半導體巨頭爭相推進下一代尖端芯片

臺積電、三星和英特爾爭奪“2納米”芯片，這將塑造5000億美元產(chǎn)業(yè)的未來

數(shù)十年來，芯片制造商一直在努力制造越來越緊湊的產(chǎn)品——芯片上的晶體管越小，能耗就越低，速度就越高。 全球領先的半導體公司正在競相推出所謂的“2納米”處理器芯片，這將為下一代智能手機、數(shù)據(jù)中心和人工智能提供動力。

臺積電（TSMC）仍然是分析師們認為能夠保持其全球行業(yè)領先地位的公司，但三星電子和英特爾已經(jīng)確定了這一行業(yè)的下一個飛躍，看作是縮小差距的機會。

數(shù)十年來，芯片制造商一直在努力制造越來越緊湊的產(chǎn)品。芯片上的晶體管越小，能耗就越低，速度就越高。今天，“2納米”和“3納米”等術(shù)語廣泛用作每一代新芯片的簡稱，而不是半導體的實際物理尺寸。

在下一代先進半導體領域取得技術(shù)領先地位的任何公司都將有望主導去年全球芯片銷售超過5000億美元的行業(yè)。由于對支持生成式人工智能服務的數(shù)據(jù)中心芯片需求激增，這一行業(yè)預計將進一步增長。

據(jù)兩名直接了解討論的情況的人士透露，全球處理器市場主導地位的臺積電已經(jīng)向一些最大的客戶，包括蘋果和英偉達，展示了其“N2”（或2納米）的工藝測試結(jié)果。

但兩名接近三星的人士表示，這家韓國芯片制造商正在以低價推出其最新的2納米原型版本，試圖吸引包括英偉達在內(nèi)的知名客戶。

美國對沖基金Dalton Investments的分析師James Lim表示：“三星認為2納米將改變游戲規(guī)則，但人們?nèi)匀粦岩伤欠衲軌虮扰_積電更好地執(zhí)行這一遷移?！?/p>

前市場領導者英特爾也對于在明年底生產(chǎn)其下一代芯片提出了大膽的聲明。這可能使其重新超越亞洲競爭對手，盡管人們對這家美國公司產(chǎn)品性能仍然存在疑慮。

臺積電表示，N2芯片的量產(chǎn)將于2025年開始，通常先推出移動版本，蘋果是其主要客戶。隨后推出的是PC版本，然后是專為更高功率負載設計的高性能計算芯片。

臺積電的新一代3納米芯片技術(shù)首次在今年9月推出的蘋果iPhone 15 Pro和Pro Max等最新旗艦智能手機上得到了應用。

隨著芯片變得越來越小，從一代工藝技術(shù)邁向下一代的挑戰(zhàn)加劇，這可能導致臺積電的霸主地位出現(xiàn)問題。

臺積電告訴《金融時報》稱，其N2技術(shù)開發(fā)“進展順利，計劃在2025年投產(chǎn)，到時將是行業(yè)內(nèi)在密度和能效方面最先進的半導體技術(shù)”。

但Isaiah Research副總裁Lucy Chen指出，進入下一個節(jié)點的成本正在上升，而性能的改善已經(jīng)停滯。“（遷移到下一代）對客戶來說不再那么有吸引力了，”Chen說。

專家強調(diào)，量產(chǎn)仍然需要兩年時間，而問題是芯片生產(chǎn)過程的自然部分。

根據(jù)咨詢公司TrendForce的數(shù)據(jù)，目前在全球先進晶圓市場中，三星占有25%，而臺積電占有66%，知情人士認為三星看到了縮小差距的機會。

該韓國企業(yè)去年首次開始量產(chǎn)其3納米芯片，稱為“SF3”，并首次切換到一種名為“全圍柵”（GAA）的新晶體管架構(gòu)。

根據(jù)兩名知情人士透露，美國芯片設計公司高通計劃在其下一代高端智能手機處理器中使用三星的“SF2”芯片。這將是高通將其大多數(shù)旗艦移動芯片從三星的4納米工藝轉(zhuǎn)移到臺積電的相應工藝之后的一次逆轉(zhuǎn)。

三星表示：“我們已經(jīng)為在2025年之前開始SF2的量產(chǎn)做好了準備?！薄坝捎谖覀兪堑谝粋€跨足并過渡到GAA架構(gòu)的公司，我們希望從SF3到SF2的進展將相對無縫?！?/p>

分析師們警告說，雖然三星是第一家將其3納米芯片投放市場的公司，但其“良率”——生產(chǎn)的芯片中被認為可發(fā)運給客戶的比例——存在問題。

這家韓國公司堅稱，其3納米良率已經(jīng)提高。但根據(jù)兩名接近三星的人士透露，其最簡單的3納米芯片的良率僅為60%，遠低于客戶的期望，而在生產(chǎn)類似于蘋果的A17 Pro或英偉達的圖形處理單元等更復雜的芯片時可能進一步下降。

研究公司SemiAnalysis的首席分析師Dylan Patel表示：“三星試圖實現(xiàn)這些飛躍，但他們可以宣稱他們想要的一切，但他們?nèi)匀粵]有發(fā)布一款真正的3納米芯片。”

首爾相明大學系統(tǒng)半導體工程教授李鐘桓還補充說，三星還面臨著其智能手機和芯片設計部門與其晶圓生產(chǎn)部門產(chǎn)生競爭關(guān)系的問題，這兩者是其晶圓生產(chǎn)部門的邏輯芯片的潛在客戶?！叭堑慕M織結(jié)構(gòu)讓許多潛在客戶對可能發(fā)生技術(shù)或設計泄漏感到擔憂，”李說。

與此同時，曾經(jīng)的市場領導者英特爾正在推動其下一代“18A”節(jié)點在技術(shù)會議上宣傳，并向芯片設計公司提供免費的測試生產(chǎn)。該美國公司表示，計劃于2024年底開始18A的生產(chǎn)，有望成為首家遷移到下一代的芯片制造商。

但臺積電首席執(zhí)行官魏哲家看起來并不擔心。他在10月份表示，根據(jù)臺積電內(nèi)部評估，其最新的3納米變種已經(jīng)上市，與英特爾的18A在功耗、性能和密度方面相當。

三星和英特爾還希望從尋求減少對臺積電依賴的潛在客戶中獲益，無論是出于商業(yè)原因還是出于對臺灣可能存在的中國威脅的擔憂。今年7月，美國芯片制造商AMD首席執(zhí)行官表示，除了臺積電提供的之外，該公司還將“考慮其他制造能力”，以追求更大的“靈活性”。

RHCC咨詢公司首席執(zhí)行官Leslie Wu表示，需要2納米級技術(shù)的主要客戶正尋求將其芯片生產(chǎn)分散到多個晶圓廠。他說：“單純依賴臺積電太冒險了?！?/p>

但伯恩斯坦亞洲半導體分析師Mark Li對“這種（地緣政治）因素與效率和進度等因素相比有多大意義”提出了質(zhì)疑。他認為在成本、效率和信任方面，臺積電仍然更為優(yōu)越。