与3纳米制程芯片相比，2纳米芯片速度可以增加10%-15%,功耗可以降低25%-30%

7月14日，台积电在投资者会议上表示，2纳米制程将在2024年试产，2025年量产。与3纳米制程芯片相比，相同功耗下，2纳米芯片速度可以增加10%-15%;相同速度下，功耗可以降低25%-30%。

这个由英特尔创始人之一戈登·摩尔所提出的定律，带动整个半导体产业链向前推进半个多世纪。谁能率先推动摩尔定律的发展，就能在市场上获得更多份额，赚得盘满钵满。这也是众多企业还在不断追着摩尔定律跑的原因。

越是高制程，芯片效率越高，但研发越是艰难，越来越多的竞争者在追逐赛中退出。在成熟制程，全球最主要的竞争者有十多家，涉及成熟制程的晶圆厂就有一百多家。进入10纳米制程之后，全球半导体代工厂仅剩台积电(NYSE:TSM)、三星(PINK:SSNLF)和英特尔(NASDAQ:INTC)三家。而在7纳米制程之后，全球范围内的竞争者就剩下台积电和三星。

其实，在2021年，IBM就发布了全球首颗2纳米制程的芯片，根据公开资料，IBM的这颗2纳米制程的芯片是将大约500亿晶体管放在一片指甲盖大小的芯片上，与7纳米制程的芯片相比，其运算速度将快45%，而能效方面则将提高75%。

不过，IBM作为研究机构，尚不具备量产的能力，2纳米制程芯片从实验室到量产，还需要一段时间。

2纳米制程是一个什么概念?一根头发丝的直径一般是5万纳米，2纳米相当于把头发丝轴向剖25000份。

此前，在宣布2纳米芯片研发成功后，IBM宣称，一个指甲大小的2纳米芯片就能容纳多达500亿个晶体管。对于消费者来说，新技术使芯片降低75%能耗，提高手机的性能，例如电池的寿命可以延长将近4倍。

但到了2纳米制程后，涉及原有的工艺架构、材料、设备的更新，技术革新，意味着产业格局或将重新洗牌，这也是诸多企业甚至国家和地区决定押注2纳米的原因之一。

除了老玩家台积电和三星，另一个传统芯片据欧英特尔在2021年7月公布最新技术路线图，称将在其2纳米制程上转换新的技术结构，以增强新制程的竞争力。英特尔在10纳米制程之后被指竞争乏力。

英特尔此前采用FinFET，即鳍式场效应晶体管，FinFET工艺在22纳米制程之后成为半导体的主流工艺架构，一直延续到5纳米。英特尔即将在2纳米上转换成GAAFET架构，全环绕栅极晶体管，这一工艺架构被视为FinFET工艺的接任者。

三星在3纳米节点上率先引入GAAFET的工艺，台积电也将在2纳米节点上采用GAAFET工艺架构。可以理解为，GAAFET工艺就是进入2纳米制程之后的主流工艺架构。

指挥了全球半导体发展史半个多世纪的摩尔定律(集成电路上可容纳的晶体管数量大约每18个月就会增加一倍)，直到现在还保有顽强生命力。

7月14日，台积电在投资者会议上表示，2纳米制程将在2024年试产，2025年量产。与3纳米制程芯片相比，相同功耗下，2纳米芯片速度可以增加10%-15%;相同速度下，功耗可以降低25%-30%。

这个由英特尔创始人之一戈登·摩尔所提出的定律，带动整个半导体产业链向前推进半个多世纪。谁能率先推动摩尔定律的发展，就能在市场上获得更多份额，赚得盘满钵满。这也是众多企业还在不断追着摩尔定律跑的原因。

越是高制程，芯片效率越高，但研发越是艰难，越来越多的竞争者在追逐赛中退出。在成熟制程，全球最主要的竞争者有十多家，涉及成熟制程的晶圆厂就有一百多家。进入10纳米制程之后，全球半导体代工厂仅剩台积电(NYSE:TSM)、三星(PINK:SSNLF)和英特尔(NASDAQ:INTC)三家。而在7纳米制程之后，全球范围内的竞争者就剩下台积电和三星。

其实，在2021年，IBM就发布了全球首颗2纳米制程的芯片，根据公开资料，IBM的这颗2纳米制程的芯片是将大约500亿晶体管放在一片指甲盖大小的芯片上，与7纳米制程的芯片相比，其运算速度将快45%，而能效方面则将提高75%。

不过，IBM作为研究机构，尚不具备量产的能力，2纳米制程芯片从实验室到量产，还需要一段时间。

2纳米制程是一个什么概念?一根头发丝的直径一般是5万纳米，2纳米相当于把头发丝轴向剖25000份。

此前，在宣布2纳米芯片研发成功后，IBM宣称，一个指甲大小的2纳米芯片就能容纳多达500亿个晶体管。对于消费者来说，新技术使芯片降低75%能耗，提高手机的性能，例如电池的寿命可以延长将近4倍。

但到了2纳米制程后，涉及原有的工艺架构、材料、设备的更新，技术革新，意味着产业格局或将重新洗牌，这也是诸多企业甚至国家和地区决定押注2纳米的原因之一。

除了老玩家台积电和三星，另一个传统芯片据欧英特尔在2021年7月公布最新技术路线图，称将在其2纳米制程上转换新的技术结构，以增强新制程的竞争力。英特尔在10纳米制程之后被指竞争乏力。

英特尔此前采用FinFET，即鳍式场效应晶体管，FinFET工艺在22纳米制程之后成为半导体的主流工艺架构，一直延续到5纳米。英特尔即将在2纳米上转换成GAAFET架构，全环绕栅极晶体管，这一工艺架构被视为FinFET工艺的接任者。

三星在3纳米节点上率先引入GAAFET的工艺，台积电也将在2纳米节点上采用GAAFET工艺架构。可以理解为，GAAFET工艺就是进入2纳米制程之后的主流工艺架构。

芯片也是国家和地区的竞争游戏。

根据《日本经济新闻》报道，日本此前称将于美国达成共识，最早在2025年在日本建立2纳米半导体制造基地。

而欧洲则在其《2030数字指南针》规划书中，提出了未来10年半导体产业发展的目标，其中明确写道，截至2030年，欧洲先进和可持续半导体的生产总值将至少占全球生产总值的20%，攻克2纳米工艺。

一场新的竞争已经开始。目前对于2纳米制程还处于研发阶段，只是在头部效应显著的半导体行业，后来者能否撼动头部企业的地位?

顶尖圈层的金钱游戏

在半导体制程中，28纳米制程是一条分水岭，28纳米及以下工艺被称为“先进工艺”， 28nm以上被称为“成熟工艺”。有时，28纳米也被划分到成熟工艺这个阵营。7纳米及以下，是先进工艺中的“高端圈子”。先进制程越往下走，投入越大。

芯片的成本来自硬件成本和设计成本。硬件的部分就包括晶圆、掩膜、封装、测试四个部分。软件部分来自EDA工具、IP授权、架构等部分。

从先进工艺设计成本来看，根据第三方半导体研究机构Semi engineering计算，28纳米制程的开发费用大约为5130万美元，到16纳米制程需要投入1亿美元，到5纳米制程节点，这个费用达到5.42亿美元。如果按照接近两倍涨幅测算，在2纳米制程上，开发费用可能会将近20亿美元。这个费用包括了IP授权、软件、确认、验证、架构等环节。

三星和台积电两大芯片厂商在3纳米芯片技术研发上一直竞争激烈，而如今，随着双方新动作频频，这场芯片顶尖制程技术战，日趋白热化。

今年6月底，三星电子官宣，公司位于韩国的华城工厂已经开始大规模生产3纳米制程半导体芯片。

消息发酵不过一周，台积电就对外表示，自家的3纳米制程将在今年下半年试产，同时将斥巨资扩大2纳米产能布局，并在2024年试产，2025年开始量产。

三星首产3纳米，反超台积电

今年上半年实现3纳米芯片投产，意味着三星首次在先进工艺层面反超台积电，成为全球第一家量产3纳米芯片的厂商。

三星官网公布的信息显示，此次量产的3纳米芯片与之前的5纳米芯片相比，性能提升23%，功耗降低45%，芯片面积缩小16%。

而且，与目前主流的鳍式场效应晶体管(FinFET)结构不同，三星3纳米采用的是全栅极(GAA)技术结构，可以更为精确地减少漏电损耗，降低功耗。

三星晶圆代工业务主管崔世英表示：“我们将通过全球首个3纳米制程来维持自己的领导地位。”

台积电随后关于3纳米投产以及2纳米布局的公开表态，被外界解读为对三星最新消息的回应。多位半导体业内人士在接受采访时表示，两家厂商的举动，将加剧芯片先进制程领域的竞争，并将2纳米之争推向比外界所预想的更为激烈的程度。

三星的挑战：客户在哪

三星官宣3纳米芯片量产消息后，有韩国证券机构提出疑问，“客户究竟是谁?”

在半导体行业，先进的芯片制程技术是一家企业技术实力的展现，但最终能够落地到市场订单上，才具有现实意义。

三星方面并未在公开消息中公开客户企业名称，仅表示“首先将被高性能计算机采用”。

韩国媒体报道认为，三星3纳米芯片的生产地并非引进最新设备的平泽工厂，而是负责开发制造技术的华城工厂，据此分析三星3纳米芯片处于试产阶段，“可能是极小规模量产”。

另有来自供应商渠道的消息称，三星或将首先向加密资产挖矿企业提供运算处理半导体。

一位芯片行业分析师告诉《财经国家周刊》，目前明确要使用3纳米芯片的只有苹果和英特尔，但这两家公司都已与台积电建立合作，“他们换供应商的可能性不大，三星的3纳米芯片未来除了用在自家产品上，还需要努力寻找其他买家。”

这位分析师认为，AMD、英伟达、紫光展锐或是三星3纳米工艺芯片的潜在客户。

“一超多强”市场格局短期不变

市场调研机构TrendForce发布的报告显示，2022年第一季度全球半导体代工市场排名中，台积电以53.6%的份额位居第一，三星位居第二，市场份额为16.3%。

此次3纳米芯片投产领先，能让三星逆转竞争形势吗?

一位芯片行业研究人员认为，三星3纳米芯片采用的GAA工艺根本没有成熟，相关的测量、蚀刻、材料、化学品等方面，都存在问题，是“赶鸭子上架”。

前述分析师也认为，虽然抢到了“首产”的名头，但客户更关心三星3纳米的良品率问题，“如果不能保证良品率，也很难获取客户信心。”

不过，三星冒险上GAA工艺，也有换道超车的考量。CHIP全球测试中心中国实验室主任罗国昭认为，如果不在3纳米上抢先使用GAA工艺，按照目前的市场格局以及既有的竞争路径演进分析，三星追上台积电的可能性很小。

在罗国昭看来，当下的芯片代工已经变成一个资本与技术双密集型的产业，这也意味着行业的马太效应极强。目前，双方的市场份额差距仍有扩大趋势，因此，三星必须放手一搏。

TrendForce一位内部人士告诉《财经国家周刊》，三星想要靠一代产品实现逆转，“压力很大，而且台积电已经宣布下半年试产3纳米，2024年试产2纳米，更新一轮制程工艺的角力已经开始了。”

也有多位业内人士认为，虽然“一超多强”的格局短时间不会大变，但随着三星以及英特尔向2纳米发起冲刺，台积电也要添几分危机感，半导体制造业近五年在制程技术上狂飙突进，未来还会有替代硅芯片的新方案，会涌入更多的竞争者。