掏空腰包的2纳米

2023-09-17 11:09

来源 | 全球半导体观察

据Tom's Hardware报道，随着2014年FinFET晶体管的推出，芯片开发成本开始飙升。此外随着7nm和5nm级工艺技术的发展，芯片开发成本变得尤其高。国际商业战略（IBS）最近发布了有关2nm级芯片设计的成本预估，2nm芯片的开发成本将达到7.25亿美元。

其中，软件开发和验证占芯片设计开发成本的最大份额——软件约为3.14亿美元，验证约为1.54亿美元。

报道指出，虽然很难否认芯片设计成本不断增加，但IBS的预估存在一个重大问题：它们反映了一家没有任何IP并且必须从头开始开发所有东西的公司相关芯片的设计成本。

从不同类型公司来看，报道称，初创公司倾向于尽可能地获得许可，因此必须设计和验证其差异化IP，然后验证整个设计。他们不会因为没有这样的资源，就不在芯片（甚至平台）上花费这些金额。

而拥有极其复杂芯片资源的大公司已经拥有大量可用的IP和代码行，因此他们不必在单个芯片上花费7.25亿美元。然而，这些大公司往往花费数亿甚至数十亿美元来开发平台。例如，当英伟达开发其用于游戏的Ada Lovelace和用于计算的GPU Hopper时，它在微架构上花费了大量资金，然后在芯片的物理层面实现。

预估需要注意的另外一点是，他们假设传统的芯片设计方法不使用支持人工智能的电子设计自动化（EDA）工具和其他软件。然而，这些预估强调了Ansys、Cadence和Synopsys的人工智能工具的重要性，并意味着在不久的将来，如果不使用人工智能软件，几乎不可能构建领先的芯片。

芯片开发成本开始飙升同时带来便是价格的上升。根据The Information Network 在SeekingAlpha上发布的估计，与目前采用 N3（3 纳米级）制造技术处理的300毫米晶圆的报价相比，台积电准备在2025年将其N2（2 纳米级）生产节点上处理的每300毫米晶圆的报价提高近25%。

目前在2nm芯片上竞争的厂商主要是台积电、三星、英特尔、Rapidus四家，从量产时间点看，决战2纳米就在2024~2025年。

台积电方面，近日其组建了2nm任务团冲刺2nm试产及量产，预计可在明年实现风险性试产，并与2025年量产。此前台积电中科2nm厂延期，台积电直接将高雄厂切入2nm，组建团队冲刺量产也是看到了目前2nm在人工智能风口下的商机。

苹果及英伟达等芯片大厂都对台积电2nm制程保持关注，此前黄仁勋曾表态，未来新一代服务器芯片将会全面采用台积电2nm制程。而其他竞争厂商也都于今年在2nm项目上摩拳擦掌。台积电自然不会轻易让出在2nm的话语权，目前台积电2nm节点改用GAA纳米片晶体管架构，在N2的良率和性能上都取得了“扎实的进展”，并预计2025年投入生产时，在相同功率下速度将比N3E提高15%，或者在相同速度下功耗最多可降低30%。如果进展顺利，苹果和英伟达将成为台积电2nm的首批客户。

三星同样不甘示弱，在今年的第7届三星晶圆代工论坛上，三星官宣将于2025年实现应用在移动领域2nm工艺的量产，于2026和2027分别扩展到HPC及汽车电子。

这不是三星首次对外公布2nm计划，此前三星半导体业务总裁Kyung Kye-hyun也曾公开表示以下观点，“三星将在2nm工艺中赶超台积电成为客户的首选”，“三星将2nm工艺视为超越台积电重返领先先进制程地位的关键”。

三星有如此底气的原因在于其在GAA技术有着扎实的积累。此前三星先进制程已经受制于良率较低，今年年中以后，业界传来消息，三星4nm良率水平追平台积电，3nm良率提至60%以上。并且以后还将更高。由此看三星实力不可小觑。根据三星的评估，2nm工艺比目前的3nm工艺，面积将减少5%、性能提高12%、功效提高25%。

英特尔方面，其中国区总裁兼董事长王锐在今年三月的一次活动中表示，公司已完成Intel 18A（1.8nm）和Intel 20A（2nm）制造工艺的开发。其中，Intel 20A计划于2024年上半年投入使用，进展良好的Intel 18A制造技术也将提前到2024年下半年进入大批量制造（HVM）。

在先进制程领域声势浩大的Rapidus公司则在今年9月再发出好消息，9月1日，Rapidus在北海道千岁市工业园区——千岁美美世界举行了2nm芯片研发/生产据点千岁工厂「IIM-1（第1栋厂房）」的动工仪式。

Rapidus指出，IIM-1将成为日本国内首座2nm以下最先进逻辑芯片的生产据点，其9月开始进行兴建工程，试产产线计划在2025年4月启用、2027年开始进行量产。Rapidus表示，已派遣该公司研究人员至全球最先进的半导体研究中心之一、位于纽约州阿尔巴尼（Albany）的“Albany NanoTech Complex”，藉由和IBM合作、推动2nm逻辑芯片生产相关技术的研发，且也计划在比利时半导体研发机构imec学习生产最先进芯片所不可或缺的EUV微影设备技术。客户方面，Rapidus社长小池淳义表示‘正和对2nm有兴趣的客户进行协商’。

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来源: qq

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