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2nm芯片，一個(gè)遙遠(yuǎn)卻又近在眼前的目標(biāo)，正在被臺(tái)積電，英特爾以及三星等巨頭全速追趕。雖然2nm芯片至少需要在2025年才能投入量產(chǎn)，可關(guān)于2nm芯片的消息卻一個(gè)接著一個(gè)。尤其是臺(tái)積電再一次領(lǐng)先行業(yè)，正式公布了2nm芯片制程。

對(duì)此，臺(tái)積電2nm制程有怎樣的性能提升和功耗表現(xiàn)呢？放眼全球，2nm芯片格局如何？

臺(tái)積電定下2nm制程

在半導(dǎo)體行業(yè)，臺(tái)積電以絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)站在了產(chǎn)業(yè)鏈上游，是很多芯片設(shè)計(jì)廠商主要代工廠，經(jīng)由臺(tái)積電量產(chǎn)的7nm，5nm等高端芯片在市場(chǎng)上銷售火爆。

在兩三年后的將來，臺(tái)積電還會(huì)量產(chǎn)2nm芯片。為了讓人充分了解未來幾年的制程走向，臺(tái)積電公布了到2nm及以下的路線圖。

根據(jù)臺(tái)積電在2022技術(shù)研討會(huì)上分享的信息可知，2022年一共量產(chǎn)三種先進(jìn)制程，分別是N3、N4P、N6RF。到2023年量產(chǎn)N3E，N4X。2024年僅生產(chǎn)N3P制程，直到2025年延伸到N3X和N2工藝。

仔細(xì)觀察臺(tái)積電公布的路線圖，不難發(fā)現(xiàn)未來幾年主要的工藝是N3（3nm），加上的E、P、X這些字母后綴應(yīng)該代表的是升級(jí)加強(qiáng)版，根據(jù)制程和性能改進(jìn)的不同，每一年做出優(yōu)化。

重點(diǎn)是2025年量產(chǎn)的N2（2nm）芯片，到這一步全球芯片制造行業(yè)會(huì)邁入全新的階段，一個(gè)從未有人觸及過的芯片制程領(lǐng)域。

將2nm芯片應(yīng)用在超級(jí)計(jì)算機(jī)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)會(huì)迎來怎樣的創(chuàng)新突破恐難想象，至少目前來看，這項(xiàng)技術(shù)的前瞻性足以讓臺(tái)積電付出巨大的努力。除了公布未來幾年的工藝路線圖，臺(tái)積電2nm制程也定下了。

針對(duì)2nm芯片，臺(tái)積電會(huì)首次采用環(huán)繞柵極晶體管作為技術(shù)節(jié)點(diǎn)，采用這項(xiàng)新工藝后2nm制程的性能提升和功耗表現(xiàn)有顯著變化。

和2023年生產(chǎn)的N3E相比，N2速度提升10%到15%，功耗降低25%到30%，密度提升10%。

不知道這樣的性能提升和功耗表現(xiàn)是否符合大眾心中的期待，需要明白的是，芯片工藝到了這一步，越往下越難。每前進(jìn)一步都需要砸入海量的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，而且到實(shí)際量產(chǎn)時(shí)還會(huì)因半導(dǎo)體設(shè)備的調(diào)試影響良率的好壞。

等實(shí)現(xiàn)90%以上的良率水準(zhǔn)時(shí)，前前后后砸入的投資估計(jì)在千億美元左右。所以外界看起來只提升了10%到15%的運(yùn)行速度，也許這背后是千億級(jí)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

當(dāng)然，臺(tái)積電不會(huì)做虧本的買賣，臺(tái)積電所有的付出和回報(bào)都是成正比的。

全球2nm芯片格局如何？

臺(tái)積電定下了2nm制程，說明取得了重大研究突破，后續(xù)的工作就是獲得土地批準(zhǔn)，修建工廠，導(dǎo)入設(shè)備，投入風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，若一切沒有問題的話，就是大規(guī)模量產(chǎn)上市了。

值得一提的是，臺(tái)積電的2nm工廠土地征收進(jìn)展良好，今年內(nèi)就能拿到審批。另外臺(tái)積電確認(rèn)在2024年獲得ASML下一代EUV光刻機(jī)設(shè)備。

各方面來看，臺(tái)積電2nm的發(fā)展?fàn)顟B(tài)是十分良好的。不過對(duì)2nm感興趣的不只是臺(tái)積電，其它的芯片制造商，美國(guó)，日本等國(guó)家地區(qū)都在布局2nm，具體有怎樣的2nm格局呢？

先看美國(guó)和日本，這兩個(gè)國(guó)家決定合作2nm，深入供應(yīng)鏈交流。

美國(guó)方面有IBM取得了2nm芯片制造進(jìn)展，在2021年的時(shí)候IBM放出了2nm芯片突破的消息，表示可以在指甲蓋大小的芯片上集成500億根晶體管，相當(dāng)于每平方毫米就能容納3.33億個(gè)晶體管。

不過IBM只是取得研究突破，并不具備制造能力。估計(jì)美日在2nm的合作可能會(huì)傾向于制造業(yè)，著重發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施。

日本方面能做出的貢獻(xiàn)主要在于提供EUV光刻膠材料，獲得由日本企業(yè)建設(shè)制造中心。美國(guó)提供技術(shù)，日本提供土地、經(jīng)濟(jì)支持、供應(yīng)鏈等。據(jù)日媒消息，這項(xiàng)涉及2nm的芯片計(jì)劃會(huì)在2025年投入生產(chǎn)。

歐洲地區(qū)也定下了發(fā)展2nm的目標(biāo)，但由于歐洲本土缺乏類似臺(tái)積電，三星的芯片制造巨頭，所以很難從本土培養(yǎng)。于是歐盟學(xué)習(xí)了美國(guó)的做法，用補(bǔ)貼的方式吸引外來芯片制造商。歐盟打算在未來十年內(nèi)投入430億歐元的補(bǔ)貼，巨資之下英特爾開始行動(dòng)了。

英特爾已經(jīng)確定導(dǎo)入ASML下一代EUV光刻機(jī)，并用在歐洲工廠，未來還會(huì)投資約5638億人民幣加大歐洲地區(qū)的半導(dǎo)體制造業(yè)建設(shè)。英特爾的到來或許能讓歐洲擁有進(jìn)軍2nm的入場(chǎng)券。

總結(jié)

全球2nm芯片格局高度集中，依然是臺(tái)積電，英特爾這些制造巨頭。韓國(guó)三星肯定不會(huì)缺席，估計(jì)只是時(shí)間問題。相信2nm時(shí)代之下，科技將邁入全新的高度，到這一步，摩爾定律的極限或?qū)⒈淮蚱疲祟惪萍紝⑻剿鞯搅硪粋€(gè)未知的文明。

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