本報記者 譚倫 北京報道
AI火爆催生的高算力需求給全球半導體升級帶來了新的動力，先進制程的時間表再度變得迫切。在3奈米產量已經進入穩定期的背景下，2奈米成為新的市場爭奪點。
日前，在聖荷西舉行的三星晶圓代工論壇上，三星高調宣布更新半導體工藝路線圖，目標重點圍繞2奈米展開。根據計劃，三星將在2025年推出2奈米級的SF2節點（此前名稱為SF3P），2026年推出SF2節點的效能增強版本SF2P，2027年實作第四代SF2Z芯片的大規模量產。
而搶在2025年擁有2奈米制程節點，也意味著三星將其進度趕上了台積電。據台積電CEO魏哲家日前於財報會上透露，台積電的2奈米研發進展順利，目前正積極推進在2025年實作大規模量產的目標，預計2024年下半年風險試產，2025年第二季度小規模量產。
「三星的表態，更多也來自目前代工市場雙巨頭格局帶來的競爭壓力。」CHIP全球測試中心中國實驗室主任羅國昭向【中國經營報】記者表示，目前全球代工市場的近八成份額被二者占據。來自半導體市研機構TrendForce的數據顯示，2024年第一季度，台積電以61.7%居首，同比增幅0.5%；而三星則以11%位居次席，同比下滑0.3%。
值得註意的是，除2奈米外，三星還在本次論壇上透露了其SF1.4（1.4奈米）的研發進度，稱目前進展順利，有望在2027年達成效能和良率目標並實作量產。
AI熱潮倒逼
雖然在三星的原有路線圖中，2奈米的時間同樣落子2025年，但此次三星的表態備受關註，在於其對於2奈米的商用規劃範圍做出了新的調整。
據三星電子總裁兼晶圓代工業務負責人崔時榮2023年9月透露，三星將自2025年起首先於行動終端量產2奈米制程芯片，隨後在2026年用於高效能計算（HPC）產品，並於2027年擴大至車用芯片。但在此次對於SF2節點技術的表述中，三星則強調了將同時套用於高效能計算和智慧型手機。
「AI在算力和終端側的普及比預想要快，這使得台積電和三星在2奈米領域加快發力。」在羅國昭看來，2奈米與3奈米相比，大大提高AI計算的速率並降低功耗。以5奈米過渡到3奈米為例，平均單顆CPU效能提升10%，而GPU的提升則高達20%。
羅國昭認為，這使得意在推出AI手機的廠商和算力芯片的廠商都加大了對於2奈米的需求，包括蘋果、輝達和AMD。據公開報道，首批台積電的量產2奈米芯片將於明年在 iPhone 17系列上首次亮相，M系列芯片也將采用同樣的制程。
崔時榮在本次代工論壇期間透露，在過去一年中，三星代工的AI銷售額增長了80%。而滿足AI需求的關鍵，在於提供高效能、低功耗的半導體，用於高速、低功耗的數據處理。
與台積電相同的是，三星的2奈米制程采用了GAA工藝。這一新工藝采用新的奈米片晶體管結構，以取代目前主流的鰭式場效應晶體管（FinFET）結構。相比於後者，GAA結構可以更為精確地減少漏電損耗，降低功耗。
崔時榮指出，三星GAA自2022年起已進入量產的第三年，其間穩步增長，並有望在未來幾年大幅增長。
英特爾跟進
除了三星與台積電外，半導體的另一大傳統巨頭英特爾也加入了2奈米制程的戰局。
今年年初，英特爾執行長帕特季辛吉公布了包括2奈米芯片在內「4年5個工藝節點推進計劃」，並宣布在2030年前成為全球第二的晶圓制造廠。根據計劃，英特爾將在2024年開始量產Intel 20A（即2奈米）芯片，這款芯片將采用全新的RibbonFET晶體管，以取代現有的FinFET架構。
記者從英特爾方面獲悉，與GAA相比，RibbonFET加入了背面功率傳輸技術，這使得英特爾方案能實作6%的效能提升（Fmax）、90%的單元利用率以及30%以上的電壓降低。
若該目標實作，英特爾將成為比台積電、三星都更早實作2奈米工藝芯片的制造商。在日前舉行的英特爾至強6能效核釋出會上，英特爾市場行銷集團副總裁兼中國區總經理王稚聰再度明確表示，「4年5個工藝節點計劃」正在順利推進。這意味著，Intel 20A 目前已在有序制造行程中。
英特爾的自信，來自光刻機供應鏈。在2023年12月表示將向英特爾提供最新一代「0.55數值孔徑」High NA EUV光刻機後，ASML於今年年初向英特爾奧勒岡晶圓廠完成了發貨。英特方面表示，該光刻機將用於英特爾2奈米及更先進制程芯片的制造。
對於英特爾切入2奈米制程的前景，半導體分析師季維認為，由於近年來未在先進制程上有過較多閃光點和份額積累，目前市場對其更多持觀望態度。如果套用後能收獲良好口碑，英特爾將會成為台積電、三星的有力挑戰者。
羅國昭則表示，英特爾目前沒有太多包袱，如果1.8奈米與2奈米都進展順利，這意味著過去幾年失去的制程優勢有望奪回甚至領先，對於兩強格局而言無疑將是一個巨大的變數。
三強抑或獨大
三星的高調和英特爾的入局，在加速全球2奈米普及的同時，也讓先進制程芯片的競爭格局變得微妙。
季維認為，三強林立的格局雖然有望形成，但目前三星的形勢肯定最為艱難。前有台積電，後有英特爾，而且台積電還在擴大優勢，英特爾則可能彎道追上。
記者留意到，目前除蘋果外，幾乎壟斷安卓陣營的高通與聯發科兩大手機芯片供應商的3奈米芯片都選擇了台積電，包括2024年釋出的驍龍8Gen4與天璣9400。此外，GPU界幾乎一家獨大的輝達，基於Blackwell架構的RTX 50系列也同樣選擇了台積電3奈米工藝。
羅國昭表示，目前台積電3奈米的訂單已經排到了2026年，短期內三星可能會遭受進一步的沖擊。而由於制程技術上的優勢和提前采購需要預留的時間差，目前台積電3奈米的客戶不太可能轉移訂單，並會延續到2奈米，這或讓台積電的份額進一步擴大。
但羅國昭也指出，對台積電需求的火爆也意味著，其產能是否能夠滿足市場，需要接受檢驗，「如果供不應求，那對三星和英特爾來說則都是機會」。
值得註意的是，為了趕超台積電，三星在3奈米領域同樣早於台積電幾個月推出，但由於工藝不夠成熟，良率始終存在問題，最終讓台積電在3奈米領域一騎絕塵。這樣的教訓，三星是否會吸取並解決，將是能否挑戰台積電2奈米並與其競爭的關鍵。
據台積電業務開發資深副總暨副共同營運長張曉強在5月末透露的資訊，2奈米制程進展非常順利，目前奈米片轉換表現已達到目標90%，換成良率即超過80%。
「目前最大的機遇是AI，市場供不應求的現狀，對高效能低功耗的需求，將會給三星和台積電留出機會，也是2奈米競爭最大的看點。」羅國昭表示。
（編輯：張靖超 稽核：李正豪 校對：劉軍）
