2nm芯片爭(zhēng)奪戰(zhàn)，三星計(jì)劃于2025年量產(chǎn)，臺(tái)積電呢？

6月20日消息，據(jù) BusinessKorea 報(bào)道，三星電子正計(jì)劃通過在未來三年內(nèi)打造2納米GAA(Gate-all-around)工藝來追趕臺(tái)積電。

據(jù)悉，GAA 是下一代工藝技術(shù)，改進(jìn)了半導(dǎo)體晶體管的結(jié)構(gòu)，使柵極可以接觸到晶體管的所有四面，而不是目前 FinFET 工藝的三面，GAA 結(jié)構(gòu)可以比 FinFET 工藝更精確地控制電流。根據(jù) TrendForce 的數(shù)據(jù)，在 2021 年第四季度，臺(tái)積電占全球代工市場(chǎng)的 52.1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三星電子的 18.3%。三星電子正押注于將 GAA 技術(shù)應(yīng)用于3納米工藝，以追趕臺(tái)積電。據(jù)報(bào)道，這家韓國(guó)半導(dǎo)體巨頭在6月初將3納米GAA工藝的晶圓用于試生產(chǎn)，成為全球第一家使用GAA技術(shù)的公司。三星希望通過技術(shù)上的飛躍，快速縮小與臺(tái)積電的差距。3 納米工藝將半導(dǎo)體的性能和電池效率分別提高了 15% 和 30%，同時(shí)與 5 納米工藝相比，芯片面積減少了35%。

臺(tái)積電這幾年之所以能坐穩(wěn)半導(dǎo)體代工廠的頭把交易，與其在先進(jìn)制程上一騎絕塵的表現(xiàn)密不可分。當(dāng)然三星、Intel 也在新工藝上花了不少工夫，希望能奪回半導(dǎo)體制造上的領(lǐng)先地位。

目前，各大晶圓制造廠商關(guān)注的重點(diǎn)是更先進(jìn)的 3nm、2nm 技術(shù)，以滿足高性能計(jì)算等先進(jìn)芯片需求。最近臺(tái)積電首次全面公開了旗下的 3nm 及 2nm 工藝技術(shù)指標(biāo)，相比 3nm 工藝，在相同功耗下，2nm 速度快 10~15%;相同速度下，功耗降低 25~30%。密度提升只有 10% 的話，對(duì)蘋果及、AMD、高通、NVIDIA 等客戶來說，這是不利于芯片提升的，要么就只能將芯片面積做大，這無疑會(huì)增加成本。

臺(tái)積電在論壇上透露 2nm 制程工藝將基于全新的納米片電晶體架構(gòu)，與 5nm 工藝所采用的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)完全不同。此前有消息透露稱，臺(tái)積電 2nm 建廠計(jì)劃相關(guān)環(huán)保評(píng)審文件已提交送審，力爭(zhēng)明年上半年通過環(huán)評(píng)，隨即交地建廠，第一期廠預(yù)計(jì) 2024 年底前投產(chǎn)。在 2024 年進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，在 2025 年進(jìn)行量產(chǎn)。

美國(guó)和日本要搞2nm芯片，這美國(guó)不是有臺(tái)積電和三星嗎?為什么它又要去扶持日本?說起來你可能不信，美國(guó)的這一舉動(dòng)，很可能就是針對(duì)“不聽話”的臺(tái)積電，就像當(dāng)年扶植三星搞垮日本半導(dǎo)體企業(yè)一樣。日本雖然在半導(dǎo)體領(lǐng)域已經(jīng)有點(diǎn)沒落了，但仍然壟斷了許多關(guān)鍵材料的生產(chǎn)。比如說，在芯片生產(chǎn)所必需的19種材料中，日本就有14種材料都占據(jù)50%以上的份額，還有信越化學(xué)和 Sumco 等強(qiáng)大的芯片材料制造商。而美國(guó)自己就不用說了，除了在EDA軟件、芯片架構(gòu)等芯片設(shè)計(jì)底層技術(shù)上處于壟斷地位，還掌握著許多關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)，例如光刻機(jī)，就是臺(tái)積電也不能完全擺脫美國(guó)技術(shù)的限制。

我們?nèi)粘Ｋf的數(shù)字芯片廣義上指的是硅基芯片，但隨著芯片技術(shù)的迭代，到達(dá)7nm節(jié)點(diǎn)之后，再要往前進(jìn)一點(diǎn)面臨的都是幾十甚至上百倍的困難。目前數(shù)字芯片的迭代也已經(jīng)逼近物理臨界點(diǎn)，想要實(shí)現(xiàn)突破，繼續(xù)在最先進(jìn)制程上死磕是沒用的。

在這種情況下，各國(guó)也都開始尋找新的材料以取代傳統(tǒng)的硅基芯片，誰能最先找到并取得進(jìn)展，誰就能在未來的發(fā)展中擁有更多的話語(yǔ)權(quán)。這對(duì)我們來說無疑是一個(gè)機(jī)會(huì)。當(dāng)然這并不是說我們就放棄了先進(jìn)制程的研究，而是我們?cè)谧非笙冗M(jìn)制程的過程中，也在不斷尋找新的突破口，以實(shí)現(xiàn)彎道超車。

由于其技術(shù)和供應(yīng)鏈的特殊性，目前全球能制造出EUV光刻機(jī)的也就ASML一家。我們想要在光刻機(jī)上突破瓶頸希望渺茫。而如果聚焦于石墨烯芯片，那就無需EUV光刻機(jī)了，這對(duì)我們來說是更加有利的。

在今年召開的IEEE國(guó)際芯片導(dǎo)線技術(shù)會(huì)議中，imec所提出的幾種未來能夠延續(xù)摩爾定律的方法也大多是建立在石墨烯材料上的。這也就意味著，石墨烯材料是得到國(guó)際承認(rèn)的。