2nm，要来了

liukang20244天前cgw吃瓜1164

来历：半导体工业纵横

在半导体制作中，2nm 工艺是继 3nm 工艺节点之后的下一个 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）芯片微缩技能。

「2nm」或「20 埃」（英特尔运用的术语）与晶体管的任何实践物理特征（例如栅极长度、金属距离或栅极距离）无关。依据电气和电子工程师协会 (IEEE) 发布的 2021 年更新的《世界设备和体系路线图》中的猜测，「2.1 nm 节点规模标签」估计触摸栅极距离为 45 nm，最严密金属距离为 20 nm。

一般来说，5nm 芯片每平方毫米的晶体管数量大约在 1.7 亿 - 2 亿个左右。跟着制程微缩到 3nm，晶体管密度会有明显进步，能到达每平方毫米 2.5 亿 - 3 亿个左右。而 2nm 制程更是完成了巨大腾跃，其晶体管密度有望逾越每平方毫米 3.5 亿个，相较于 3nm 又进步了约 15% - 20%，比较 5nm 进步起伏超 75%。更高的晶体管密度意味着芯片能够一起处理更多的使命，在多线程、并行核算等场景下体现更为超卓，无论是运转杂乱的科学核算软件，仍是处理高清视频流、玩大型 3D 游戏等日常运用，都能带来更流通的体会。

在功耗方面，芯片制程越小，晶体管在开关状况切换时耗费的电能就越少。到了 2nm 制程，因为晶体管尺度更小、电阻更低，漏电现象大幅削减，功耗能够比 3nm 芯片再下降 10% - 15% 左右，这关于依托电池供电的移动设备而言至关重要，可明显延伸设备续航时刻，如智能手机、平板电脑等，让用户无需频频充电。

一起 2nm 芯片相较于 3nm 芯片，功能有望再进步 10% - 20%，能够让核算机发动程序更快、烘托图画更敏捷，在人工智能核算、大数据处理等需求快速运算的范畴展现更强的实力。

了解完 2nm 芯片在功能与功耗上的优势后，看看全球半导体巨子在该范畴的开展。

台积电：身先士卒

台积电 2nm（N2）技能开发开展顺畅。N2 技能选用该公司第一代 nm 片晶体管技能，在功能和功耗方面完成了全节点跨过，估计本年完成量产。

前不久在旧金山举办的 IEEE 世界电子设备会议 (IEDM) 上，台积电透露了关于 2nm 的更多细节。

台积电着重，其 2nm 工艺的功能进步了 15%，功耗下降了 30%，明显进步了节点功率。此外，该工艺的晶体管密度进步了 1.15 倍，这归功于全环栅 (GAA) nm 片晶体管和 N2 NanoFlex 的运用，这使得制作商能够在最小的面积内塞入不同的逻辑单元，然后优化节点的功能。

经过从传统的 FinFET 技能过渡到专用的 N2「nm 片」，台积电成功完成了对电流的更大操控，这使得制作商能够依据工艺用例微调参数。这之所以成为或许，是因为 nm 片具有一叠狭隘的硅带，每条硅带都被栅极围住；与 FinFET 完成比较，这终究能够完成更准确的操控。

来历：台积电

据称，N2 晶圆每片的价格或许在 2.5-3 万美元之间，详细取决于台积电怎么调整，但与 3nm 比较，这是一个巨大的上涨，听说 3nm 的价格约为 2 万美元。更不用说，当你考虑到初始良率和试产时，终究出产会遭到更多约束，这意味着该工艺的选用在开端时会比较慢。

此前，据台积电董事长魏哲家称，2nm 晶圆的需求高于上一代 3nm，因而台积电提早试产也是天经地义。台积电现已开端小规模出产先进光刻技能，但现在的产能仅限于 5,000 片晶圆。不过，此前有报导称，该公司在试运转期间已到达 10,000 片，估计本年晚些时候将到达 50,000 片。

到 2026 年，这一数字估计将到达 80,000 片，但没有确认是一起选用 N2 和 N2P 工艺仍是仅选用其间一种。此前，跟着宝山和高雄工厂的投入运营，台积电每月的晶圆产值能够到达 40,000 片。在前进方面，没有其他代工厂能够与制作商的脚步相匹敌，因而大多数决计推出顶级硅片的公司将寻求台积电的服务也就家常便饭了。

但现在晶圆价格过高也引发了客户的忧虑，台积电正在探究下降总本钱的新办法，首先是推出名为「CyberShuttle」的服务，该服务将于本年 4 月晚些时候发动。这种办法将答应苹果、高通等公司在同一测验晶圆上评价他们的芯片，然后下降本钱。苹果估计将是该代工厂的第一个客户，其次是高通和联发科。

但有音讯称高通、英伟达等公司因台积电本钱高考虑转投三星代工厂。高通在移动芯片范畴位置重要，与台积电协作久，许多旗舰芯片由台积电出产，但 2nm 工艺晶圆高价加上台积电或许提价，使其本钱压力大，在智能手机商场芯片本钱动摇影响产品定价与赢利，所以从头审视供应链，三星代工价格低且有 3nm GAA 工艺经历，对高通有招引力。

英伟达在 GPU 范畴抢先，人工智能开展使其对高功能芯片需求大增，本盼望台积电 2nm 工艺进步比赛力，但台积电代工本钱高、初始产能有限，阻止产品推出方案。三星展现 2nm 工艺规划，提出性价比更高方案抢夺英伟达订单。

台积电清楚本身技能优势难被立刻逾越，2nm 工艺功能、功耗、晶体管密度优势是招引客户要害，但也意识到客户丢失危险。为应对，除「CyberShuttle」服务，还加速内部本钱优化流程，加大研制投入进步良率，下降单位本钱，一起与客户深度交流，依客户需求定制芯片代工方案。

现在台积电最大的客户苹果已在其工厂预留了 2nm 芯片出产，这让苹果相关于业界其他公司占有了优势。但苹果已推延运用台积电的 2nm 处理器芯片用于 iPhone 17 Pro 和 iPhone 17 Pro Max，现在商用发布时刻定于 2026 年。推延是因为对台积电 2nm 芯片的高出产本钱和有限的制作才能感到忧虑。

三星：豪赌未来

三星在 2nm 赛道上相同竭尽全力。其方案在 2nm 芯片中集成反面供电网络（BSPDN）技能，将电源线放置在晶圆的反面，这样能够更轻松地在更小的节点尺度上制作芯片，一起减小芯片尺度、进步电源功率和功能。据报导，三星铸造厂现已在两个 Arm 芯片上测验了 BSPDN 技能，使这些芯片的芯片尺度减小了 10% 和 19%，一起功能和功率进步了最多 9%，测验成果逾越了公司的功能方针。

且三星对 2nm 工艺研制投入海量资源，在韩国华城的「S3」工厂快马加鞭地装置设备，构建 2nm 出产线，方针指向 2025 年第一季度达到每月 7000 片晶圆的产值，并方案在 2025 年末将「S3」工厂剩下的 3nm 出产线全面晋级为 2nm 出产线，完成产能的迭代晋级。

不仅如此，三星还前瞻布局，拟于 2025 年第二季度在韩国平泽的 P2「S5」工厂发动 1.4nm 出产线建造，继续向制程工艺极限建议冲击。但是，三星在前行途中并非一往无前，3nm 工艺的 Exynos 芯片出产延期、良品率问题如阴霾笼罩，给其带来不小压力。

而且，商场需求的动摇也促进三星调整战略，推延部分工厂的设备收购与建造订单，将部分出产线从晶圆代工转向存储器制作。

因为台积电 2nm 工艺本钱高、产能有限，报导称，除了日本 AI 草创公司 Preferred Networks (PFN) 等现有客野外，三星还招引了国内无晶圆厂公司的爱好。此外，三星正在与英伟达和高通等大型科技公司协作测验 2nm 工艺，这些公司正在多元化其代工协作伙伴，三星估计将于 2025 年第一季度开端试产 2nm 工艺。

这并不是台积电和三星初次抢夺高通订单，据悉三星自 2020 年起已失掉高通部分骁龙旗舰芯片订单，其 5nm 良率也引发忧虑。高通方案于 2025 年下半年发布的「骁龙 8 Elite 2」将选用台积电的 N3P 工艺出产。三星曾参加竞标，但终究落败。业界人士称，这或许是三星代工事务的最终时机，现在该事务正面对数十亿美元的丢失。

英特尔：紧随其后

曾在芯片制作范畴独领风骚的英特尔，虽在先进制程的追逐中一度掉队，却凭仗革新决计，强势重返 2nm 战场。英特尔祭出「四年内五个节点方案」，志在重振芯片制作的旧日光辉。

在 2nm 技能路线上，英特尔精心规划，旗下的 intel 18A（对标职业 2nm 水准）制程节点估计在 2025 年交给，首先运用于中心产品至强处理器，为数据中心等要害范畴注入微弱动力。

英特尔在技能立异方面有许多行动。其 RibbonFET 晶体管技能是对 Gate All Around 晶体管的立异运用。传统晶体管难以满意高功能需求，RibbonFET 晶体管经过特别结构设计，加速晶体管开关速度，缩短信号传输推延，还能在较小空间完成强壮驱动电流，统筹芯片高功能与低功耗，为芯片功能进步拓荒新途径。

此外，英特尔推出的 PowerVia 是业界首个反面电能传输网络。传统芯片供电、信号线路交错，跟着集成度进步，信号搅扰严峻限制功能进步。PowerVia 技能把电源线置于晶圆反面，别离供电、信号线路，削减信号搅扰，进步芯片功能，让芯片在图形烘托、加密解密运算、多使命并行处理等作业中体现更佳。英特尔凭仗本身在 CPU 范畴的根基与全工业链整合优势，在 2nm 比赛格式中逐渐站稳脚跟，向台积电、三星等对手建议应战，企图改动职业格式。

上一年 9 月，英特尔上一任首席执行官帕特·基辛格已将亚马逊的 AWS 作为该公司制作事务的客户，其定制芯片作业将依赖于英特尔的 18A 工艺. 此外，据英特尔暂时联席 CEO 米歇尔・约翰斯顿・霍尔索斯在上一年 12 月介绍，英特尔现已为一些客户供给了 Panther Lake 的 E0 工程样品，有 8 个客户已开机，硅晶圆质量很好。在 1 月 6 日的英特尔 CES 2025 讲演中，霍尔索斯还宣告首款 Intel 18A 制程芯片——英特尔 Panther Lake 处理器将于本年下半年发布，英特尔会在本年及今后继续增强 AI PC 产品组合，向客户供给抢先的英特尔 18A 产品样品。

Rapidus：奋勇赶上

在 2024 年 12 月从 ASML 取得第一台 EUV 机器后，Rapidus 方案于本年 4 月启用其在日本北海道千岁市兴修的首座 2nm 以下逻辑芯片工厂「IIM-1」的试产产线，并在 2027 年开端进行量产。鉴于日本是仅有取得 ASML 顶级硬件的国家之一，这被认为是日本半导体职业的革命性开展。

上一年 11 月，日本政府宣告了一项为期七年的方案，在第一阶段拨款的约 82 亿美元（1.3 万亿日元）中，有一部分已拨给 Rapidus。截止上一年年末，Rapidus 已取得 4645 万美元（73 亿日元）的私家出资和高达 58.55 亿美元（9200 亿日元）的政府帮助。但是，估计还需求 254.52 亿美元（4 万亿日元）的额定资金才能在 2027 年发动量产。

且近来有报导称，Rapidus 将与博通协作，力求量产 2 nm 顶级芯片，方案 6 月向博通供给试产芯片。音讯称博通正评价 Rapidus 的 2 nm 芯片良率和功能，假如试产芯片契合其要求，将托付 Rapidus 出产相关高端芯片。

除了博通，Preferred Networks 也托付 Rapidus 代工 2 nm 芯片，用于生成式 AI 处理；此外还有音讯称 Rapidus 正与 30 至 40 家企业洽谈代工事务，方针是接受定制化的少数多种类半导体订单，与台积电的大规模出产形式构成差异化比赛。

当下，每一家企业的意向都触动着全球半导体工业链的神经。跟着技能的继续演进，本钱的优化操控，客户需求的深度发掘，以及各国方针的扶持引导，2nm 工艺的开展远不止于当下的比赛局势。终究谁能在这场马拉松式的比赛中笑到最终？

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