半導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5000億美元產業的未來。世界領先的半導體公司正在競相生產所謂的“2nm”處理器芯片，為下一代智能手機、數據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）已將該行業的下一個飛躍視為縮小差距的機會。

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

任何一家在下一代先進半導體領域開辟技術領先地位的公司都將完全有能力主導這個去年全球芯片銷售額遠超5000億美元的行業。由于對為生成性人工智能服務提供動力的數據中心芯片的需求激增，預計這一數字將進一步增長。

據兩位直接了解情況的人士透露，主導全球處理器市場的臺積電已經向包括蘋果和英偉達在內的一些最大客戶展示了其“N2”（即2nm）原型的工藝測試結果。

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

美國對沖基金道爾頓投資公司分析師James Lim表示：“三星認為2nm將改變游戲規則?！薄暗藗內匀粦岩伤芊癖扰_積電有更好的制程工藝?！?/p>

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

臺積電表示，N2芯片的大規模生產將于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載設計的PC和高性能計算芯片版本。

蘋果最新的旗艦智能手機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芯片技術的大眾市場消費設備。

隨著芯片不斷變小，從一代或“節點”工藝技術轉移到下一代工藝技術的挑戰加劇，這增加了臺積電皇冠滑落的可能性。

臺積電告訴英國《金融時報》，其N2技術開發“進展順利，有望在2025年實現批量生產，引進后將成為該行業密度和能效方面最先進的半導體技術”。

但Isaiah Research副總裁Lucy Chen指出，轉移到下一個節點的成本正在上升，而性能的提高已經趨于平穩。陳說：“（轉向下一代）對客戶的吸引力已經沒有那么大了?！?/p>

專家強調，距離大規模生產還有兩年時間，初期問題是芯片生產過程中自然的一部分。

根據咨詢公司TrendForce的數據，三星在全球先進代工市場的份額為25%，而臺積電的份額為66%。三星的內部人士看到了兩家之間縮小差距的機會。

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

據兩位知情人士透露，美國芯片設計師高通公司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。這將標志著高通公司將其大部分旗艦移動芯片從三星的4nm工藝轉移到臺積電的同等工藝后，命運發生了逆轉。

三星表示：“我們已準備好在2025年前實現SF2的大規模生產?！??！坝捎谖覀兪堑谝粋€跨越并過渡到GAA架構的公司，我們希望從SF3到SF2的進展將相對無縫?！?/p>

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

這家韓國公司堅稱，其3nm的產率已經提高。但據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%，遠低于客戶的預期，而且在生產相當于蘋果A17 Pro或英偉達圖形處理單元的更復雜芯片時，良率可能會進一步下降。

研究公司SemiAnalysis的首席分析師Dylan Patel表示：“三星試圖實現這些量子飛躍?！薄八麄兛梢砸笏麄兿胍囊磺?，但他們仍然沒有發布合適的3nm芯片?！?/p>

首爾Sangmyung大學系統半導體工程教授李鐘煥補充說，三星的智能手機和芯片設計部門是其代工部門生產的邏輯芯片的潛在客戶的激烈競爭對手，這一事實也讓三星深受其害。

李說：“三星的結構引起了許多潛在客戶對可能的技術或設計泄露的擔憂?！?。

與此同時，前市場領導者英特爾正在技術會議上推廣其下一代“18A”節點，并向芯片設計公司提供免費測試生產。這家美國公司表示，將于2024年底開始生產18A，這可能使其成為第一家向下一代遷移的芯片制造商。

但臺積電首席執行官魏似乎并不擔心。他在10月表示，根據臺積電的內部評估，其最新的3nm變體已經上市，在功率、性能和密度方面與英特爾的18A相當。

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的首席執行官Leslie Wu表示，需要2nm級技術的主要客戶正在尋求將他們的芯片生產分散到多個鑄造廠?！皟H僅依靠臺積電風險太大?！?/p>

但伯恩斯坦（Bernstein）亞洲半導體分析師Mark Li質疑，“與效率和時間表等因素相比，這個（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勢地位?！?/p>