2nm工藝還未量產(chǎn)就在爭搶客戶，還有一決勝因素?zé)o法忽略

從三強(qiáng)爭霸到四雄逐鹿，2nm的廝殺聲已然隱約傳來。

無論是老牌勁旅臺積電、三星，還是誓言重回先進(jìn)制程領(lǐng)先地位的英特爾，甚至初成立不久的新貴日本Rapidus，都將目光鎖定在了2025年，豪言實(shí)現(xiàn)2nm首發(fā)。

看起來，即將到來的2025年不僅是2nm制程的關(guān)鍵一年，更將是代工格局迎來重塑的拐點(diǎn)。只不過，誰能折桂這一榮耀？

新老玩家積極找客戶

2nm先進(jìn)制程方面，臺積電與三星兩大龍頭代工企業(yè)不約而同敲定2025年量產(chǎn)2nm，新晉“玩家”Rapidus則計(jì)劃2027年量產(chǎn)2nm。

盡管距離量產(chǎn)時間尚早，但未雨綢繆，近期Rapidus被報道正為2nm尋找目標(biāo)客戶。

Rapidus執(zhí)行長小池淳義日前接受《日經(jīng)新聞》采訪時表示，正在尋找美國客戶，與蘋果、Google、Facebook、亞馬遜和微軟等國際公司討論。

報道指出，Rapidus想要爭取蘋果、谷歌、Meta等公司的訂單，因?yàn)檫@些高科技產(chǎn)業(yè)公司熱衷人工智能和高性能運(yùn)算定制化芯片，這將是未來Rapidus 2nm芯片的機(jī)會。

重拾晶圓代工業(yè)務(wù)之后，英特爾在該領(lǐng)域動作頻頻。近期，英特爾執(zhí)行長Pat Gelsinger在財(cái)報電話會議表示，Intel 3工藝已于第二季達(dá)成缺陷密度（defect density）與效能（performance）里程碑，并釋出1.1版制程設(shè)計(jì)套件（PDK），預(yù)計(jì)將如期達(dá)成總體良率、效能目標(biāo)。

資料顯示，缺陷密度指的是制程中非預(yù)期因素，例如刮痕、光阻覆蓋不全等，對芯片質(zhì)量產(chǎn)生的負(fù)面影響區(qū)域，而制程的良率與缺陷密度相關(guān)，通常晶圓廠會提供客戶一個D0值（平均缺陷密度），用來代表良率水平，數(shù)值越低，代表越好。

英特爾將在2024年上半年陸續(xù)發(fā)布采取3納米制程的Sierra Forest、Granite Rapids服務(wù)器處理器。目前來看，Intel 3工藝可能不會應(yīng)用于消費(fèi)級產(chǎn)品，它更多針對數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品優(yōu)化。

先進(jìn)制程規(guī)劃方面，英特爾曾在2022年末透露，未來幾年內(nèi)投產(chǎn)包括Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A等在內(nèi)的先進(jìn)工藝。

2nm成“逆風(fēng)翻盤”的關(guān)鍵？

無論是三星還是英特爾，均將2nm工藝視為其超越競爭對手并重返先進(jìn)制程領(lǐng)先地位的關(guān)鍵。

三星半導(dǎo)體業(yè)務(wù)總裁Kyung Kye-hyun于近日公開表示，在4nm節(jié)點(diǎn)三星落后臺積電2年時間，3nm節(jié)點(diǎn)大約落后1年，但是三星的2nm工藝得到了客戶的認(rèn)可，客戶對三星的GAA晶體管技術(shù)很滿意，幾乎所有大公司都在與三星合作。因此Kyung Kye-hyun認(rèn)為，在2nm工藝上，三星將超越臺積電成為客戶首選。

而英特爾也在此前制定了4年5個節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)，并公開表示2025年重返產(chǎn)業(yè)巔峰，而近期英特爾公開18A工藝的量產(chǎn)時間是在2024年年底，可見英特爾也將18A工藝視為其在2025年重返產(chǎn)業(yè)巔峰的關(guān)鍵制程。

為何三星和英特爾均將2nm視為超越臺積電的關(guān)鍵制程？其自信來自于GAA晶體管技術(shù)的使用。

據(jù)了解，無論是三星還是英特爾，在搭載GAA架構(gòu)的2nm芯片量產(chǎn)之前，都在相近制程搭載GAA架構(gòu)的芯片進(jìn)行“試水”。例如，三星在3nm制程中首次采用GAA架構(gòu)；而英特爾會在20A制程率先采用RibbonFET架構(gòu)（相當(dāng)于GAA架構(gòu)）。而對于臺積電而言，2nm是其首次從FinFET轉(zhuǎn)至GAA，在架構(gòu)遷移上相當(dāng)于“落后”了三星足足三年。

此外，首次搭載GAA架構(gòu)的芯片往往會因?yàn)樾录夹g(shù)不夠成熟而出現(xiàn)種種問題，例如，盡管三星的GAA架構(gòu)曾在其存儲芯片領(lǐng)域有一些技術(shù)積累，但首次采用GAA架構(gòu)的三星3nm工藝也只有10%～20%左右的良率。經(jīng)過改良后，三星搭載GAA架構(gòu)的3nm的良率已達(dá)到60%～70%左右。可以看出，三星在GAA用于先進(jìn)制程方面，已經(jīng)有了率先量產(chǎn)、率先磨合的先發(fā)優(yōu)勢。

相比之下，在GAA工藝架構(gòu)方面，臺積電還沒有“火力全開”。當(dāng)臺積電采用GAA工藝架構(gòu)之時，三星與英特爾在GAA架構(gòu)方面的技術(shù)已經(jīng)相對完善。這也使得業(yè)內(nèi)有聲音認(rèn)為，臺積電更換了GAA工藝架構(gòu)后的2nm芯片，會走三星的“老路”，有良率“翻車”的風(fēng)險。


先進(jìn)封裝的X因素

看起來2nm是工藝的決戰(zhàn)，但其實(shí)先進(jìn)封裝的重要性已然不可忽視。

先進(jìn)封裝與制程工藝可謂相輔相成，其在提高芯片集成度、加強(qiáng)互聯(lián)、性能優(yōu)化的過程中扮演了重要角色，成為助力系統(tǒng)性能持續(xù)提升的重要保障。為在工藝節(jié)點(diǎn)獲得更大的贏面，押注先進(jìn)封裝已成為三大巨頭的“顯性”選擇。

近些年來，英特爾、三星和臺積電一直在穩(wěn)步投資先進(jìn)封裝技術(shù)，各自表現(xiàn)也可圈可點(diǎn)。

綜合來看，在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，臺積電的領(lǐng)先地位依舊凸顯。據(jù)了解，臺積電在先進(jìn)封裝上已獲得了可觀的收入體量，技術(shù)布局也進(jìn)入關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，未來投入規(guī)模將持續(xù)加碼。尤其是在AI產(chǎn)能需求持續(xù)升級之下，臺積電正積極擴(kuò)充第六代2.5D先進(jìn)封裝技術(shù)CoWoS產(chǎn)能，將投資約28億美元打造先進(jìn)封裝廠，預(yù)計(jì)2026年底建廠完成、2027年第三季開始量產(chǎn)，月產(chǎn)能達(dá)11萬片12英寸晶圓，涵蓋SoIC、InFO以及CoWoS等先進(jìn)封裝技術(shù)。

半導(dǎo)體知名專家莫大康就表示，臺積電在CoWoS的產(chǎn)能大增，將十分有利于其爭取2nm討單。而時刻保持“兩手抓”，也讓臺積電的護(hù)城河愈加深厚。

英特爾也不逞多讓。通過多年技術(shù)探索，相繼推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等多種先進(jìn)封裝技術(shù)，在互連密度、功率效率和可擴(kuò)展性三個方面持續(xù)精進(jìn)。在今年5月，英特爾發(fā)布了先進(jìn)封裝技術(shù)藍(lán)圖，計(jì)劃將傳統(tǒng)基板轉(zhuǎn)為更為先進(jìn)的玻璃材質(zhì)基板，以實(shí)現(xiàn)新的超越。而且，英特爾也在布局硅光模塊中的CPO（共封裝光學(xué)）技術(shù)，以優(yōu)化算力成本。在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，英特爾或可與臺積電同臺競技。

三星自然也緊追不舍。針對2.5D封裝，三星推出的I-Cube封裝技術(shù)可與臺積電CoWoS相抗衡；3D IC技術(shù)方面，三星2020年推出X-Cube封裝。此外，三星計(jì)劃在2024年量產(chǎn)可處理比普通凸塊更多數(shù)據(jù)的X-Cube封裝技術(shù)，并預(yù)計(jì)2026年推出比X-Cube處理更多數(shù)據(jù)的無凸塊型封裝技術(shù)。

對此許然認(rèn)為，三星在2.5D先進(jìn)封裝方面雖已布局多年，但是前道代工業(yè)務(wù)較弱，在一定程度上影響了其先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)的進(jìn)展，客戶相對較少。不過隨著臺積電CoWoS短期內(nèi)難以滿足客戶需求，三星有希望能接到部分訂單，而且它還擁有唯一擁有從存儲器、處理器芯片的設(shè)計(jì)、制造到先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)組合的優(yōu)勢。

以賽亞調(diào)研指出，在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，目前更加強(qiáng)調(diào)的是異構(gòu)芯片的整合能力。例如，MI300封裝將3nm GPU與5nm CPU芯片整合在一塊，這種整合能力對于提高芯片性能和效能至關(guān)重要。因而，未來的比拼也將圍繞這一能力展開。