2納米先進(jìn)制程已近在咫尺！

近日，IC設(shè)計(jì)大廠美滿電子（Marvell）宣布與臺(tái)積電的長(zhǎng)期合作關(guān)系將擴(kuò)大至2納米，并開(kāi)發(fā)業(yè)界首見(jiàn)針對(duì)加速基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化的2納米半導(dǎo)體生產(chǎn)平臺(tái)。

目前，行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的先進(jìn)制程量產(chǎn)技術(shù)是3納米工藝，由三星電子和臺(tái)積電制造。隨著英特爾拿下ASML的首臺(tái)光刻機(jī)并更新最新代工版圖，以及Rapidus與IBM合作日益密切，目前2納米先進(jìn)制程的競(jìng)爭(zhēng)者以明顯擴(kuò)大為臺(tái)積電、英特爾、三星、Rapidus、Marvell五家。據(jù)悉，目前上述五家大廠2納米的問(wèn)世時(shí)間基本都規(guī)劃在了2025年，同時(shí)結(jié)構(gòu)方面都選擇了GAA。

Marvell：AI需求高漲，跟進(jìn)2納米是重中之重

根據(jù)新聞稿，Marvell已從追隨者轉(zhuǎn)變?yōu)閷⑾冗M(jìn)節(jié)點(diǎn)技術(shù)導(dǎo)入硅基礎(chǔ)設(shè)施的領(lǐng)先者。Marvell先是實(shí)現(xiàn)了5納米平臺(tái)的成就，之后跟進(jìn)發(fā)表了幾項(xiàng)5納米設(shè)計(jì)，并推出了首款基于臺(tái)積電3納米制程的硅基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品組合。

Marvell開(kāi)發(fā)長(zhǎng)Sandeep Bharathi指出，未來(lái)AI工作量需要的性能、功耗、面積和晶體密度將大幅提高。2納米平臺(tái)可讓Marvell提供高度差異化的類比、混合信號(hào)和基礎(chǔ)硅智財(cái)(IP)，構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)AI承諾的加速基礎(chǔ)建設(shè)。

臺(tái)積電：2納米2025年推出，需求高漲還將進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)

臺(tái)積電于2023年年初量產(chǎn)3納米工藝，并且該制程已從2023年三季度開(kāi)始獲利，2023年四季度便占據(jù)了晶圓收入的15%，并且營(yíng)收占比還在不斷上升。

據(jù)TrendForce集邦咨詢研究表示，預(yù)計(jì)2024年晶圓代工市場(chǎng)將成長(zhǎng)7％，這極大歸功于臺(tái)積電3nm放量，帶動(dòng)臺(tái)積電市占率進(jìn)一步上升，預(yù)計(jì)2024年二季度開(kāi)始，臺(tái)積電營(yíng)收將上升7%。

在2023年四季度業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上，臺(tái)積電表示2nm制程（N2）采用納米片(Nanosheet)晶體管結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)在2025年量產(chǎn)，將在密度和能源效率上領(lǐng)先業(yè)界。N2背面電軌解決方案將在2025年下半年推出，并于2026年量產(chǎn)，主要應(yīng)用于HPC領(lǐng)域。

并且，由于目前全球所有AI創(chuàng)新客戶對(duì)2nm制程的需求高于3nm，幾乎所有的AI創(chuàng)新者都與臺(tái)積電合作2nm制程技術(shù)，主要以高性能運(yùn)算HPC和智能手機(jī)兩大應(yīng)用為主，目前2nm只有一家半導(dǎo)體公司不是臺(tái)積電的客戶（行業(yè)多猜測(cè)是三星）。因此臺(tái)積電表示2nm將擴(kuò)產(chǎn)，高雄廠原本是要蓋兩座2nm晶圓廠，現(xiàn)在考慮要蓋第三座2nm晶圓廠。

三星：GAA結(jié)構(gòu)占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，2nm加速趕超

三星于2022年6月開(kāi)始量產(chǎn)3納米工藝，另?yè)?jù)行業(yè)最新消息，三星已研發(fā)出“第二代3納米”工藝，并將其更名為“2納米”，該工藝計(jì)劃將于今年年底前量產(chǎn)。但是業(yè)界對(duì)此并不買賬，多家大廠更為期待真正的2納米技術(shù)的到來(lái)。

三星電子在2023三星晶圓代工論壇上公布了2納米制程的最新路線圖。三星電子總裁兼晶圓代工業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人崔時(shí)榮會(huì)上透露，三星將自2025年起首先于移動(dòng)終端量產(chǎn)2納米制程芯片，隨后在2026年將其用于高性能計(jì)算（HPC）產(chǎn)品，并于2027年擴(kuò)至車用芯片。

不同于臺(tái)積電在2納米開(kāi)始選擇GAA，三星從3納米制程就開(kāi)始使用GAA結(jié)構(gòu)。所以相對(duì)于臺(tái)積電，三星似乎在新結(jié)構(gòu)方面會(huì)更有經(jīng)驗(yàn)，這也成為三星在2納米制程中的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)之一。

過(guò)去，在2020年三星電子從7納米制程技術(shù)轉(zhuǎn)向5納米制程技術(shù)時(shí)，第二代7納米制程技術(shù)就曾經(jīng)更名為5納米制程技術(shù)。三星電子的7納米制程技術(shù)在2019年成為全球首個(gè)使用極紫外光（EUV）曝光技術(shù)的制程，這使其更加穩(wěn)定，并讓該公司進(jìn)一步縮小電晶體尺寸，這也是當(dāng)時(shí)第二代7納米制程更名為5納米制程的原因。

近日，據(jù)行業(yè)人士最新消息，三星近日成功搶單臺(tái)積電。據(jù)悉，PFN自2016年以來(lái)一直與臺(tái)積電合作，但是今年，其決定在三星的2納米節(jié)點(diǎn)上生產(chǎn)下一代AI芯片。根據(jù)協(xié)議，三星將利用其最新的2納米芯片處理技術(shù)用于PFN生產(chǎn)人工智能加速器和其他人工智能芯片。

英特爾：2納米最早問(wèn)世，還在追趕更先進(jìn)制程

根據(jù)英特爾之前宣布的計(jì)劃，公司立志在2024年或2025年趕上并超越臺(tái)積電。在今年英特爾代工服務(wù)（Intel Foundry Services）舉辦的“Direct Connect”會(huì)議中，其公布了最新的技術(shù)發(fā)展路徑。

據(jù)悉，其18A主要產(chǎn)品Clearwater Forest已完成，并將于2025年投入生產(chǎn)。業(yè)界常將英特爾的18A工藝和臺(tái)積電的N2（2 納米）、N3P（3納米級(jí)）工藝性能相比較，兩家大廠各執(zhí)一詞。

英特爾首席執(zhí)行官Pat Gelsinger強(qiáng)調(diào)，18A 和 N2都利用GAA晶體管(RibbonFET)，但是1.8 納米級(jí)節(jié)點(diǎn)將采用BSPND，一種可優(yōu)化功率和時(shí)鐘的背面功率傳輸技術(shù)。臺(tái)積電則相信其N3P（3納米級(jí)）技術(shù)將在功耗、性能和面積（PPA）等方面與英特爾的18A相媲美，而其N2（2納米級(jí)）將在所有方面超越之。

此外，英特爾的20A制造技術(shù)計(jì)劃于2024年推出，將引入RibbonFET環(huán)繞柵極晶體管以及背面供電網(wǎng)絡(luò)（BSPDN）兩項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)更高的性能、更低的功耗和增加的晶體管密度。與此同時(shí)，英特爾的18A生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)旨在進(jìn)一步完善20A的創(chuàng)新，并在2024年底至2025年初提供進(jìn)一步的PPA改進(jìn)。按照英特爾上述制程說(shuō)法，其2納米有望最早問(wèn)世。

值得關(guān)注的是，會(huì)上英特爾首次公布了14A（1.4nm）以及其演進(jìn)版本14A-E。Intel 14A（1.4nm）工藝是業(yè)界首個(gè)使用ASML High-NA EUV光刻工具的工藝節(jié)點(diǎn)，英特爾也是業(yè)內(nèi)首家獲得尖端High-NA工具的公司。英特爾預(yù)計(jì)在2027年前開(kāi)發(fā)出14A。

Rapidus：砸錢，彎道超車先進(jìn)制程

除了上述晶圓代工大廠外，還有一家日本公司Rapidus值得關(guān)注。今年1月22日，Rapidus社長(zhǎng)小池淳義在發(fā)布會(huì)上表示，日本Rapidus 2nm芯片廠興建工程順利，試產(chǎn)產(chǎn)線將按計(jì)劃在2025年4月啟用。同時(shí)，也表示未來(lái)考慮興建第2座、第3座廠房。

去年9月，Rapidus在北海道千歲市興建日本國(guó)內(nèi)首座2nm以下的邏輯芯片工廠“IIM-1”，據(jù)悉，該工廠將在今年12月完工。資料顯示，Rapidus成立于2022年8月，由豐田、Sony、NTT、NEC、軟銀、Denso、NAND Flash大廠鎧俠、三菱UFJ等8家日企共同出資設(shè)立。

此前，Rapidus與IBM簽訂了合作協(xié)議，開(kāi)發(fā)基于IBM 2nm制程技術(shù)。IBM早在2021年推出全球首款2納米制程的芯片，同樣IBM的2納米也使用了GAA結(jié)構(gòu)。這使得Rapidus先進(jìn)制程研發(fā)有了技術(shù)支撐。