半導(dǎo)體巨頭競相制造下一代"2nm"尖端芯片

臺積電、三星和英特爾爭奪“2nm”芯片，此舉將塑造5000億美元產(chǎn)業(yè)的未來。世界領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司正在競相生產(chǎn)所謂的“2nm”處理器芯片，為下一代智能手機(jī)、數(shù)據(jù)中心和人工智能提供動力。

臺積電（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）仍然是分析師最希望保持其在該行業(yè)全球霸主地位的公司，但三星電子（Samsung Electronics）和英特爾（Intel）已將該行業(yè)的下一個(gè)飛躍視為縮小差距的機(jī)會。

幾十年來，芯片制造商一直在尋求制造更緊湊的產(chǎn)品。芯片上的晶體管越小，能耗就越低，速度就越高。如今，“2nm”和“3nm”等術(shù)語被廣泛用作每一代新芯片的縮寫，而不是半導(dǎo)體的實(shí)際物理尺寸。

任何一家在下一代先進(jìn)半導(dǎo)體領(lǐng)域開辟技術(shù)領(lǐng)先地位的公司都將完全有能力主導(dǎo)這個(gè)去年全球芯片銷售額遠(yuǎn)超5000億美元的行業(yè)。由于對為生成性人工智能服務(wù)提供動力的數(shù)據(jù)中心芯片的需求激增，預(yù)計(jì)這一數(shù)字將進(jìn)一步增長。

據(jù)兩位直接了解情況的人士透露，主導(dǎo)全球處理器市場的臺積電已經(jīng)向包括蘋果和英偉達(dá)在內(nèi)的一些最大客戶展示了其“N2”（即2nm）原型的工藝測試結(jié)果。

但兩位與三星關(guān)系密切的人士表示，這家韓國芯片制造商正在提供其最新2nm原型的降價(jià)版本，以吸引包括英偉達(dá)在內(nèi)的知名客戶的興趣。

美國對沖基金道爾頓投資公司分析師James Lim表示：“三星認(rèn)為2nm將改變游戲規(guī)則?！薄暗藗?nèi)匀粦岩伤芊癖扰_積電有更好的制程工藝。”

前市場領(lǐng)導(dǎo)者英特爾也大膽宣稱將在明年年底前生產(chǎn)下一代芯片。這可能會使其重新領(lǐng)先于亞洲競爭對手，盡管這家美國公司的產(chǎn)品性能仍存在疑問。

臺積電表示，N2芯片的大規(guī)模生產(chǎn)將于2025年開始，通常會首先推出移動版，蘋果是其主要客戶。稍后將推出為更高功率負(fù)載設(shè)計(jì)的PC和高性能計(jì)算芯片版本。

蘋果最新的旗艦智能手機(jī)iPhone 15 Pro和Pro Max于今年9月推出，是第一款搭載臺積電新的3nm芯片技術(shù)的大眾市場消費(fèi)設(shè)備。

隨著芯片不斷變小，從一代或“節(jié)點(diǎn)”工藝技術(shù)轉(zhuǎn)移到下一代工藝技術(shù)的挑戰(zhàn)加劇，這增加了臺積電皇冠滑落的可能性。

臺積電告訴英國《金融時(shí)報(bào)》，其N2技術(shù)開發(fā)“進(jìn)展順利，有望在2025年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，引進(jìn)后將成為該行業(yè)密度和能效方面最先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)”。

但I(xiàn)saiah Research副總裁Lucy Chen指出，轉(zhuǎn)移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本正在上升，而性能的提高已經(jīng)趨于平穩(wěn)。陳說：“（轉(zhuǎn)向下一代）對客戶的吸引力已經(jīng)沒有那么大了。”

專家強(qiáng)調(diào)，距離大規(guī)模生產(chǎn)還有兩年時(shí)間，初期問題是芯片生產(chǎn)過程中自然的一部分。

根據(jù)咨詢公司TrendForce的數(shù)據(jù)，三星在全球先進(jìn)代工市場的份額為25%，而臺積電的份額為66%。三星的內(nèi)部人士看到了兩家之間縮小差距的機(jī)會。

這家韓國企業(yè)集團(tuán)是去年第一家開始大規(guī)模生產(chǎn)3nm或“SF3”芯片的公司，也是第一家轉(zhuǎn)向被稱為“Gate All Around”（GAA）的新型晶體管架構(gòu)的公司。

據(jù)兩位知情人士透露，美國芯片設(shè)計(jì)師高通公司計(jì)劃在其下一代高端智能手機(jī)處理器中使用三星的“SF2”芯片。這將標(biāo)志著高通公司將其大部分旗艦移動芯片從三星的4nm工藝轉(zhuǎn)移到臺積電的同等工藝后，命運(yùn)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。

三星表示：“我們已準(zhǔn)備好在2025年前實(shí)現(xiàn)SF2的大規(guī)模生產(chǎn)?！?。“由于我們是第一個(gè)跨越并過渡到GAA架構(gòu)的公司，我們希望從SF3到SF2的進(jìn)展將相對無縫?！?/p>

分析人士警告稱，盡管三星是第一個(gè)將其3nm芯片推向市場的公司，但它一直在努力提高“良品率”，即生產(chǎn)的芯片中被認(rèn)為可以交付給客戶的比例。

這家韓國公司堅(jiān)稱，其3nm的產(chǎn)率已經(jīng)提高。但據(jù)兩位接近三星的人士透露，三星最簡單的3nm芯片的良率僅為60%，遠(yuǎn)低于客戶的預(yù)期，而且在生產(chǎn)相當(dāng)于蘋果A17 Pro或英偉達(dá)圖形處理單元的更復(fù)雜芯片時(shí)，良率可能會進(jìn)一步下降。

研究公司SemiAnalysis的首席分析師Dylan Patel表示：“三星試圖實(shí)現(xiàn)這些量子飛躍?！薄八麄兛梢砸笏麄兿胍囊磺?，但他們?nèi)匀粵]有發(fā)布合適的3nm芯片?！?/p>

首爾Sangmyung大學(xué)系統(tǒng)半導(dǎo)體工程教授李鐘煥補(bǔ)充說，三星的智能手機(jī)和芯片設(shè)計(jì)部門是其代工部門生產(chǎn)的邏輯芯片的潛在客戶的激烈競爭對手，這一事實(shí)也讓三星深受其害。

李說：“三星的結(jié)構(gòu)引起了許多潛在客戶對可能的技術(shù)或設(shè)計(jì)泄露的擔(dān)憂。”。

與此同時(shí)，前市場領(lǐng)導(dǎo)者英特爾正在技術(shù)會議上推廣其下一代“18A”節(jié)點(diǎn)，并向芯片設(shè)計(jì)公司提供免費(fèi)測試生產(chǎn)。這家美國公司表示，將于2024年底開始生產(chǎn)18A，這可能使其成為第一家向下一代遷移的芯片制造商。

但臺積電首席執(zhí)行官魏似乎并不擔(dān)心。他在10月表示，根據(jù)臺積電的內(nèi)部評估，其最新的3nm變體已經(jīng)上市，在功率、性能和密度方面與英特爾的18A相當(dāng)。

三星和英特爾也希望從尋求減少對臺積電依賴的潛在客戶中受益。7月，美國芯片制造商AMD的首席執(zhí)行官表示，除了臺積電提供的制造能力外，該公司還將“考慮其他制造能力”，以追求更大的“靈活性”。

咨詢公司RHCC的首席執(zhí)行官Leslie Wu表示，需要2nm級技術(shù)的主要客戶正在尋求將他們的芯片生產(chǎn)分散到多個(gè)鑄造廠?！皟H僅依靠臺積電風(fēng)險(xiǎn)太大?！?/p>

但伯恩斯坦（Bernstein）亞洲半導(dǎo)體分析師Mark Li質(zhì)疑，“與效率和時(shí)間表等因素相比，這個(gè)（地緣政治）因素有多大意義，還有待商榷。臺積電在成本、效率和信任方面仍然處于優(yōu)勢地位。”