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2nm良率大战!台积电傲视群雄,英特尔VS三星谁能赢到最后?

(电子发烧友网报道 文/章鹰)7月16日,良率随着英伟达H20芯片可以恢复在中国销售,大战电傲英伟达在16日的台积特美国股市高开,股价升到170.7美元,视群市值一路上升到4.16万亿美元,雄英星再创历史新高。最后同时,良率这个消息也带动主要晶圆代工伙伴台积电在今天股市高开,大战电傲股价冲到237.71美元。台积特明天台积电将召开法说会,视群展望全球半导体产业走向,雄英星2nm先进制程的最后进展也是颇受关注。

图:台积电 电子发烧友拍摄

2nm先进制程到底有哪些先进技术?良率客户情况如何?三大晶圆代工龙头企业的最新进展和良率怎样了?本文进行详细分析。

2nm是大战电傲一个新时代的开始,台积电占据头把交椅

最早在IEDM2024年大会上,台积特台积电首次披露了N2 2nm工艺关键技术和性能指标:对比3nm,晶体管密度增加15%,同等功耗下性能提升15%,同等性能下功耗降低24%-35%。

2nm与此前的5nm、3nm不同的是,底层产生了很大的变化。从2nm开始,台积电、三星英特尔都全面转向了GAAFET晶体管,这意味着FinFET成功完成了使命,无法再继续推进制程微缩,止步于3nm。GAAFET,直接把FinFET 上的鳍片给嵌入到栅极中,形成纳米片,实现了四面包围,进一步增强了栅极的控制能力,以此来应对短沟道效应和漏电流等一系列微观物理瓶颈。GAAFET配合ASML的EUV光刻机,摩尔定律就还可以推进。

台积电官网披露消息显示,台积电2nm采用第一代Nanosheet纳米片技术的环绕闸极晶体管(GAAFET)架构;相较N3E,在相同功耗下,速度增加10~15%;而在相同速度下,功耗降低25~30%,新品逻辑密度则相对增加15%以上。

台积电CEO魏哲家表示,2nm需求更加优于3nm。供应链说法,2nm设计难度高,因此在尚未量产的时候,多家客户已经接洽,包括苹果、AMD、英特尔等客户。

在全球2nm工艺中,台积电也是唯一良率和技术都达到业界肯定的厂商。根据 KeyBanc Capital Markets 的报告,台积电的 N2 制程目前表现出卓越的领先优势。截至 2025 年中期,台积电的 N2 制程良率大约达到 65%,这项数据显著的超越了其主要竞争对手,这使得台积电在全球晶圆代工领域持续保持领导地位。

在今年3月31日,晶圆代工龙头台积电在高雄楠梓科学园区举行“2nm扩产典礼”,将见证台积电在先进制程技术上的重大突破。台积电共同营运长暨执行副总经理秦永沛主持这次典礼。行业消息,台积电2nm制程将于2025年下半年量产,并首次采用2nm(Nanosheet)晶体管结构。

为了巩固晶圆代工的优势,台积电正在推进N2工艺的良率,计划在2026年N2制程的良率提升到75%的水平。达到这一里程碑目标,必须克服多重挑战,包括多重图案的极紫外线曝光中的拼接问题和叠对控制。

英特尔、三星在2nm制程的最新良率和制造进展

近年来,晶圆代工竞争日趋激烈。2024年8月6日,英特尔宣布,基于Intel18A制程节点打造的首批产品——AIPC客户端处理器Panther Lake和服务器处理器Clearwater Forest,其样片现已出厂、上电运行并顺利启动操作系统。Panther Lake和Clearwater Forest均进展顺利,预计将于2025年开始量产。英特尔还宣布,采用Intel 18A的首家外部客户预计将于2025年上半年完成流片。

2025年3月以来,英特尔新任首席执行官陈立武第一件事就是深入了解18A节点的进展情况,4月份在英特尔代工大会上,英特尔宣布Intel 18A 制程节点已进入风险试产阶段,并将于今年内实现正式量产(volume manufacturing)。英特尔代工的生态系统合作伙伴为 Intel 18A 提供了 EDA支持,参考流程和知识产权许可,让客户可以基于该节点开始产品设计。

根据美国科技网站Wccftech报导,英特尔的18A节点进入开发阶段后,进展迅速,英特尔Intel 18A 制程良率目前位居第二,进步幅度令人瞩目。截至报告发布之际,Intel 18A 制程的良率为 55%,高于三星的2nm制程。

值得注意的是,这一数字反映了其在前一季 50% 的良率基础上达成了显著改善的目标,这代表英特尔在制程优化和缺陷减少方面取得了积极成效。报告预期,透过持续的制程优化和缺陷减少措施,英特尔有潜力将 Intel 18A 制程的良率推升至 65% 至 75% 的范围内。如果这一改进能实现,将使英特尔的良率全面超越三星。

在制造领域,英特尔亚利桑那州的 ​​Fab 52 工厂​已成功完成 Intel 18A 的流片,标志着该厂首批晶圆(wafer)顺利试产成功,展现了英特尔在先进制程制造方面的进展。Intel ​​18A 节点​​的大规模量产将率先在俄勒冈州的晶圆厂实现,而在亚利桑那州的制造预计将于今年晚些时候进入量产爬坡阶段。

三星电子近日正式宣布,其基于2nm工艺的旗舰处理器Exynos 2600将于2025年5月进入原型量产阶段,并计划搭载于下一代旗舰手机Galaxy S26系列,三星还规划了SF2P、SF2X、SF2Z、SF2A等多个2nm工艺节点,分别针对高性能计算、AI、汽车电子等领域,体现其前瞻性的布局。但是目前三星2nm先进制程的良率是一个硬伤。

与台积电、英特尔对比看,三星的2nm制程,代号SF2的制程技术还没有实现有意义的良率提升,良率大约在40%左右,远低于英特尔和台积电。

韩国媒体最新消息,三星下一代2nm节点制程预期在2027年推出,为了保持在先进制程领域的竞争力,三星将需要在此之前达到实质性的良率提升,这对于三星而言是挑战很大。因为其不仅需要解决当前的技术瓶颈,还需加速 EUV 相关的产能建设与良率优化,才有机会能迎头赶上台积电和英特尔的脚步。

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(责任编辑:时尚)

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