文 | 半導體產(chǎn)業(yè)縱橫
?11月26日，臺積電在高雄的2nm新廠舉行設(shè)備進機典禮。
原本高雄工廠的計劃是在2025年中期引進設(shè)備，年底進行生產(chǎn)。受益于需求高漲，臺積電高雄工廠的時間線整整提前了半年，這也把全球2nm制造的時間表向前推進了一步。
2nm 產(chǎn)能將于 2025 年開始，這印證了之前我們所了解到的臺積電2nm進展超出預期。
從工廠分布來看，2023臺積電在中國臺灣已建成的18處工廠中，寶山的P1、P2將會生產(chǎn)2nm。P1的設(shè)備已經(jīng)在2024年4月進廠，并預計在2024年第四季度進入驗證，預計將在2025年量產(chǎn)，計劃產(chǎn)能約為3萬片。2023年新建的新竹F20、高雄F22也將生產(chǎn)2nm。F20工廠將于2025年第四季度開始產(chǎn)能提升，月產(chǎn)能約為3萬片晶圓。F22工廠則將于2026年第一季度開始商業(yè)化生產(chǎn)，月產(chǎn)能同樣為3萬片晶圓。到2026年，臺積電2nm工藝的月總產(chǎn)能至少可以達到9萬片晶圓，為全球客戶提供穩(wěn)定可靠的2nm芯片供應。
在臺積電5nm產(chǎn)能利用率已經(jīng)超負荷，3nm產(chǎn)能利用率在2025年有望達到100%的情況下。2nm制程的上線預告，讓臺積電在先進制程的市場上繼續(xù)領(lǐng)跑。
01天時地利人和，臺積電準備好了
臺積電在2nm制程的準備上已經(jīng)十分完備了。除了設(shè)備進場的“硬背景”，其他2nm相關(guān)的要素也在低調(diào)中完成。
天時：生成式AI爆火
全球半導體市場在經(jīng)歷了2023年的寒冬后，借助生成AI的浪潮，臺積電在2024年賺得盆滿缽滿。
臺積電用十個月完成了2023年全年業(yè)績。2024年10月，臺積電凈收入為3142.4億新臺幣，同比增長29.2%，前十月營收已達到23400億新臺幣，作為對比，2023年臺積電全年凈收入為21617.36億新臺幣。這樣的樂觀的市場，讓臺積電的市值在2024年10月突破了萬億門檻。
AI應用的爆發(fā)式增長，讓各大芯片廠商紛紛爭搶臺積電3nm的產(chǎn)能。臺積電也多次表示“AI相關(guān)需求非常強勁”，“這是真實的（實際需求）”，預測稱AI需求今后數(shù)年將持續(xù)下去。在這樣的背景下，臺積電董事長兼首席執(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3nm。
生成式AI成為臺積電發(fā)展2nm的天時。
地利：當?shù)夭块T傾力協(xié)調(diào)
臺積電2nm的加快，與中國臺灣相關(guān)部門的大力支持也密切相關(guān)。隨著美國新一任大選結(jié)束，特朗普的勝選讓《芯片法案》走向成謎。中國臺灣有關(guān)部門表示臺積電不會將最先進的制程引入美國。
高雄當?shù)夭块T對臺積電在高雄的投資給出了相當高效的支持。例如，當?shù)毓賳T在視察高雄小港機場新航廈工程時，特別指示工程單位要考慮未來10年南科半導體空運需求，必須在2032年如期完成第一期建設(shè)計劃，以縮短半導體供應鏈的輸出效率。
面對臺積電對當?shù)夭块T提出的高級人才、員工安居等需求，當?shù)厝ε浜喜⑻岢鼋鉀Q方案，包含增設(shè)小學、實驗中學增班、聯(lián)外交通的強化、再生水廠的建置。在高等人才教育上，邀請中國臺灣清華大學、陽明交通大學進駐高雄設(shè)置分校。
對于高雄來說，協(xié)助臺積電能夠順利地在高雄落地投資，對高雄的轉(zhuǎn)型也會有非常大的幫助。因此當?shù)夭块T也已經(jīng)協(xié)同數(shù)十家相關(guān)材料設(shè)備及零組件等供應鏈廠商進駐到高雄，為臺積電盡可能提供便利。
臺積電對于中國臺灣經(jīng)濟的重要性，讓它擁有了傾全島之地利。
人和：AMD、蘋果是買家
至于2nm的買家，這或許是臺積電最不愁的問題。
首先，蘋果是“骨灰級臺粉”。作為臺積電先進制程技術(shù)歷年的首批應用者，蘋果在2023年就使用了臺積電的3nm制程。據(jù)透露，臺積電會給蘋果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，蘋果繼續(xù)“沉迷”最新制程在未來應該不會有變。不過，據(jù)分析師預測，iPhone 17系列依舊趕不上臺積電最新的2nm制程，2026年的iPhone 18 Pro系列將會成為首批搭載臺積電2nm處理器的智能手機。
業(yè)內(nèi)人士表示，AMD將會是2nm的另一個買家。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，所有3nm的客戶都會在后續(xù)采用2nm制程。這就將客戶名單擴展至：聯(lián)發(fā)科、高通、英特爾、英偉達等。
臺積電新 3nm 工藝節(jié)點生產(chǎn)的芯片列表：
- 蘋果 M4、蘋果 A18、蘋果 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Rubin AI GPU
坐擁全球最頂尖的芯片客戶，臺積電真的不愁賣。
02 2nm，還有誰？
臺積電過于有統(tǒng)治力的市場主導地位在2nm制程上仍會延續(xù)。從目前的進度來看，先進制程的主要競爭者在2nm上依舊不能望其項背。
首先看最有力的競爭者三星電子。據(jù)媒體報道，三星在2024年成功獲得美國AI芯片公司安霸（Ambarella）的2nm代工訂單。三星計劃在2025開始投產(chǎn)2nm工藝的ADAS芯片，并預計于2026年底或2027年實現(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 新半導體研發(fā)綜合體的進機儀式，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。三星電子預計將在2025年初引進其首臺ASML High NA EUV光刻機，除此之外，NRD-K 綜合體將導入新材料沉積設(shè)備在內(nèi)的一系列最先進半導體生產(chǎn)工具，旨在加速 3D DRAM、千層 V-NAND 在內(nèi)的下代存儲芯片開發(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微電子研究中心imec展開合作，在imec與ASML共同建立的High NA EUV光刻實驗室中，對High NA光刻技術(shù)進行了初步探索。此次引進自有High NA機臺，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、市場都在暗示了2025投產(chǎn)2nm，但三星還沒有解決自家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)務持續(xù)虧損。11月，業(yè)內(nèi)人士透露三星在其平澤二號（P2）和三號（P3）生產(chǎn)基地的 4nm、5nm 和 7nm 制程中，已有超過 30% 的代工生產(chǎn)線停產(chǎn)，并計劃在年底前將停產(chǎn)比例擴大至約 50%。而3nm的情況更不樂觀，報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時代。英特爾將在Panther Lake和Clearwater Forest上使用18A制程，預計2025年上市。如果如期上市，英特爾或許可以在先進制程工藝上反超臺積電。
另一家值得介紹的2nm有力競爭者，Rapidus原本對于2nm的規(guī)劃就已經(jīng)設(shè)置到2027年。日本政府計劃在2025財年向芯片制造商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)開發(fā)組織監(jiān)督，已在2023年9月動工，試產(chǎn)產(chǎn)線計劃在2025年4月啟用、2027年開始進行量產(chǎn)。
整體來說，2025年，我們會見到更多2nm芯片的消息，但預計真正的鋪開還需要等到2026年。如果想看到其他競爭者，或需要等到2027年。
03 1nm，臺積電也開始準備了
據(jù)報道，臺積電已調(diào)整了對客戶的 2025 年代工報價，以緩解海外設(shè)施高昂運營成本和 2nm 部署成本造成的毛利率損失的影響。客戶還可以訪問該代工廠計劃于 2025 年第四季度開始的 2nm 工藝制造報價。
在近期的臺積電公開的關(guān)于先進制程的信息中，我們發(fā)現(xiàn)臺積電不僅布局好了2nm，甚至準備好了1.6nm的相關(guān)工作。
在歐洲開放創(chuàng)新平臺論壇上臺積電宣布，Cadence 和 Synopsys 的所有主要工具以及西門子 EDA 和 Ansys 的仿真和電遷移工具都已為臺積電的N2P制造工藝做好準備。N2P 工藝預計將于 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）。
臺積電預計2026年下半年開始量產(chǎn)A16制程（即1.6nm），A16工藝還將結(jié)合臺積電的超級電軌架構(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%，同時密度提高至原來的1.1倍。此前有消息稱，OpenAI將采用臺積電最先進A16工藝制程。
04 到底什么還能阻擋臺積電？
2008年，臺積電發(fā)生了“40nm危機事件”。當年臺積電的40nm工藝鎖定了英偉達、AMD、Altera等大客戶，但到了2009年中，因良率過低對英偉達和AMD造成嚴重的市場風險。
受此影響，英偉達嘗試了三星的 8nm 工藝來生產(chǎn)其 RTX 30 系列。后續(xù)張忠謀重回臺積電解決了良率問題，并親自與黃仁勛會面才解決了合作問題，并且在28nm工藝上重新實現(xiàn)合作。
40nm危機事件后，臺積電再也沒有如此大的挑戰(zhàn)，似乎能打敗臺積電的只有臺積電自己。