美韓日巨頭步步緊逼，台積電提前3個月試產2nm
【文/觀察者網 呂棟】
儘管芯片製程命名“文字遊戲”的意味越來越濃，但半導體巨頭們依然想在量產進度上搶得頭籌。
日前台灣媒體曝出，芯片代工巨頭台積電計劃下週開始試產2nm製程，這是繼該公司一年半以前量產3nm以來又一個關鍵節點。
不同往常的是，台積電這次是提前試產，比之前計劃10月試產的時間點提前了一個季度。
這其中或許有台積電自身進度超前的原因，但同樣也可能是迫於競爭對手的步步緊逼。
台灣媒體報道截圖
隨着7nm以下先進製程的成本越來越高，性價比降低，手機、AI等行業用户對更先進製程的興趣並不濃厚，像台積電3nm目前只有蘋果一個大客户，就連AI巨頭英偉達用的主要也是4nm。
因此，台積電放出提前試產2nm消息，很可能也是為爭搶為數不多的2nm製程客户做準備。
沒錯，台積電也要爭搶客户。因為有不止一個芯片巨頭在佈局2nm，並且個個實力雄厚。
就在上個月，美國芯片巨頭英特爾宣佈，如期實現Intel 3製程（類似3nm）的大規模量產，這雖然比台積電3nm量產的時間晚了一年多，但按照英特爾技術路線圖，該公司也準備在2024年下半年生產Intel 20A製程（相當於2nm），節奏幾乎與台積電保持一致。
英特爾芯片製程路線圖
在14nm上“擠牙膏”多年後，英特爾最近兩年在先進製程上持續發力，買了最貴的高數值孔徑EUV光刻機（單台3.8億美元），並且在台積電、三星主導的芯片代工領域雄心勃勃。
去年3月，英特爾中國研究院院長宋繼強曾告訴觀察者網，該公司正通過“四年五個節點”的計劃，加速推動摩爾定律，“相信到2025年，英特爾能通過Intel 18A（1.8nm）節點，重新拿回製程、晶體管制造方面的領先地位，屆時英特爾將開啓半導體的“埃米時代”。
韓國三星同樣是2nm的競爭者。在3nm量產兩年後，三星在7月9日宣佈，將為日本人工智能公司PFN代工2nm製程芯片，用於PFN的高性能計算硬件以構建大語言模型等。在一些行業分析看來，這份合同則代表着三星對台積電市場主導地位的衝擊，甚至有可能改寫格局。
但三星棘手的問題是良率，今年2月韓媒甚至還傳出三星3nm良率為0的驚悚新聞。從今年一季度全球芯片代工市場的競爭來看，三星的份額依然徘徊在13%，遠低於台積電的62%，中芯國際以6%排在第三。
令很多人難以想象的是，離開先進芯片製造多年的日本，也想在2nm時代追上來。
就在半個多月前，日本政府支持的Rapidus宣佈，該公司的2nm製程測試工廠將於2025年4月啓動。這家公司還得到了比利時微電子研究中心（imec）以及美國IBM的支持，試圖在未來縮小與台積電差距。
儘管巨頭為2nm展開了競賽，視之為戰略競爭，但他們最大的問題是把昂貴的芯片賣給誰。
去年底，半導體研究機構IBS發佈報告稱，2nm製程的製造成本將比3nm製程上漲高達50%，導致2nm晶圓的價格將達到3萬美元/片，而3nm製程的成本已經比7nm上漲了一倍。該機構估算，建造一座月產能5萬片2nm晶圓的工廠大約要280億美元，3nm為200億美元。
圖源：IBS
在摩爾定律放緩的背景下，製程微縮帶來的性能提升不再可觀，誰願意為高昂的成本買單？
更何況製程越來越成為芯片巨頭們的“納米謊言”。兩年前，市場調研機構TechInsights曾發佈報告稱，三星和台積電都放任客户聲稱他們採用了4nm，而實際使用的卻仍是5nm技術。這其中涉及了蘋果、高通和聯發科等芯片巨頭，該機構稱他們聯手製造了芯片的“納米謊言”。
“如果可以重新命名一個較舊的工藝，為什麼要為4納米技術承擔額外的成本呢？公然將一個5納米工藝重新標記為4納米，則抹殺了節點編號的最後一絲意義。所以，當某個代工廠宣稱其已達到下一個新水平的時候，直到拆機確認前，請切勿輕信。”TechInsights直言。
從目前規劃來看，高通將在今年下半年推出新款旗艦手機處理器驍龍8 Gen 4，預計將採用台積電改進版3nm“N3E”製程，有國外數碼博主爆料稱該芯片將比上一代漲價25-30%，預計售價為220-240美元（約合人民幣1600元-1800元）。聯發科首款3nm旗艦預計同期亮相。
台積電製程路線圖
台積電和三星早就量產了3nm，高通和聯發科這兩個手機大客户直到今年下半年才開始用，顯示出對3nm的不積極，預計明年安卓旗艦手機市場仍然是3nm處理器為主。
這也意味着，明年台積電即便量產了2nm製程，大客户很可能仍然只有蘋果一個。今年一季度，量產一年半的3nm製程只貢獻了台積電9%的收入，5nm和7nm分別為37%和19%。
觀察者網心智觀察所研究員潘攻愚分析稱，長期以來蘋果一直是台積電最大的客户，去年幾乎佔了台積電營收的四分之一，斷層領先第二大客户英偉達（佔比約11%）。而且蘋果每年的高端旗艦機成為了台積電最先進工藝應用方和最佳的營銷夥伴。外界已經形成了“iPhone Pro&X納米”模式推斷台積電工藝推進節奏。之前台積電3nm工藝因為曝光層數導致的成本問題拖慢了iPhone Pro版本上市時間，一度被外界嘲諷。這次台積電宣稱2nm製程試產時間比預期提前，也是一種營銷，不過肯定吸取了3nm的教訓，2nm用了Nanosheet架構，其晶體管密度、性能、功耗等比3nm工藝提高多少，還有待各種評測機構的檢驗。
可以肯定的是，隨着摩爾定律放緩，芯片巨頭們在營銷先進製程時必然要花更多功夫，甚至不惜製造更多“納米謊言”。至於消費者是否願意為此買單，還要看最終的市場反饋。