AI风起再追台积电 三星2025年量产2纳米

本报记者 谭伦 北京报道

AI火爆催生的高算力需求给全球半导体升级带来了新的动力，先进制程的时间表再度变得迫切。在3纳米产量已经进入稳定期的背景下，2纳米成为新的市场争夺点。

日前，在圣何塞举行的三星晶圆代工论坛上，三星高调宣布更新半导体工艺路线图，目标重点围绕2纳米展开。根据计划，三星将在2025年推出2纳米级的SF2节点（此前名称为SF3P），2026年推出SF2节点的性能增强版本SF2P，2027年实现第四代SF2Z芯片的大规模量产。

而抢在2025年拥有2纳米制程节点，也意味着三星将其进度赶上了台积电。据台积电CEO魏哲家日前于财报会上透露，台积电的2纳米研发进展顺利，目前正积极推进在2025年实现大规模量产的目标，预计2024年下半年风险试产，2025年第二季度小规模量产。

“三星的表态，更多也来自目前代工市场双巨头格局带来的竞争压力。”CHIP全球测试中心中国实验室主任罗国昭向《中国经营报》记者表示，目前全球代工市场的近八成份额被二者占据。来自半导体市研机构TrendForce的数据显示，2024年第一季度，台积电以61.7%居首，同比增幅0.5%；而三星则以11%位居次席，同比下滑0.3%。

值得注意的是，除2纳米外，三星还在本次论坛上透露了其SF1.4（1.4纳米）的研发进度，称目前进展顺利，有望在2027年达成性能和良率目标并实现量产。

AI热潮倒逼

虽然在三星的原有路线图中，2纳米的时间同样落子2025年，但此次三星的表态备受关注，在于其对于2纳米的商用规划范围做出了新的调整。

据三星电子总裁兼晶圆代工业务负责人崔时荣2023年9月透露，三星将自2025年起首先于移动终端量产2纳米制程芯片，随后在2026年用于高性能计算（HPC）产品，并于2027年扩大至车用芯片。但在此次对于SF2节点技术的表述中，三星则强调了将同时应用于高性能计算和智能手机。

“AI在算力和终端侧的普及比预想要快，这使得台积电和三星在2纳米领域加快发力。”在罗国昭看来，2纳米与3纳米相比，大大提高AI计算的速率并降低功耗。以5纳米过渡到3纳米为例，平均单颗CPU性能提升10%，而GPU的提升则高达20%。

罗国昭认为，这使得意在推出AI手机的厂商和算力芯片的厂商都加大了对于2纳米的需求，包括苹果、英伟达和AMD。据公开报道，首批台积电的量产2纳米芯片将于明年在 iPhone 17系列上首次亮相，M系列芯片也将采用同样的制程。

崔时荣在本次代工论坛期间透露，在过去一年中，三星代工的AI销售额增长了80%。而满足AI需求的关键，在于提供高性能、低功耗的半导体，用于高速、低功耗的数据处理。

与台积电相同的是，三星的2纳米制程采用了GAA工艺。这一新工艺采用新的纳米片晶体管结构，以取代目前主流的鳍式场效应晶体管（FinFET）结构。相比于后者，GAA结构可以更为精确地减少漏电损耗，降低功耗。

崔时荣指出，三星GAA自2022年起已进入量产的第三年，其间稳步增长，并有望在未来几年大幅增长。

英特尔跟进

除了三星与台积电外，半导体的另一大传统巨头英特尔也加入了2纳米制程的战局。

今年年初，英特尔首席执行官帕特・基辛格公布了包括2纳米芯片在内“4年5个工艺节点推进计划”，并宣布在2030年前成为全球第二的晶圆制造厂。根据计划，英特尔将在2024年开始量产Intel 20A（即2纳米）芯片，这款芯片将采用全新的RibbonFET晶体管，以取代现有的FinFET架构。

记者从英特尔方面获悉，与GAA相比，RibbonFET加入了背面功率传输技术，这使得英特尔方案能实现6%的性能提升（Fmax）、90%的单元利用率以及30%以上的电压降低。

若该目标实现，英特尔将成为比台积电、三星都更早实现2纳米工艺芯片的制造商。在日前举行的英特尔至强6能效核发布会上，英特尔市场营销集团副总裁兼中国区总经理王稚聪再度明确表示，“4年5个工艺节点计划”正在顺利推进。这意味着，Intel 20A 目前已在有序制造进程中。

英特尔的自信，来自光刻机供应链。在2023年12月表示将向英特尔提供最新一代“0.55数值孔径”High NA EUV光刻机后，ASML于今年年初向英特尔俄勒冈晶圆厂完成了发货。英特方面表示，该光刻机将用于英特尔2纳米及更先进制程芯片的制造。

对于英特尔切入2纳米制程的前景，半导体分析师季维认为，由于近年来未在先进制程上有过较多闪光点和份额积累，目前市场对其更多持观望态度。如果应用后能收获良好口碑，英特尔将会成为台积电、三星的有力挑战者。

罗国昭则表示，英特尔目前没有太多包袱，如果1.8纳米与2纳米都进展顺利，这意味着过去几年失去的制程优势有望夺回甚至领先，对于两强格局而言无疑将是一个巨大的变数。

三强抑或独大

三星的高调和英特尔的入局，在加速全球2纳米普及的同时，也让先进制程芯片的竞争格局变得微妙。

季维认为，三强林立的格局虽然有望形成，但目前三星的形势肯定最为艰难。前有台积电，后有英特尔，而且台积电还在扩大优势，英特尔则可能弯道追上。

记者留意到，目前除苹果外，几乎垄断安卓阵营的高通与联发科两大手机芯片供应商的3纳米芯片都选择了台积电，包括2024年发布的骁龙8Gen4与天玑9400。此外，GPU界几乎一家独大的英伟达，基于Blackwell架构的RTX 50系列也同样选择了台积电3纳米工艺。

罗国昭表示，目前台积电3纳米的订单已经排到了2026年，短期内三星可能会遭受进一步的冲击。而由于制程技术上的优势和提前采购需要预留的时间差，目前台积电3纳米的客户不太可能转移订单，并会延续到2纳米，这或让台积电的份额进一步扩大。

但罗国昭也指出，对台积电需求的火爆也意味着，其产能是否能够满足市场，需要接受检验，“如果供不应求，那对三星和英特尔来说则都是机会”。

值得注意的是，为了赶超台积电，三星在3纳米领域同样早于台积电几个月推出，但由于工艺不够成熟，良率始终存在问题，最终让台积电在3纳米领域一骑绝尘。这样的教训，三星是否会吸取并解决，将是能否挑战台积电2纳米并与其竞争的关键。

据台积电业务开发资深副总暨副共同营运长张晓强在5月末透露的信息，2纳米制程进展非常顺利，目前纳米片转换表现已达到目标90%，换成良率即超过80%。

“目前最大的机遇是AI，市场供不应求的现状，对高性能低功耗的需求，将会给三星和台积电留出机会，也是2纳米竞争最大的看点。”罗国昭表示。

（编辑：张靖超 审核：李正豪 校对：刘军）

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