務的進展，客戶相對較少。不過隨著臺積電CoWoS短期內難以滿足客戶需求，三星有希望能接到部分訂單，而且它還擁有唯一擁有從存儲器、處理器芯片的設計、制造到先進封裝業務組合的優勢。

以賽亞調研指出，在先進封裝領域，目前更加強調的是異構芯片的整合能力。例如，MI300封裝將3nm GPU與5nm CPU芯片整合在一塊，這種整合能力對于提高芯片性能和效能至關重要。因而，未來的比拼也將圍繞這一能力展開。