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2nm的競爭:臺積電守,英特爾攻
AI芯天下 ·

方文三

02/02
當前,芯片制造技術的競爭愈發(fā)白熱化。臺積電與英特爾這兩大巨頭在2nm至1nm制程領域爭相推出更先進的制程工藝,力求占據市場先機。
本文來自于微信公眾號“AI芯天下”(ID:World_2078),作者:方文三,投融界經授權發(fā)布。

臺積電不再遙遙領先

臺積電憑借晶體管縮小技術始終保持行業(yè)領先地位,從180nm到3nm,歷經20年,成功擊敗了99%的競爭對手。

特別是在28nm工藝節(jié)點之后,通過FinFET技術逐步拉開與競爭對手的差距,14nm以下市場基本處于壟斷狀態(tài)。

然而,即便如此,臺積電仍需面對摩爾定律衰減導致的晶體管微型化難題。

在此背景下,全周圍柵極(GAA)技術應運而生,為制程突破提供了技術可行性。

但值得注意的是,隨著制程復雜度提升和成本激增,芯片制造商在推進技術創(chuàng)新的同時,需兼顧成本和可行性。因此,先進封裝技術成為代工廠的另一核心競爭力。

不幸的是,臺積電的兩大競爭對手三星和英特爾均掌握了這兩大關鍵技術路徑。

錯失太多機會的英特爾

英特爾在芯片制造方面相較臺積電處于劣勢,導致其無法及時推出7納米乃至5納米芯片,從而使得產品性能及效率遜色于競爭對手。

英特爾曾試圖采購EUV光刻機,然而受限于ASML產能有限以及臺積電的優(yōu)先發(fā)貨權,使得英特爾難以獲得足夠數量的EUV光刻機,不得不耐心等待。

另一方面,英特爾在芯片設計領域亦面臨激烈競爭,主要對手為基于ARM架構的芯片,如蘋果M1芯片、華為麒麟芯片等。

這些芯片在節(jié)能性能上優(yōu)于英特爾芯片,更符合移動設備和云計算需求,從而導致英特爾芯片在市場份額及影響力上的下滑。

2nm的競爭:臺積電守,英特爾攻

英特爾拿起High-NA EUV[沖鋒號]

近日,英特爾已成功引入市場首套0.55數值孔徑的ASML極紫外光刻機,計劃在未來兩至三年內用于其英特爾 18A工藝技術之后的制程節(jié)點。

與此同時,臺積電則采取了更為審慎的策略,業(yè)界推測臺積電可能會在A1.4制程或2030年之后才引入High-NA EUV光刻機。

據先前的報道,ASML將于2024年生產最多10臺新一代高NA EUV光刻機,其中英特爾預定了多達6臺。

這一決策表明英特爾在High-NA EUV技術方面的決心和領先地位。

業(yè)界分析指出,初期階段,High-NA EUV的成本可能高于Low-NA EUV,這是臺積電暫時觀望的主要原因。

臺積電更傾向于采用成本較低的成熟技術,以確保產品的市場競爭力。

然而,High-NA EUV技術的優(yōu)勢在于其能夠提供更高的產能和更精細的曝光尺寸。

盡管High-NA EUV需要更高的光源功率,并可能加速投影光學器件和光罩的磨損,但英特爾的這一技術突破將為其帶來顯著的優(yōu)勢。

英特爾此次試圖通過高數值孔徑EUV技術實現彎道超車,這與三星2017年率先采用EUV光刻機、試圖超越臺積電7nm工藝的策略相似。

根據英特爾的最新公告,采用英特爾18A工藝制造的芯片預計將在2024年第一季度問世,首批量產產品將于同年下半年上市。

相比之下,臺積電的N2工藝要到2025年下半年才實現量產。

從時間上來看,英特爾將領先競爭對手一年。

英特爾作為第一家使用高數值孔徑工具進行大規(guī)模生產的公司,將引領晶圓廠工具生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向。

求穩(wěn)的臺積電首次使用GAA

臺積電計劃在2nm制程節(jié)點采用GAAFET晶體管,并在2026年發(fā)布的N2P工藝中引入Nanosheet GAA晶體管,同時搭載背面電源軌技術。制造過程仍依賴于現有的EUV光刻技術。

臺積電在2nm制程中首次應用GAAFET技術,該技術與3nm和5nm制程所采用的鰭式場效晶體管(FinFET)架構有所不同。

GAAFET架構以環(huán)繞閘極(GAA)制程為基礎,能夠解決FinFET因制程微縮導致的電流控制漏電等物理極限問題。

臺積電被視為一個保守但穩(wěn)健的制程技術開發(fā)者,傾向于在確保新技術成熟和可靠后進行部署,而非急于將新技術推向市場。

這種方法有助于降低技術失敗風險,提高芯片產量和質量,確??蛻魸M意度。

臺積電謹慎的方法確保了制程技術的穩(wěn)定性和可預測性,為客戶提供高質量芯片。

此次采用GAA技術無疑是經過充分準備和規(guī)劃,有望使2nm世代見證臺積電新一輪的發(fā)展壯大。

事實證明,臺積電穩(wěn)健的策略似乎對一切已有充分把握,并在EUV技術達到適當生產成本后,能從ASML手中獲得所需的EUV設備數量。

ASML高數值孔徑EUV光刻機的采購及生產成本過高,并不利于臺積電第一時間引入該技術以提升優(yōu)勢。

同時,臺積電與ASML幾乎同步開發(fā)高數值孔徑EUV技術,對設備的掌握度高,因此并不急于采購。但對于英特爾而言,這是不得不做出的選擇。

當前,英特爾采取的策略明智,一方面全力投入2nm節(jié)點所需的高數值孔徑EUV技術,另一方面在3nm等先進制程大量下單臺積電,形成進可攻退可守的姿態(tài)。

如果2nm技術能比臺積電更快推出且具備更好的良率,英特爾將延續(xù)傳統(tǒng)榮耀,利用先進制造工藝在產品上擊敗競爭對手。

明年英特爾剝離代工制造業(yè)務僅是開始,無論2nm技術投入成敗,最終都將成為寶貴資產。

將決定英特爾未來代工走向

英特爾在2納米技術領域的先發(fā)制人,不僅旨在在后發(fā)先至的戰(zhàn)略中占據優(yōu)勢,更是決定了其未來代工業(yè)務走向的關鍵因素。

2納米技術的量產對英特爾的未來發(fā)展具有決定性的影響,也是其對臺積電發(fā)起進攻的成功與否的關鍵節(jié)點。

若英特爾在2納米節(jié)點上率先取得優(yōu)勢,能比臺積電更快速提升良品率,將成為首家采用高數值孔徑EDU并啟動大規(guī)模生產的公司。

這有望獲得部分客戶的認可和訂單,進而推動其IDM2.0戰(zhàn)略的順利推進,有望在未來的代工市場中超越三星,邁向新的巔峰。

想趕超就要面臨競爭風險

然而,英特爾當前面臨的挑戰(zhàn)依然艱巨。一方面,高數值孔徑EUV的成本持續(xù)高企,試產的高數值孔徑EUV光刻機的造價成本更是超過3億美元。

另一方面,高數值孔徑EUV設備本身還存在諸多難題,如光源的可支持光子散粒噪聲、0.55NA小焦點深度的解決方案、計算光刻能力、掩膜制造和計算基礎設施,這些都需要英特爾投入大量時間和精力去不斷優(yōu)化。

雖然工藝領先至關重要,但在代工行業(yè),客戶支持同樣不可或缺。若英特爾能在合理時間內完成BPD版本,并吸引更多客戶,這將成為其新的代工收入來源。

然而,在與業(yè)界巨頭如臺積電的競爭中,英特爾需要關注大量客戶芯片的生產,這將是其持續(xù)成功的關鍵。

結尾:

盡管臺積電在NA EUV光刻機方面遭遇失利,但這并不意味著其喪失了光刻機領域的優(yōu)勢。

事實上,臺積電依然具備眾多優(yōu)勢,能夠鞏固其在半導體產業(yè)的領先地位。

盡管英特爾已率先下單,但要真正迎頭趕上并超越臺積電,仍需付出更多的努力和時間。

這兩家公司的競爭將更加白熱化,同時也會推動半導體產業(yè)的繁榮與發(fā)展。

先進制造 芯片產業(yè) 企業(yè)競爭
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