文 | 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
?11月26日，臺(tái)積電在高雄的2nm新廠舉行設(shè)備進(jìn)機(jī)典禮。
原本高雄工廠的計(jì)劃是在2025年中期引進(jìn)設(shè)備，年底進(jìn)行生產(chǎn)。受益于需求高漲，臺(tái)積電高雄工廠的時(shí)間線整整提前了半年，這也把全球2nm制造的時(shí)間表向前推進(jìn)了一步。
2nm 產(chǎn)能將于 2025 年開(kāi)始，這印證了之前我們所了解到的臺(tái)積電2nm進(jìn)展超出預(yù)期。
從工廠分布來(lái)看，2023臺(tái)積電在中國(guó)臺(tái)灣已建成的18處工廠中，寶山的P1、P2將會(huì)生產(chǎn)2nm。P1的設(shè)備已經(jīng)在2024年4月進(jìn)廠，并預(yù)計(jì)在2024年第四季度進(jìn)入驗(yàn)證，預(yù)計(jì)將在2025年量產(chǎn)，計(jì)劃產(chǎn)能約為3萬(wàn)片。2023年新建的新竹F20、高雄F22也將生產(chǎn)2nm。F20工廠將于2025年第四季度開(kāi)始產(chǎn)能提升，月產(chǎn)能約為3萬(wàn)片晶圓。F22工廠則將于2026年第一季度開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，月產(chǎn)能同樣為3萬(wàn)片晶圓。到2026年，臺(tái)積電2nm工藝的月總產(chǎn)能至少可以達(dá)到9萬(wàn)片晶圓，為全球客戶提供穩(wěn)定可靠的2nm芯片供應(yīng)。
在臺(tái)積電5nm產(chǎn)能利用率已經(jīng)超負(fù)荷，3nm產(chǎn)能利用率在2025年有望達(dá)到100%的情況下。2nm制程的上線預(yù)告，讓臺(tái)積電在先進(jìn)制程的市場(chǎng)上繼續(xù)領(lǐng)跑。
01天時(shí)地利人和，臺(tái)積電準(zhǔn)備好了
臺(tái)積電在2nm制程的準(zhǔn)備上已經(jīng)十分完備了。除了設(shè)備進(jìn)場(chǎng)的“硬背景”，其他2nm相關(guān)的要素也在低調(diào)中完成。
天時(shí)：生成式AI爆火
全球半導(dǎo)體市場(chǎng)在經(jīng)歷了2023年的寒冬后，借助生成AI的浪潮，臺(tái)積電在2024年賺得盆滿缽滿。
臺(tái)積電用十個(gè)月完成了2023年全年業(yè)績(jī)。2024年10月，臺(tái)積電凈收入為3142.4億新臺(tái)幣，同比增長(zhǎng)29.2%，前十月?tīng)I(yíng)收已達(dá)到23400億新臺(tái)幣，作為對(duì)比，2023年臺(tái)積電全年凈收入為21617.36億新臺(tái)幣。這樣的樂(lè)觀的市場(chǎng)，讓臺(tái)積電的市值在2024年10月突破了萬(wàn)億門(mén)檻。
AI應(yīng)用的爆發(fā)式增長(zhǎng)，讓各大芯片廠商紛紛爭(zhēng)搶臺(tái)積電3nm的產(chǎn)能。臺(tái)積電也多次表示“AI相關(guān)需求非常強(qiáng)勁”，“這是真實(shí)的（實(shí)際需求）”，預(yù)測(cè)稱AI需求今后數(shù)年將持續(xù)下去。在這樣的背景下，臺(tái)積電董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官魏哲家曾自信地表示，2nm工藝的需求空前高漲，目前2nm的規(guī)劃產(chǎn)能已經(jīng)超過(guò)3nm。
生成式AI成為臺(tái)積電發(fā)展2nm的天時(shí)。
地利：當(dāng)?shù)夭块T(mén)傾力協(xié)調(diào)
臺(tái)積電2nm的加快，與中國(guó)臺(tái)灣相關(guān)部門(mén)的大力支持也密切相關(guān)。隨著美國(guó)新一任大選結(jié)束，特朗普的勝選讓《芯片法案》走向成謎。中國(guó)臺(tái)灣有關(guān)部門(mén)表示臺(tái)積電不會(huì)將最先進(jìn)的制程引入美國(guó)。
高雄當(dāng)?shù)夭块T(mén)對(duì)臺(tái)積電在高雄的投資給出了相當(dāng)高效的支持。例如，當(dāng)?shù)毓賳T在視察高雄小港機(jī)場(chǎng)新航廈工程時(shí)，特別指示工程單位要考慮未來(lái)10年南科半導(dǎo)體空運(yùn)需求，必須在2032年如期完成第一期建設(shè)計(jì)劃，以縮短半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的輸出效率。
面對(duì)臺(tái)積電對(duì)當(dāng)?shù)夭块T(mén)提出的高級(jí)人才、員工安居等需求，當(dāng)?shù)厝ε浜喜⑻岢鼋鉀Q方案，包含增設(shè)小學(xué)、實(shí)驗(yàn)中學(xué)增班、聯(lián)外交通的強(qiáng)化、再生水廠的建置。在高等人才教育上，邀請(qǐng)中國(guó)臺(tái)灣清華大學(xué)、陽(yáng)明交通大學(xué)進(jìn)駐高雄設(shè)置分校。
對(duì)于高雄來(lái)說(shuō)，協(xié)助臺(tái)積電能夠順利地在高雄落地投資，對(duì)高雄的轉(zhuǎn)型也會(huì)有非常大的幫助。因此當(dāng)?shù)夭块T(mén)也已經(jīng)協(xié)同數(shù)十家相關(guān)材料設(shè)備及零組件等供應(yīng)鏈廠商進(jìn)駐到高雄，為臺(tái)積電盡可能提供便利。
臺(tái)積電對(duì)于中國(guó)臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)的重要性，讓它擁有了傾全島之地利。
人和：AMD、蘋(píng)果是買(mǎi)家
至于2nm的買(mǎi)家，這或許是臺(tái)積電最不愁的問(wèn)題。
首先，蘋(píng)果是“骨灰級(jí)臺(tái)粉”。作為臺(tái)積電先進(jìn)制程技術(shù)歷年的首批應(yīng)用者，蘋(píng)果在2023年就使用了臺(tái)積電的3nm制程。據(jù)透露，臺(tái)積電會(huì)給蘋(píng)果100%合格的芯片，自己吞下缺陷芯片的成本。二者如此緊密的合作關(guān)系，蘋(píng)果繼續(xù)“沉迷”最新制程在未來(lái)應(yīng)該不會(huì)有變。不過(guò)，據(jù)分析師預(yù)測(cè)，iPhone 17系列依舊趕不上臺(tái)積電最新的2nm制程，2026年的iPhone 18 Pro系列將會(huì)成為首批搭載臺(tái)積電2nm處理器的智能手機(jī)。
業(yè)內(nèi)人士表示，AMD將會(huì)是2nm的另一個(gè)買(mǎi)家。AMD的第五代 EPYC Turin 處理器和MI350系列都采用了3nm制程。
不難推測(cè)，所有3nm的客戶都會(huì)在后續(xù)采用2nm制程。這就將客戶名單擴(kuò)展至：聯(lián)發(fā)科、高通、英特爾、英偉達(dá)等。
臺(tái)積電新 3nm 工藝節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的芯片列表：
- 蘋(píng)果 M4、蘋(píng)果 A18、蘋(píng)果 A19
- 聯(lián)發(fā)科 Dimensity C-X1
- 高通驍龍 8 Gen4
- 英特爾 Arrow Lake CPU、英特爾 Lunar Lake CPU
- AMD Zen 5 CPU、AMD Instinct MI350 AI加速器
- 英偉達(dá)Rubin AI GPU
坐擁全球最頂尖的芯片客戶，臺(tái)積電真的不愁賣(mài)。
02 2nm，還有誰(shuí)？
臺(tái)積電過(guò)于有統(tǒng)治力的市場(chǎng)主導(dǎo)地位在2nm制程上仍會(huì)延續(xù)。從目前的進(jìn)度來(lái)看，先進(jìn)制程的主要競(jìng)爭(zhēng)者在2nm上依舊不能望其項(xiàng)背。
首先看最有力的競(jìng)爭(zhēng)者三星電子。據(jù)媒體報(bào)道，三星在2024年成功獲得美國(guó)AI芯片公司安霸（Ambarella）的2nm代工訂單。三星計(jì)劃在2025開(kāi)始投產(chǎn)2nm工藝的ADAS芯片，并預(yù)計(jì)于2026年底或2027年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。
三星電子在11月18日舉行了位于器興園區(qū)的 NRD-K 新半導(dǎo)體研發(fā)綜合體的進(jìn)機(jī)儀式，NRD-K 還將包含一條研發(fā)專用線，該產(chǎn)線將于 2025 年中投入使用。三星電子預(yù)計(jì)將在2025年初引進(jìn)其首臺(tái)ASML High NA EUV光刻機(jī)，除此之外，NRD-K 綜合體將導(dǎo)入新材料沉積設(shè)備在內(nèi)的一系列最先進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)工具，旨在加速 3D DRAM、千層 V-NAND 在內(nèi)的下代存儲(chǔ)芯片開(kāi)發(fā)，還將建設(shè) WoW 晶圓鍵合基礎(chǔ)設(shè)施。
此前，三星電子已與比利時(shí)微電子研究中心imec展開(kāi)合作，在imec與ASML共同建立的High NA EUV光刻實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)High NA光刻技術(shù)進(jìn)行了初步探索。此次引進(jìn)自有High NA機(jī)臺(tái)，將加速三星在光刻技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)步伐。雖然三星從設(shè)備、市場(chǎng)都在暗示了2025投產(chǎn)2nm，但三星還沒(méi)有解決自家3nm代工的“糊涂賬”。
因客戶訂單不足，良率偏低，三星晶圓代工業(yè)務(wù)持續(xù)虧損。11月，業(yè)內(nèi)人士透露三星在其平澤二號(hào)（P2）和三號(hào)（P3）生產(chǎn)基地的 4nm、5nm 和 7nm 制程中，已有超過(guò) 30% 的代工生產(chǎn)線停產(chǎn)，并計(jì)劃在年底前將停產(chǎn)比例擴(kuò)大至約 50%。而3nm的情況更不樂(lè)觀，報(bào)道指出三星目前第一代的3nm制程工藝目前良率只有60%，目前使用三星3nm制程芯片的或許只有三星自家的產(chǎn)品 Galaxy Watch7 智能手表。目前三星最新的Exynos 2400e芯片采用的是三星的4nm工藝。
英特爾的20A工藝已經(jīng)被取消，直接跳到18A時(shí)代。英特爾將在Panther Lake和Clearwater Forest上使用18A制程，預(yù)計(jì)2025年上市。如果如期上市，英特爾或許可以在先進(jìn)制程工藝上反超臺(tái)積電。
另一家值得介紹的2nm有力競(jìng)爭(zhēng)者，Rapidus原本對(duì)于2nm的規(guī)劃就已經(jīng)設(shè)置到2027年。日本政府計(jì)劃在2025財(cái)年向芯片制造商Rapidus投資2000億日元，Rapidus目前在北海道千歲建設(shè)的工廠由新能源和工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)組織監(jiān)督，已在2023年9月動(dòng)工，試產(chǎn)產(chǎn)線計(jì)劃在2025年4月啟用、2027年開(kāi)始進(jìn)行量產(chǎn)。
整體來(lái)說(shuō)，2025年，我們會(huì)見(jiàn)到更多2nm芯片的消息，但預(yù)計(jì)真正的鋪開(kāi)還需要等到2026年。如果想看到其他競(jìng)爭(zhēng)者，或需要等到2027年。
03 1nm，臺(tái)積電也開(kāi)始準(zhǔn)備了
據(jù)報(bào)道，臺(tái)積電已調(diào)整了對(duì)客戶的 2025 年代工報(bào)價(jià)，以緩解海外設(shè)施高昂運(yùn)營(yíng)成本和 2nm 部署成本造成的毛利率損失的影響?？蛻暨€可以訪問(wèn)該代工廠計(jì)劃于 2025 年第四季度開(kāi)始的 2nm 工藝制造報(bào)價(jià)。
在近期的臺(tái)積電公開(kāi)的關(guān)于先進(jìn)制程的信息中，我們發(fā)現(xiàn)臺(tái)積電不僅布局好了2nm，甚至準(zhǔn)備好了1.6nm的相關(guān)工作。
在歐洲開(kāi)放創(chuàng)新平臺(tái)論壇上臺(tái)積電宣布，Cadence 和 Synopsys 的所有主要工具以及西門(mén)子 EDA 和 Ansys 的仿真和電遷移工具都已為臺(tái)積電的N2P制造工藝做好準(zhǔn)備。N2P 工藝預(yù)計(jì)將于 2026 年下半年投入大規(guī)模生產(chǎn)。與原始 N2 相比，N2P 功耗降低 5%–10%（在相同頻率和晶體管數(shù)量下）或性能提高 5%–10%（在相同功率和晶體管數(shù)量下）。
臺(tái)積電預(yù)計(jì)2026年下半年開(kāi)始量產(chǎn)A16制程（即1.6nm），A16工藝還將結(jié)合臺(tái)積電的超級(jí)電軌架構(gòu)，即背部供電技術(shù)。與N2P工藝相比，A16在相同工作電壓下速度快了8%～10%，或在相同速度下功耗降低15%～20%，同時(shí)密度提高至原來(lái)的1.1倍。此前有消息稱，OpenAI將采用臺(tái)積電最先進(jìn)A16工藝制程。
04 到底什么還能阻擋臺(tái)積電？
2008年，臺(tái)積電發(fā)生了“40nm危機(jī)事件”。當(dāng)年臺(tái)積電的40nm工藝鎖定了英偉達(dá)、AMD、Altera等大客戶，但到了2009年中，因良率過(guò)低對(duì)英偉達(dá)和AMD造成嚴(yán)重的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。
受此影響，英偉達(dá)嘗試了三星的 8nm 工藝來(lái)生產(chǎn)其 RTX 30 系列。后續(xù)張忠謀重回臺(tái)積電解決了良率問(wèn)題，并親自與黃仁勛會(huì)面才解決了合作問(wèn)題，并且在28nm工藝上重新實(shí)現(xiàn)合作。
40nm危機(jī)事件后，臺(tái)積電再也沒(méi)有如此大的挑戰(zhàn)，似乎能打敗臺(tái)積電的只有臺(tái)積電自己。