群雄逐鹿2nm,欧洲也要凑热闹,你看好谁?


生命不息,运动不止。
摩尔定律不死,人类对先进制程工艺的追逐也不会停止。
如今,先进工艺越来越重要了,谁先掌握2nm,不仅可以在量子计算、数据中心和智能手机等领域拔得头筹,而且还可以大幅提升军事硬件的性能,比如战斗机和导弹。

1.中国台湾:台积电2025年量产2nm
台积电2019年宣布启动2nm工艺的研发,成为第一家宣布开始研发2nm工艺的公司。目前,台积电在2纳米芯片的研发上处于领先地位。
据外媒eetimes报道,台积电正在评估CFET等工艺技术,以将其当作纳米片的“接班人”。
目前,台积电的2nm开发已经走上正轨,魏哲家表示,台积电2纳米技术去年已经进入技术开发阶段,着重于测试载具的设计与实作、光罩制作、以及硅试产。总的来说,台积电采用新工艺技术的速度越来越慢,这也说明了工艺节点越来越难研发和攻克。
2.美国:IBM和英特尔加速研发2nm
2021年,IBM完成了2纳米技术的突破。据预计,IBM 2nm工艺或能在每平方毫米芯片上集成3.33亿个晶体管。相比7nm工艺提升了45%的性能或者减少75%的功耗,预计2024年量产。
IBM采用GAA架构的2nm制程的突破对于半导体产业来说是一件大事,象征着GAA架构的可行性,让台积电、三星朝着2nm制程研发加速。

英特尔也在加速 2 纳米工艺的研发,预计,2024 年上半年英特尔的Intel 20A(2nm)工艺将亮相,新节点将带来 15% 的性能提升。
这将是英特尔的第一个 HNS(他们称之为 RibbonFET),他们还将引入背面供电,解决IR功率下降问题,同时使前端互连更容易。工艺的密度较将提升1.6倍。
而英特尔公司CEO基辛格也表示,英特尔有很大希望比原定计划提前来实现这个重要的里程碑,并且重拾技术领先优势,将会在2024年底重夺晶圆代工制程宝座,比先前的目标2025年提早。
3.韩国三星独霸
三星基于GAA 晶体管结构的,发布了3nm 和 2nm 工艺节点的路线图。三星表示,将在2022年上半年开始生产3nm芯片,然后,将在2025年实现2nm芯片的量产。
三星也采用了GAA结构的晶体管,跟3nm一样基于MBCFET(多桥沟道FET)技术,这是一种纳米片晶体管,可以垂直堆叠,而且兼容现在的CMOS工艺,能够共享设备与制造方法,从而大大降低了新技术的升级成本。
4.日本欲雪前耻,与美国合作有戏吗
日本曾经是半导体领域的霸主,不过,后来被美国拉下马,这么多年没有翻身。现在,美国想要建立自己的小圈子,带着自己的小弟打天下。今年5月初,日美签署了半导体合作基本原则。
日本也想借此机会,与美国合作,实现自己的翻身仗。日本向2nm先进工艺进击的决心,最早在2025财年启动2纳米半导体制造基地,加入下一代芯片技术商业化的竞赛。

日本虽然没有先进的晶圆厂,但是日本在先进工艺的上游非常有发言权。日本拥有信越化学和Sumco等强大的芯片材料制造商,有佳能、尼康这样的EUV光刻机厂商,并且全球仅有日本厂商研发出了EUV光刻胶。
另外,东京电子的EUV涂覆显影设备占据了100%市场份额;。在半导体缺陷检测设备领域,日本的Lasertec Corp.是全球唯一的测试机制造商,占据全球市场100%的份额。
5.欧洲的2nm雄心
全球半导体市场大概4400亿欧元,但是欧洲仅占10%,这被认为与其经济地位是不相匹配的。而且,过去的20年,竟然没有一家领先的晶圆厂在欧洲投入先进工艺,高端芯片方面,欧洲越来越依赖进口。
美国的逆全球化操作和贸易摩擦时间的增多,让欧盟也意识到了芯片自主可控的重要性。欧盟在《2030数字指南针》计划中,提出生产能力冲刺2nm的目标。预算1.1亿美元研发2nm技术,争取在2025年实现2nm制程节点的目标。
欧洲虽然没有大型的晶圆代工厂,但却是尖端芯片制造商和和设备供应商的所在地,包括意法半导体、英飞凌、恩智浦和ASML。但是在没有台积电或三星支持的情况下,建造这样一个最先进的设施至少需要10到15 年,并且需要数百亿美元的投资。
现在看来,2nm的实现可能性很大。在2nm技术上的突破台积电、三星、英特尔三大晶圆厂肯定是胜算较大。
先进制程是需要经验积累的,对于日美合作研发2nm短时间内难以获得优势,至于欧洲,要想在2nm上获得突破应该也还有很长的一段路要走。
按照过往的经验,台积电在良率上一直相当不错,所以台积电并不担心三星、英特尔在2nm上会赶超自己。
不过很遗憾的是,中国大陆暂时还没有具备实力的企业能够加入这场先进制程的竞赛。希望华为、中芯国际等企业快速成长。
关于这场2nm的群雄逐鹿,你有什么看法呢?
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