2纳米芯片,三星和台积电的金钱竞赛

本文来自微信公众号:财经十一人(ID:caijingEleven) , 作者:陈伊凡 , 编辑:谢丽容 , 原文标题:《2纳米芯片 , 巨头的金钱竞赛》 , 题图来自:视觉中国
指挥了全球半导体发展史半个多世纪的摩尔定律(集成电路上可容纳的晶体管数量大约每18个月就会增加一倍) , 直到现在还保有顽强生命力 。
7月14日 , 台积电在投资者会议上表示 , 2纳米制程将在2024年试产 , 2025年量产 。 与3纳米制程芯片相比 , 相同功耗下 , 2纳米芯片速度可以增加10%-15%;相同速度下 , 功耗可以降低25%-30% 。
这个由英特尔创始人之一戈登·摩尔所提出的定律 , 带动整个半导体产业链向前推进半个多世纪 。 谁能率先推动摩尔定律的发展 , 就能在市场上获得更多份额 , 赚得盘满钵满 。 这也是众多企业还在不断追着摩尔定律跑的原因 。
越是高制程 , 芯片效率越高 , 但研发越是艰难 , 越来越多的竞争者在追逐赛中退出 。 在成熟制程 , 全球最主要的竞争者有十多家 , 涉及成熟制程的晶圆厂就有一百多家 。 进入10纳米制程之后 , 全球半导体代工厂仅剩台积电(NYSE:TSM)、三星(PINK:SSNLF)和英特尔(NASDAQ:INTC)三家 。 而在7纳米制程之后 , 全球范围内的竞争者就剩下台积电和三星 。
其实 , 在2021年 , IBM就发布了全球首颗2纳米制程的芯片 , 根据公开资料 , IBM的这颗2纳米制程的芯片是将大约500亿晶体管放在一片指甲盖大小的芯片上 , 与7纳米制程的芯片相比 , 其运算速度将快45% , 而能效方面则将提高75% 。
不过 , IBM作为研究机构 , 尚不具备量产的能力 , 2纳米制程芯片从实验室到量产 , 还需要一段时间 。
2纳米制程是一个什么概念?一根头发丝的直径一般是5万纳米 , 2纳米相当于把头发丝轴向剖25000份 。
此前 , 在宣布2纳米芯片研发成功后 , IBM宣称 , 一个指甲大小的2纳米芯片就能容纳多达500亿个晶体管 。 对于消费者来说 , 新技术使芯片降低75%能耗 , 提高手机的性能 , 例如电池的寿命可以延长将近4倍 。
但到了2纳米制程后 , 涉及原有的工艺架构、材料、设备的更新 , 技术革新 , 意味着产业格局或将重新洗牌 , 这也是诸多企业甚至国家和地区决定押注2纳米的原因之一 。
除了老玩家台积电和三星 , 另一个传统芯片据欧英特尔在2021年7月公布最新技术路线图 , 称将在其2纳米制程上转换新的技术结构 , 以增强新制程的竞争力 。 英特尔在10纳米制程之后被指竞争乏力 。
英特尔此前采用FinFET , 即鳍式场效应晶体管 , FinFET工艺在22纳米制程之后成为半导体的主流工艺架构 , 一直延续到5纳米 。 英特尔即将在2纳米上转换成GAAFET架构 , 全环绕栅极晶体管 , 这一工艺架构被视为FinFET工艺的接任者 。
三星在3纳米节点上率先引入GAAFET的工艺 , 台积电也将在2纳米节点上采用GAAFET工艺架构 。 可以理解为 , GAAFET工艺就是进入2纳米制程之后的主流工艺架构 。
芯片也是国家和地区的竞争游戏 。
根据《日本经济新闻》报道 , 日本此前称将于美国达成共识 , 最早在2025年在日本建立2纳米半导体制造基地 。
而欧洲则在其《2030数字指南针》规划书中 , 提出了未来10年半导体产业发展的目标 , 其中明确写道 , 截至2030年 , 欧洲先进和可持续半导体的生产总值将至少占全球生产总值的20% , 攻克2纳米工艺 。
一场新的竞争已经开始 。 目前对于2纳米制程还处于研发阶段 , 只是在头部效应显著的半导体行业 , 后来者能否撼动头部企业的地位?
顶尖圈层的金钱游戏