前言：

2納米芯片不僅可用于量子計算、數據中心和智能手機等產品中，還可以決定軍事硬件的性能，包括戰斗機和導彈。

如今為何各國都在爭相投入大筆資金來發展本國自主可控的先進技術，因為半導體變得越來越重要了。

在2nm的工藝賽道上，不止只有三星和臺積電在爭相炫技，其實背后的IBM和英特爾也在緊追慢干的，試圖在這場技術上實現彎道超車。

作者 ｜ 方文

圖片來源 ｜  網 絡

臺積電：下一代技術路線已明確

臺積電計劃在2024年引進ASML下一代極紫外光刻機，這也是臺積電能否量產2nm制程芯片的關鍵。

在臺積電2022年技術研討會上，臺積電正式公布了其N2（2納米級）制造技術，將成為臺積電第一個使用其基于納米片的柵極全方位場效應的節點晶體管（GAAFET）。

臺積電的N2是一個全新的平臺，廣泛使用EUV光刻技術，并引入了GAAFET（臺積電稱之為納米片晶體管）以及背面供電。

此外，平臺產品包括臺積電稱之為Chiplet Integration，這可能意味著臺積電使其客戶能夠輕松地將N2芯片集成到使用各種節點制造的multi－chiplet封裝中。

臺積電預計會在2024年下半年開始使用其N2制造工藝風險試產，這意味著該技術應該在2025年下半年可用于商業產品的大批量制造（HVM）。

臺積電計劃到2025年，其成熟和專業節點的產能將擴大約50％，該計劃包括在中國臺灣、日本和中國大陸建設大量新晶圓廠。

量產2nm是需要用上高數值孔徑系統光刻機的，也就是ASML下一代的NA EUV光刻機。臺積電是ASML的大客戶，獲得NA EUV光刻機的供貨不成問題。

從以上種種來看，臺積電2nm可以說是萬事俱備，只差建廠投入量產了。

IBM：第一個吃螃蟹的2nm芯片廠家

作為制造行業最大的突破之一，IBM在去年推出了世界上第一個2nm半導體芯片。

IBM制造了第一款采用2 nm工藝Nanosheet（納米片）技術的芯片。

預計該工藝將實現比當今最先進的7nm節點芯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，可以在不同的場景中提升計算速度。

IBM沒有公布2nm測試芯片的細節，但根據業界推測，這很可能是一個SRAM 測試平臺，包括部分邏輯測試結構。

與過去 15 年的晶體管結構不同，IBM的2nm設計明顯沒有使用FinFET架構。其在大力推進GAA、Nanosheet和VTFET等新結構。

當然，IBM走的是設計路線，并不是制造，將來IBM的2nm芯片如果想造出來，基本上也是選擇臺積電或者三星代工。

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體工廠，以直接挑戰在代工領域占據主導地位的臺積電和三星。

英特爾在2024年要開始量產20A和18A工藝，均是2nm工藝級別，可以看出想要擺脫［牙膏廠］的稱號的決心。

英特爾采用下一代高數值孔徑EUV，并將定位于接收業界首個高NA EUV生產工具。

Ribbon FET是英特爾實現的環柵晶體管，該技術提供更快的晶體管開關速度，這將實現晶體管性能的又一次重大飛躍。

三星：市場倒逼2nm研發力度

臺積電加緊布局2nm，三星明顯有些著急了。三星在未來五年將加大在半導體行業的投入，用更多的資本力量提高市場競爭力。

據外媒報道，近期前往歐洲開始商務旅行的三星集團副會長李在镕，到訪了光刻機制造商阿斯麥的總部，深化兩家公司之間的合作事宜。

在這一次會面中，兩家公司的高管也探討了擴大芯片領域合作的方式及極紫外光刻機的采購事宜，以確保7nm及更先進制程工藝的量產。

三星還有另一項動作可能涉及收購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，主營工業芯片制造，在車規級芯片，第三代半導體等芯片領域有深入部署。

如果三星再不出手，本就緊缺的EUV光刻機會不斷交付到臺積電手中。

不過，三星在未來還需要花費大量的時間提高芯片良率，獲得EUV光刻機的持續供貨，以及穩定客戶關系等。

日本與美國組團發展2nm芯片

日本將于美國聯合組建半導體聯盟，并計劃最早于2025年在日本啟動2nm制程芯片制造基地。

這次美國聯合日本研發2nm，就是為了將更尖端的芯片技術掌握在自己手中。

日美兩國政府將根據雙邊芯片技術合作伙伴關系提供支持，兩國民間企業將在設計和量產方面進行研究。

日本希望通過在本土生產新一代半導體，確保穩定供應。為實現這一目標，日本和美國企業有望聯合成立新公司，或者日本企業可以建立一個新制造中心。

另一方面是打造一條幾乎完全封閉的半導體產業鏈，避免信息泄露到其他國家，從而實現美芯片制造技術的領先。

關鍵是，它們把臺積電排除在外。

其實這一目標并不是沒有實現的可能，畢竟老美掌握著芯片制造所用到的EUV光刻機；

日本掌握著芯片制造所用到的硅晶圓、光刻膠等關鍵材料，美日結合反而實現了真正意義上的互補。

歐洲計劃沖刺2nm實屬高難度

歐盟委員會在一項名為《2030數字指南針》計劃中，提出生產能力沖刺2nm的目標。

歐洲雖然沒有大型的晶圓代工廠，但卻是尖端芯片制造商和和設備供應商的所在地。其中包括意法半導體、英飛凌、恩智浦和艾邁斯半導體以及格羅方德及其德國工廠、英特爾和ASML。

在沒有臺積電或三星支持的情況下，建造這樣一個最先進的設施至少需要10到15年，并且需要數百億美元的投資。

但芯片發展并不是投錢就能搞定的事情，技術底蘊積累，以及人力資源方面都相當關鍵。

芯片生產環節也需要大量的勞動力，這對于歐洲資本主義國家而言，也是非常大的難關。

歐洲、美國想要建廠實現芯片國產化的愿望估計是得泡湯，沒有臺積電的技術支持，搞定2nm同樣難度極高。

結尾：

在5nm節點后，臺積電、三星、英特爾之間的競爭已經開始了白熱化，好戲也在不斷上演。

因為他們清楚一個道理，那就是誰能取得技術優勢，誰就能掌握半導體供應鏈的主動權，成為5G、人工智能、高性能計算等諸多領域的核心芯片供應商。