前言：
2納米芯片不僅可用于量子計(jì)算、數(shù)據(jù)中心和智能手機(jī)等產(chǎn)品中，還可以決定軍事硬件的性能，包括戰(zhàn)斗機(jī)和導(dǎo)彈。
如今為何各國(guó)都在爭(zhēng)相投入大筆資金來(lái)發(fā)展本國(guó)自主可控的先進(jìn)技術(shù)，因?yàn)榘雽?dǎo)體變得越來(lái)越重要了。
在2nm的工藝賽道上，不止只有三星和臺(tái)積電在爭(zhēng)相炫技，其實(shí)背后的IBM和英特爾也在緊追慢干的，試圖在這場(chǎng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)。
作者 ｜ 方文
圖片來(lái)源 ｜ 網(wǎng) 絡(luò)
臺(tái)積電：下一代技術(shù)路線已明確
臺(tái)積電計(jì)劃在2024年引進(jìn)ASML下一代極紫外光刻機(jī)，這也是臺(tái)積電能否量產(chǎn)2nm制程芯片的關(guān)鍵。
在臺(tái)積電2022年技術(shù)研討會(huì)上，臺(tái)積電正式公布了其N(xiāo)2（2納米級(jí)）制造技術(shù)，將成為臺(tái)積電第一個(gè)使用其基于納米片的柵極全方位場(chǎng)效應(yīng)的節(jié)點(diǎn)晶體管（GAAFET）。
臺(tái)積電的N2是一個(gè)全新的平臺(tái)，廣泛使用EUV光刻技術(shù)，并引入了GAAFET（臺(tái)積電稱(chēng)之為納米片晶體管）以及背面供電。
此外，平臺(tái)產(chǎn)品包括臺(tái)積電稱(chēng)之為Chiplet Integration，這可能意味著臺(tái)積電使其客戶能夠輕松地將N2芯片集成到使用各種節(jié)點(diǎn)制造的multi－chiplet封裝中。
臺(tái)積電預(yù)計(jì)會(huì)在2024年下半年開(kāi)始使用其N(xiāo)2制造工藝風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，這意味著該技術(shù)應(yīng)該在2025年下半年可用于商業(yè)產(chǎn)品的大批量制造（HVM）。
臺(tái)積電計(jì)劃到2025年，其成熟和專(zhuān)業(yè)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)能將擴(kuò)大約50％，該計(jì)劃包括在中國(guó)臺(tái)灣、日本和中國(guó)大陸建設(shè)大量新晶圓廠。
量產(chǎn)2nm是需要用上高數(shù)值孔徑系統(tǒng)光刻機(jī)的，也就是ASML下一代的NA EUV光刻機(jī)。臺(tái)積電是ASML的大客戶，獲得NA EUV光刻機(jī)的供貨不成問(wèn)題。
從以上種種來(lái)看，臺(tái)積電2nm可以說(shuō)是萬(wàn)事俱備，只差建廠投入量產(chǎn)了。
IBM：第一個(gè)吃螃蟹的2nm芯片廠家
作為制造行業(yè)最大的突破之一，IBM在去年推出了世界上第一個(gè)2nm半導(dǎo)體芯片。
IBM制造了第一款采用2 nm工藝Nanosheet（納米片）技術(shù)的芯片。
預(yù)計(jì)該工藝將實(shí)現(xiàn)比當(dāng)今最先進(jìn)的7nm節(jié)點(diǎn)芯45％的性能和低75％的能耗。
其研制出的2nm芯片最小元件比NDA單鏈還要小，指甲蓋大小的芯片可以容納500億根晶體管，可以在不同的場(chǎng)景中提升計(jì)算速度。
IBM沒(méi)有公布2nm測(cè)試芯片的細(xì)節(jié)，但根據(jù)業(yè)界推測(cè)，這很可能是一個(gè)SRAM 測(cè)試平臺(tái)，包括部分邏輯測(cè)試結(jié)構(gòu)。
與過(guò)去 15 年的晶體管結(jié)構(gòu)不同，IBM的2nm設(shè)計(jì)明顯沒(méi)有使用FinFET架構(gòu)。其在大力推進(jìn)GAA、Nanosheet和VTFET等新結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然，IBM走的是設(shè)計(jì)路線，并不是制造，將來(lái)IBM的2nm芯片如果想造出來(lái)，基本上也是選擇臺(tái)積電或者三星代工。
英特爾：為了趕超拒絕［擠牙膏］
2021年英特爾宣布投入200億美元新建兩家半導(dǎo)體工廠，以直接挑戰(zhàn)在代工領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位的臺(tái)積電和三星。
英特爾在2024年要開(kāi)始量產(chǎn)20A和18A工藝，均是2nm工藝級(jí)別，可以看出想要擺脫［牙膏廠］的稱(chēng)號(hào)的決心。
英特爾采用下一代高數(shù)值孔徑EUV，并將定位于接收業(yè)界首個(gè)高NA EUV生產(chǎn)工具。
Ribbon FET是英特爾實(shí)現(xiàn)的環(huán)柵晶體管，該技術(shù)提供更快的晶體管開(kāi)關(guān)速度，這將實(shí)現(xiàn)晶體管性能的又一次重大飛躍。
三星：市場(chǎng)倒逼2nm研發(fā)力度
臺(tái)積電加緊布局2nm，三星明顯有些著急了。三星在未來(lái)五年將加大在半導(dǎo)體行業(yè)的投入，用更多的資本力量提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
據(jù)外媒報(bào)道，近期前往歐洲開(kāi)始商務(wù)旅行的三星集團(tuán)副會(huì)長(zhǎng)李在镕，到訪了光刻機(jī)制造商阿斯麥的總部，深化兩家公司之間的合作事宜。
在這一次會(huì)面中，兩家公司的高管也探討了擴(kuò)大芯片領(lǐng)域合作的方式及極紫外光刻機(jī)的采購(gòu)事宜，以確保7nm及更先進(jìn)制程工藝的量產(chǎn)。
三星還有另一項(xiàng)動(dòng)作可能涉及收購(gòu)歐洲芯片制造巨頭恩智浦。
恩智浦是歐洲三大芯片制造商之一，主營(yíng)工業(yè)芯片制造，在車(chē)規(guī)級(jí)芯片，第三代半導(dǎo)體等芯片領(lǐng)域有深入部署。
如果三星再不出手，本就緊缺的EUV光刻機(jī)會(huì)不斷交付到臺(tái)積電手中。
不過(guò)，三星在未來(lái)還需要花費(fèi)大量的時(shí)間提高芯片良率，獲得EUV光刻機(jī)的持續(xù)供貨，以及穩(wěn)定客戶關(guān)系等。
日本與美國(guó)組團(tuán)發(fā)展2nm芯片
日本將于美國(guó)聯(lián)合組建半導(dǎo)體聯(lián)盟，并計(jì)劃最早于2025年在日本啟動(dòng)2nm制程芯片制造基地。
這次美國(guó)聯(lián)合日本研發(fā)2nm，就是為了將更尖端的芯片技術(shù)掌握在自己手中。
日美兩國(guó)政府將根據(jù)雙邊芯片技術(shù)合作伙伴關(guān)系提供支持，兩國(guó)民間企業(yè)將在設(shè)計(jì)和量產(chǎn)方面進(jìn)行研究。
日本希望通過(guò)在本土生產(chǎn)新一代半導(dǎo)體，確保穩(wěn)定供應(yīng)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，日本和美國(guó)企業(yè)有望聯(lián)合成立新公司，或者日本企業(yè)可以建立一個(gè)新制造中心。
另一方面是打造一條幾乎完全封閉的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，避免信息泄露到其他國(guó)家，從而實(shí)現(xiàn)美芯片制造技術(shù)的領(lǐng)先。
關(guān)鍵是，它們把臺(tái)積電排除在外。
其實(shí)這一目標(biāo)并不是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的可能，畢竟老美掌握著芯片制造所用到的EUV光刻機(jī)；
日本掌握著芯片制造所用到的硅晶圓、光刻膠等關(guān)鍵材料，美日結(jié)合反而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的互補(bǔ)。
歐洲計(jì)劃沖刺2nm實(shí)屬高難度
歐盟委員會(huì)在一項(xiàng)名為《2030數(shù)字指南針》計(jì)劃中，提出生產(chǎn)能力沖刺2nm的目標(biāo)。
歐洲雖然沒(méi)有大型的晶圓代工廠，但卻是尖端芯片制造商和和設(shè)備供應(yīng)商的所在地。其中包括意法半導(dǎo)體、英飛凌、恩智浦和艾邁斯半導(dǎo)體以及格羅方德及其德國(guó)工廠、英特爾和ASML。
在沒(méi)有臺(tái)積電或三星支持的情況下，建造這樣一個(gè)最先進(jìn)的設(shè)施至少需要10到15年，并且需要數(shù)百億美元的投資。
但芯片發(fā)展并不是投錢(qián)就能搞定的事情，技術(shù)底蘊(yùn)積累，以及人力資源方面都相當(dāng)關(guān)鍵。
芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)也需要大量的勞動(dòng)力，這對(duì)于歐洲資本主義國(guó)家而言，也是非常大的難關(guān)。
歐洲、美國(guó)想要建廠實(shí)現(xiàn)芯片國(guó)產(chǎn)化的愿望估計(jì)是得泡湯，沒(méi)有臺(tái)積電的技術(shù)支持，搞定2nm同樣難度極高。
結(jié)尾：
在5nm節(jié)點(diǎn)后，臺(tái)積電、三星、英特爾之間的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開(kāi)始了白熱化，好戲也在不斷上演。
因?yàn)樗麄兦宄粋€(gè)道理，那就是誰(shuí)能取得技術(shù)優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就能掌握半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的主動(dòng)權(quán)，成為5G、人工智能、高性能計(jì)算等諸多領(lǐng)域的核心芯片供應(yīng)商。
