AI風起再追臺積電 三星2025年量產2納米

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，先進製程的時間表再度變得迫切。在3納米產量已經進入穩定期的背景下，2納米成爲新的市場爭奪點。

日前，在聖何塞舉行的三星晶圓代工論壇上，三星高調宣佈更新半導體工藝路線圖，目標重點圍繞2納米展開。根據計劃，三星將在2025年推出2納米級的SF2節點（此前名稱爲SF3P），2026年推出SF2節點的性能增強版本SF2P，2027年實現第四代SF2Z芯片的大規模量產。

而搶在2025年擁有2納米制程節點，也意味着三星將其進度趕上了臺積電。據臺積電CEO魏哲家日前於財報會上透露，臺積電的2納米研發進展順利，目前正積極推進在2025年實現大規模量產的目標，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佔據。來自半導體市研機構TrendForce的數據顯示，2024年第一季度，臺積電以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%。

值得注意的是，除2納米外，三星還在本次論壇上透露了其SF1.4（1.4納米）的研發進度，稱目前進展順利，有望在2027年達成性能和良率目標並實現量產。

AI熱潮倒逼

雖然在三星的原有路線圖中，2納米的時間同樣落子2025年，但此次三星的表態備受關注，在於其對於2納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年起首先於移動終端量產2納米制程芯片，隨後在2026年用於高性能計算（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應用於高性能計算和智能手機。

“AI在算力和終端側的普及比預想要快，這使得臺積電和三星在2納米領域加快發力。”在羅國昭看來，2納米與3納米相比，大大提高AI計算的速率並降低功耗。以5納米過渡到3納米爲例，平均單顆CPU性能提升10%，而GPU的提升則高達20%。

羅國昭認爲，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納米的需求，包括蘋果、英偉達和AMD。據公開報道，首批臺積電的量產2納米芯片將於明年在 iPhone 17系列上首次亮相，M系列芯片也將採用同樣的製程。

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，在於提供高性能、低功耗的半導體，用於高速、低功耗的數據處理。

與臺積電相同的是，三星的2納米制程採用了GAA工藝。這一新工藝採用新的納米片晶體管結構，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結構可以更爲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

除了三星與臺積電外，半導體的另一大傳統巨頭英特爾也加入了2納米制程的戰局。

今年年初，英特爾首席執行官帕特・基辛格公佈了包括2納米芯片在內“4年5個工藝節點推進計劃”，並宣佈在2030年前成爲全球第二的晶圓製造廠。根據計劃，英特爾將在2024年開始量產Intel 20A（即2納米）芯片，這款芯片將採用全新的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現6%的性能提升（Fmax）、90%的單元利用率以及30%以上的電壓降低。

若該目標實現，英特爾將成爲比臺積電、三星都更早實現2納米工藝芯片的製造商。在日前舉行的英特爾至強6能效核發佈會上，英特爾市場營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。這意味着，Intel 20A 目前已在有序製造進程中。

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俄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納米及更先進製程芯片的製造。

對於英特爾切入2納米制程的前景，半導體分析師季維認爲，由於近年來未在先進製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。如果應用後能收穫良好口碑，英特爾將會成爲臺積電、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納米與2納米都進展順利，這意味着過去幾年失去的製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納米普及的同時，也讓先進製程芯片的競爭格局變得微妙。

季維認爲，三強林立的格局雖然有望形成，但目前三星的形勢肯定最爲艱難。前有臺積電，後有英特爾，而且臺積電還在擴大優勢，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納米芯片都選擇了臺積電，包括2024年發佈的驍龍8Gen4與天璣9400。此外，GPU界幾乎一家獨大的英偉達，基於Blackwell架構的RTX 50系列也同樣選擇了臺積電3納米工藝。

羅國昭表示，目前臺積電3納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衝擊。而由於製程技術上的優勢和提前採購需要預留的時間差，目前臺積電3納米的客戶不太可能轉移訂單，並會延續到2納米，這或讓臺積電的份額進一步擴大。

但羅國昭也指出，對臺積電需求的火爆也意味着，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”。

值得注意的是，爲了趕超臺積電，三星在3納米領域同樣早於臺積電幾個月推出，但由於工藝不夠成熟，良率始終存在問題，最終讓臺積電在3納米領域一騎絕塵。這樣的教訓，三星是否會吸取並解決，將是能否挑戰臺積電2納米並與其競爭的關鍵。

據臺積電業務開發資深副總暨副共同營運長張曉強在5月末透露的信息，2納米制程進展非常順利，目前納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，對高性能低功耗的需求，將會給三星和臺積電留出機會，也是2納米競爭最大的看點。”羅國昭表示。

（編輯：張靖超 審覈：李正豪 校對：劉軍）