半导体巨头竞相制造下一代"2nm"尖端芯片

台积电、三星和英特尔争夺“2nm”芯片，此举将塑造5000亿美元产业的未来。世界领先的半导体公司正在竞相生产所谓的“2nm”处理器芯片，为下一代智能手机、数据中心和人工智能提供动力。

台积电（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）仍然是分析师最希望保持其在该行业全球霸主地位的公司，但三星电子（Samsung Electronics）和英特尔（Intel）已将该行业的下一个飞跃视为缩小差距的机会。

几十年来，芯片制造商一直在寻求制造更紧凑的产品。芯片上的晶体管越小，能耗就越低，速度就越高。如今，“2nm”和“3nm”等术语被广泛用作每一代新芯片的缩写，而不是半导体的实际物理尺寸。

任何一家在下一代先进半导体领域开辟技术领先地位的公司都将完全有能力主导这个去年全球芯片销售额远超5000亿美元的行业。由于对为生成性人工智能服务提供动力的数据中心芯片的需求激增，预计这一数字将进一步增长。

据两位直接了解情况的人士透露，主导全球处理器市场的台积电已经向包括苹果和英伟达在内的一些最大客户展示了其“N2”（即2nm）原型的工艺测试结果。

但两位与三星关系密切的人士表示，这家韩国芯片制造商正在提供其最新2nm原型的降价版本，以吸引包括英伟达在内的知名客户的兴趣。

美国对冲基金道尔顿投资公司分析师James Lim表示：“三星认为2nm将改变游戏规则。”“但人们仍然怀疑它能否比台积电有更好的制程工艺。”

前市场领导者英特尔也大胆宣称将在明年年底前生产下一代芯片。这可能会使其重新领先于亚洲竞争对手，尽管这家美国公司的产品性能仍存在疑问。

台积电表示，N2芯片的大规模生产将于2025年开始，通常会首先推出移动版，苹果是其主要客户。稍后将推出为更高功率负载设计的PC和高性能计算芯片版本。

苹果最新的旗舰智能手机iPhone 15 Pro和Pro Max于今年9月推出，是第一款搭载台积电新的3nm芯片技术的大众市场消费设备。

随着芯片不断变小，从一代或“节点”工艺技术转移到下一代工艺技术的挑战加剧，这增加了台积电皇冠滑落的可能性。

台积电告诉英国《金融时报》，其N2技术开发“进展顺利，有望在2025年实现批量生产，引进后将成为该行业密度和能效方面最先进的半导体技术”。

但Isaiah Research副总裁Lucy Chen指出，转移到下一个节点的成本正在上升，而性能的提高已经趋于平稳。陈说：“（转向下一代）对客户的吸引力已经没有那么大了。”

专家强调，距离大规模生产还有两年时间，初期问题是芯片生产过程中自然的一部分。

根据咨询公司TrendForce的数据，三星在全球先进代工市场的份额为25%，而台积电的份额为66%。三星的内部人士看到了两家之间缩小差距的机会。

这家韩国企业集团是去年第一家开始大规模生产3nm或“SF3”芯片的公司，也是第一家转向被称为“Gate All Around”（GAA）的新型晶体管架构的公司。

据两位知情人士透露，美国芯片设计师高通公司计划在其下一代高端智能手机处理器中使用三星的“SF2”芯片。这将标志着高通公司将其大部分旗舰移动芯片从三星的4nm工艺转移到台积电的同等工艺后，命运发生了逆转。

三星表示：“我们已准备好在2025年前实现SF2的大规模生产。”。“由于我们是第一个跨越并过渡到GAA架构的公司，我们希望从SF3到SF2的进展将相对无缝。”

分析人士警告称，尽管三星是第一个将其3nm芯片推向市场的公司，但它一直在努力提高“良品率”，即生产的芯片中被认为可以交付给客户的比例。

这家韩国公司坚称，其3nm的产率已经提高。但据两位接近三星的人士透露，三星最简单的3nm芯片的良率仅为60%，远低于客户的预期，而且在生产相当于苹果A17 Pro或英伟达图形处理单元的更复杂芯片时，良率可能会进一步下降。

研究公司SemiAnalysis的首席分析师Dylan Patel表示：“三星试图实现这些量子飞跃。”“他们可以要求他们想要的一切，但他们仍然没有发布合适的3nm芯片。”

首尔Sangmyung大学系统半导体工程教授李钟焕补充说，三星的智能手机和芯片设计部门是其代工部门生产的逻辑芯片的潜在客户的激烈竞争对手，这一事实也让三星深受其害。

李说：“三星的结构引起了许多潜在客户对可能的技术或设计泄露的担忧。”。

与此同时，前市场领导者英特尔正在技术会议上推广其下一代“18A”节点，并向芯片设计公司提供免费测试生产。这家美国公司表示，将于2024年底开始生产18A，这可能使其成为第一家向下一代迁移的芯片制造商。

但台积电首席执行官魏似乎并不担心。他在10月表示，根据台积电的内部评估，其最新的3nm变体已经上市，在功率、性能和密度方面与英特尔的18A相当。

三星和英特尔也希望从寻求减少对台积电依赖的潜在客户中受益。7月，美国芯片制造商AMD的首席执行官表示，除了台积电提供的制造能力外，该公司还将“考虑其他制造能力”，以追求更大的“灵活性”。

咨询公司RHCC的首席执行官Leslie Wu表示，需要2nm级技术的主要客户正在寻求将他们的芯片生产分散到多个铸造厂。“仅仅依靠台积电风险太大。”

但伯恩斯坦（Bernstein）亚洲半导体分析师Mark Li质疑，“与效率和时间表等因素相比，这个（地缘政治）因素有多大意义，还有待商榷。台积电在成本、效率和信任方面仍然处于优势地位。”