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    • 2nm成“逆風(fēng)翻盤”的關(guān)鍵?
    • 臺(tái)積電存在落后的風(fēng)險(xiǎn)嗎?
    • 誰是最后的贏家?
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2nm之戰(zhàn):一枝獨(dú)秀不是春

2023/05/16
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臺(tái)積電在北美技術(shù)論壇上大秀2nm制程最新技術(shù);三星半導(dǎo)體業(yè)務(wù)總裁Kyung Kye-hyun公開表示,三星將在2nm工藝中趕超臺(tái)積電成為客戶的首選;英特爾與ARM攜手研發(fā)能與臺(tái)積電、三星2nm制程相媲美的18A工藝……

近日,臺(tái)積電、三星、英特爾都在2nm工藝上“大秀肌肉”。隨著三大家2nm量產(chǎn)時(shí)間的不斷接近,競(jìng)爭(zhēng)也進(jìn)入到了白熱化階段。盡管長期以來,臺(tái)積電在先進(jìn)制程方面保持領(lǐng)先,業(yè)內(nèi)也對(duì)臺(tái)積電2nm工藝抱有很大期待。但是三星和英特爾當(dāng)仁不讓,紛紛在2nm工藝上拿出“看家本領(lǐng)”。2nm工藝將繼續(xù)由臺(tái)積電“一枝獨(dú)秀”,還是三大家“百花齊放”?

2nm成“逆風(fēng)翻盤”的關(guān)鍵?

無論是三星還是英特爾,均將2nm工藝視為其超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手并重返先進(jìn)制程領(lǐng)先地位的關(guān)鍵。

三星半導(dǎo)體業(yè)務(wù)總裁Kyung Kye-hyun于近日公開表示,在4nm節(jié)點(diǎn)三星落后臺(tái)積電2年時(shí)間,3nm節(jié)點(diǎn)大約落后1年,但是三星的2nm工藝得到了客戶的認(rèn)可,客戶對(duì)三星的GAA晶體管技術(shù)很滿意,幾乎所有大公司都在與三星合作。因此Kyung Kye-hyun認(rèn)為,在2nm工藝上,三星將超越臺(tái)積電成為客戶首選。

而英特爾也在此前制定了4年5個(gè)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo),并公開表示2025年重返產(chǎn)業(yè)巔峰,而近期英特爾公開18A工藝的量產(chǎn)時(shí)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(chǎn)業(yè)巔峰的關(guān)鍵制程。

英特爾最新技術(shù)路線圖

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

據(jù)了解,無論是三星還是英特爾,在搭載GAA架構(gòu)的2nm芯片量產(chǎn)之前,都在相近制程搭載GAA架構(gòu)的芯片進(jìn)行“試水”。例如,三星在3nm制程中首次采用GAA架構(gòu);而英特爾會(huì)在20A制程率先采用RibbonFET架構(gòu)(相當(dāng)于GAA架構(gòu))。而對(duì)于臺(tái)積電而言,2nm是其首次從FinFET轉(zhuǎn)至GAA,在架構(gòu)遷移上相當(dāng)于“落后”了三星足足三年。

三星電子晶體管結(jié)構(gòu)路線圖

此外,首次搭載GAA架構(gòu)的芯片往往會(huì)因?yàn)樾录夹g(shù)不夠成熟而出現(xiàn)種種問題,例如,盡管三星的GAA架構(gòu)曾在其存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域有一些技術(shù)積累,但首次采用GAA架構(gòu)的三星3nm工藝也只有10%~20%左右的良率。經(jīng)過改良后,三星搭載GAA架構(gòu)的3nm的良率已達(dá)到60%~70%左右??梢钥闯?,三星在GAA用于先進(jìn)制程方面,已經(jīng)有了率先量產(chǎn)、率先磨合的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

相比之下,在GAA工藝架構(gòu)方面,臺(tái)積電還沒有“火力全開”。當(dāng)臺(tái)積電采用GAA工藝架構(gòu)之時(shí),三星與英特爾在GAA架構(gòu)方面的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)完善。這也使得業(yè)內(nèi)有聲音認(rèn)為,臺(tái)積電更換了GAA工藝架構(gòu)后的2nm芯片,會(huì)走三星的“老路”,有良率“翻車”的風(fēng)險(xiǎn)。

臺(tái)積電存在落后的風(fēng)險(xiǎn)嗎?

那么,在2nm的戰(zhàn)爭(zhēng)中,臺(tái)積電真的要落后了嗎?實(shí)則不然。

臺(tái)積電最新半導(dǎo)體制造工藝路線圖

業(yè)內(nèi)專家莫大康表示,決定芯片良率的因素不僅僅在于GAA架構(gòu)技術(shù)的成熟程度,也在于關(guān)鍵設(shè)備的使用情況。而這一關(guān)鍵設(shè)備便是臺(tái)積電、三星、英特爾均在大力爭(zhēng)取的ASML的高數(shù)值孔徑光刻機(jī)。而盡管三大家最終均有機(jī)會(huì)先后獲得ASML的高數(shù)值孔徑光刻機(jī),但是用同樣的設(shè)備流片,在芯片的成品率方面,三星、英特爾也很難與臺(tái)積電相媲美。

“臺(tái)積電與ASML的關(guān)系十分緊密,基本上ASML最新的設(shè)備都會(huì)優(yōu)先賣給臺(tái)積電,而ASML可以說是目前世界上唯一能做出2nm以下設(shè)備的廠商。這也就意味著當(dāng)臺(tái)積電獲得更先進(jìn)制程芯片的設(shè)備時(shí),三星、英特爾仍只能用原有設(shè)備來進(jìn)行先進(jìn)制程的芯片生產(chǎn),導(dǎo)致其在芯片的良率以及制造芯片的速度方面難以超越臺(tái)積電。”莫大康向《中國電子報(bào)》記者表示。

此外,莫大康表示,臺(tái)積電與ASML之間是互補(bǔ)的關(guān)系,臺(tái)積電在向ASML購買設(shè)備的同時(shí),也經(jīng)常向ASML反向提供數(shù)據(jù)。這也使得ASML的設(shè)備相比較于其他家而言,更加符合臺(tái)積電的芯片生產(chǎn)情況。因此,用同樣的設(shè)備流片,臺(tái)積電芯片的成品率往往也能更甚一籌。

誰是最后的贏家?

莫大康曾表示,從三大家的技術(shù)儲(chǔ)備上看,均具備2025年量產(chǎn)2nm工藝的實(shí)力,但是在良率以及客戶認(rèn)可度方面會(huì)有所差別。那么在“百花齊放”的情況下,誰將成為最后的贏家?誰又將更能獲得業(yè)內(nèi)客戶們的芳心?

目前來看,臺(tái)積電是眾多芯片客戶們的首選,但為了避免芯片價(jià)格“水漲船高”,客戶們同樣會(huì)“雨露均沾”。“在芯片良率方面,臺(tái)積電一直遙遙領(lǐng)先,這也造成了很多客戶喪失了議價(jià)權(quán),導(dǎo)致芯片價(jià)格持續(xù)高漲。因此,若是三星、英特爾的良率能夠提升,同樣也會(huì)有客戶愿意進(jìn)行嘗試?!蹦罂迪颉吨袊娮訄?bào)》記者說。

“為防止一家獨(dú)大,下游客戶也會(huì)有意識(shí)地分配一部分業(yè)務(wù)給到除臺(tái)積電以外的其他廠商,作為替代和備選?!眲?chuàng)道投資咨詢總經(jīng)理步日欣對(duì)《中國電子報(bào)》記者說。

其中最典型的例子當(dāng)屬高通。此前,高通一直是臺(tái)積電的大客戶之一,而高通驍龍 8 Gen 1芯片采用的是三星4nm工藝。雖然,在搭載三星4nm工藝芯片之后,由于三星芯片功耗過高而中途再次換成了臺(tái)積電4nm芯片,但是,近期也有消息稱,隨著三星芯片良率的提升,高通未來Snapdragon 8系列處理器極有可能再次采用三星的芯片。此外,在英特爾20A以及18A制程的客戶名單中,同樣也能看到高通的身影。

此外,莫大康表示,先進(jìn)制程有著龐大的市場(chǎng)需求,僅憑某一家的產(chǎn)能很難支撐。因此,哪怕某些廠商的芯片會(huì)有陷入性能“滑鐵盧”的風(fēng)險(xiǎn),也依舊會(huì)有大批廠商愿意去“嘗嘗螃蟹”,一起磨合。

一枝獨(dú)秀不是春,百花齊放春滿園。在這場(chǎng)2nm之戰(zhàn)中,無論是一直以來遙遙領(lǐng)先的臺(tái)積電,還是奮力追趕的三星和英特爾,都很難成為絕對(duì)的贏家?!叭蠹摇蹦銇砦彝纬闪死彂?zhàn),而正是這樣的拉鋸戰(zhàn),促使摩爾定律在重重困難之下,仍不斷按照一定速度向前延伸。

作者丨沈叢

編輯丨邱江勇

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨趙晨

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