2nm決戰(zhàn)2025

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(xiàn)2nm首發(fā)。

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？

爭先恐后

來看看“不約而同”的2nm時間軸進程。

作為行業(yè)老大，臺積電稱將如期在2025年上線2nm工藝，2025年下半年進入量產(chǎn)。2nm可謂是臺積電的一個重大節(jié)點，該工藝將采用納米片晶體管（Nanosheet），取代FinFET，意味著臺積電工藝正式進入GAA時代。

有報道稱，臺積電在前不久已開始了2nm工藝的預生產(chǎn)，英偉達和蘋果有望成為首發(fā)客戶。

一直在“坐二望一”的三星在3nm率先以GAA開局，在2nm層面自然也志在必得：在其最新公布的第二季度財報中表示，2nm GAA的開發(fā)已步入正軌并進展順利。

在之前三星也公布了2nm量產(chǎn)的具體時間表：自2025年起首先將該技術用于移動終端；到2026年將適用于采用背面供電技術的高性能計算；2027年將其用途擴至汽車芯片。

反觀英特爾亦快馬加鞭。自宣布實施IDM2.0戰(zhàn)略以來，英特爾不遺余力四面出擊，著力向“四年五個制程節(jié)點”的目標邁進，其中Intel 20A和Intel 18A分別對應2nm和1.8nm制程，英特爾對此寄予厚望，激進宣布Intel 20A計劃于2024年上半年投入使用，進展良好的Intel 18A也將提前至2024年下半年進入大批量制造，在時間上誓要先發(fā)制人。

作為后來者，承載日本代工業(yè)復興大計的Rapidus亦不甘示弱，前不久公布了最新的生產(chǎn)計劃，預計將在2025年試產(chǎn)2nm，采用IBM 2nm GAA技術，目標是2027年大規(guī)模量產(chǎn)。

2025年，或?qū)㈤_啟2nm的“華山論劍”大戲。不過業(yè)內(nèi)人士許然（化名）對集微網(wǎng)表示，誰家率先量產(chǎn)不是最重要的，就如三星率先量產(chǎn)3nm，但首先只是在挖礦芯片上采用，意義不太大，而且每家的2nm也涉及物理尺寸的不同，不能一概而論。

反超機會？

瞄準2nm決戰(zhàn)，對于三星還是英特爾來說的重要性還在于，他們均將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。

是什么給了他們底氣？

從三星來看，由于率先3nm制程中采用GAA架構(gòu)，在GAA用于先進制程方面擁有了率先量產(chǎn)和磨合的先發(fā)優(yōu)勢。此外，三星還開發(fā)了MBCFET晶體管專利技術，為其2nm工藝競爭力再添籌碼。三星表示，與7nm FinFET相比，MBCFET可將功耗降低50%，性能提高30%，并將晶體管占用面積減少45%，提供了卓越的設計靈活性。

如果說每一代工藝有每一代的“絕活”，那么無疑背面供電（BSPDN）技術將是影響2nm對決之勢的一大因素，據(jù)稱，與 FSPDN前端供電網(wǎng)絡相比，BSPDN的性能提高了44%，能效提高了30%，三大巨頭也紛紛排兵布陣。

英特爾在這一技術層面看似先行破發(fā)。不僅將在Intel 20A制程率先采用RibbonFET架構(gòu)（相當于GAA架構(gòu)），還將結(jié)合另一突破性技術背面供電PowerVia，這對晶體管微縮至關重要，可解決日益嚴重的互連挑戰(zhàn)，提升芯片性能和能效。通過兩大技術的“聯(lián)合”，英特爾認為這將是新的FinFET 時刻——參考英特爾2012年在22nm引入FinFET的榮光。

值得一提的是，英特爾在第二季度宣布率先在產(chǎn)品級測試芯片上已實現(xiàn)PowerVia，相比臺積電和三星領先兩年，將為英特爾的反超提供巨大的優(yōu)勢。

有消息稱，臺積電計劃在2026年推出N2P工藝，這一工藝將采用背面供電技術，而且三星也將在2nm工藝采用BSPDN技術。

相較之下，2nm是臺積電首次從FinFET轉(zhuǎn)至GAA，在架構(gòu)遷移上相當于“落后”于三星。盡管臺積電宣稱，已在N2硅的良率和性能方面都取得了“扎實的進展”，但業(yè)內(nèi)也有質(zhì)疑說臺積電的2nm GAA工藝有良率“翻車”的風險。

前知名分析師陸行之在媒體直言，如果臺積電研發(fā)速度太慢，2nm再跟3nm一樣，離5nm間隔3~4年，就很可能被超車，并稱“一些設備商比較看好英特爾2nm/1.8nm進度，臺積電內(nèi)部也挺緊張的，到處打探消息”，但他同時也認為臺積電有強大的執(zhí)行力。

饒是如此，臺積電的綜合實力依舊不容小覷。以賽亞調(diào)研(Isaiah Research)認為，臺積電和三星有更大的機會率先實現(xiàn)2nm量產(chǎn)，因為這兩大巨頭過去在先進制程的良率和量產(chǎn)方面表現(xiàn)相對出色。

對此集微咨詢也分析，臺積電和三星在先進工藝技術領域一步一個腳印，積累更全面、更扎實，向2nm推進過程中相對率先實現(xiàn)的概率更高。英特爾雖實現(xiàn)了7nm，但在5nm和3nm節(jié)點層面尚需積累量產(chǎn)和磨合經(jīng)驗，直接跳至2nm扭轉(zhuǎn)局面仍面臨一定挑戰(zhàn)。

先進封裝的X因素

看起來2nm是工藝的決戰(zhàn)，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(lián)、性能優(yōu)化的過程中扮演了重要角色，成為助力系統(tǒng)性能持續(xù)提升的重要保障。為在工藝節(jié)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(wěn)步投資先進封裝技術，各自表現(xiàn)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(jù)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(jié)點，未來投入規(guī)模將持續(xù)加碼。尤其是在AI產(chǎn)能需求持續(xù)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(chǎn)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(chǎn)，月產(chǎn)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(chǎn)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(xù)精進。在今年5月，英特爾發(fā)布了先進封裝技術藍圖，計劃將傳統(tǒng)基板轉(zhuǎn)為更為先進的玻璃材質(zhì)基板，以實現(xiàn)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(yōu)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(chǎn)可處理比普通凸塊更多數(shù)據(jù)的X-Cube封裝技術，并預計2026年推出比X-Cube處理更多數(shù)據(jù)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(yè)務較弱，在一定程度上影響了其先進封裝業(yè)務的進展，客戶相對較少。不過隨著臺積電CoWoS短期內(nèi)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(yè)務組合的優(yōu)勢。

以賽亞調(diào)研指出，在先進封裝領域，目前更加強調(diào)的是異構(gòu)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。

全面考驗

盡管看似巨頭們各有伯仲，但2nm的考驗絕不止首發(fā)那么簡單。莫大康提及，盡管上述巨頭技術進階的路徑基本相同，且都采用ASML的高NA光刻機，但無論是良率、客戶粘性和服務均將影響2nm量產(chǎn)的進程。

以賽亞調(diào)研也提及，各家廠商的量產(chǎn)進程受到多種因素的影響，包括技術難度、資金投入、設備與材料支持等。

“根據(jù)目前的評估，臺積電與三星將繼續(xù)是2nm制程的主要代工廠商，因在先進制程的良率和量產(chǎn)規(guī)模方面表現(xiàn)出色。英特爾在技術研發(fā)方面雖具有一定的優(yōu)勢，但其晶圓代工主要專注于自家產(chǎn)品，對外部客戶的合作較為有限，這對突破先進制程的良率和量產(chǎn)穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn)。而日本Rapidus雖擁有強大的研發(fā)資源，但主要專注在AI及超級計算機等相關產(chǎn)品，以在日本建立自己的先進工藝供應鏈、服務日本客戶為優(yōu)先，經(jīng)濟規(guī)模的量產(chǎn)還在其次。”以賽亞調(diào)研詳細解讀說。

其中，良率可謂至關重要，畢竟2nm制程晶圓代工報價約為24570美元，成本如此之高低良率真心“傷不起”。

追溯歷史，也可以看到，雖然臺積電與三星都開始3nm芯片的量產(chǎn)，但就算最領先的臺積電也還在苦苦奮戰(zhàn)5nm的良率提升。連臺積電都不敢保證，何時3nm量產(chǎn)的良率能及格。也因此，日本Rapidus要實現(xiàn)2nm的量產(chǎn)，低良率恐怕會成為致命關鍵。

而影響良率的因素繁多，集微咨詢指出，這涉及高NA光刻機、工藝優(yōu)化、設計水平、經(jīng)驗等等。“良率需要不斷優(yōu)化提升，如果某家廠商的良率高于競爭對手一個數(shù)量級，有可能客戶在A家下的單，就會轉(zhuǎn)至B家，變數(shù)還是很大的。”

客戶的粘性也是諸多變量綜合平衡的結(jié)果。在客戶認可度方面，雖然臺積電是眾多芯片客戶們的首選，但為了供應鏈安全，客戶們也會有自己的Plan B計劃。

對于產(chǎn)能過剩的問題，以賽亞調(diào)研的結(jié)論是，因為2nm的技術研發(fā)門檻及單價都偏高，客戶要投片時會謹慎考量產(chǎn)品效能與成本間的平衡。在客戶有限的情況下，各家晶圓廠的擴產(chǎn)會更多根據(jù)客戶需求開出，適時調(diào)配產(chǎn)能，因此要達到產(chǎn)能過剩的幾率不高。

2nm的代工格局走向究竟如何，要看四大廠商的“言之鑿鑿”到底有多少落到實處了。