台积电的2nm工艺良品率已突破60%,甚至传闻达到90%以上,远远超过三星同期水平,这本该是量产成功的信号。然而,与技术成熟形成鲜明对比的是,台积电的2nm订单却寥寥无几。
苹果、高通、联发科这三大芯片巨头,不约而同地推迟或取消了2nm芯片计划,都选择了台积电3nm工艺。台积电为2nm建设的新工厂和采购的天价设备,正面临“英雄无用武之地”的尴尬局面。对此,有外媒表示:台积电2nm芯片基本上没订单了。
一、台积电2nm工艺技术成熟,但市场不买账
台积电在2nm工艺上取得了显著技术突破,与3nm工艺相比,2nm的晶体管密度提高了约30%,在相同功耗下性能提升10-15%,或者在相同性能下功耗降低25-30%。这一进步主要来自于2nm工艺的晶体管架构发生根本性的变化,那就是从FinFET转向GAA技术,使得电流控制更为精准。
国际半导体产业协会曾预测,到2028年2nm及以下工艺的产能将暴涨150%,设备投资从190亿美元飙升至430亿美元。但现实情况是,台积电2nm工厂每月3万片的产能规划只接到零星订单。三星的情况更为严峻,其2nm良品率远低于台积电,仅为20%左右,几乎无法获得大客户订单。
二、芯片巨头集体回避2nm
苹果作为台积电的最大客户,其发布的A19系列芯片已经采用了台积电3nm工艺,而非原计划中的2nm芯片。这一决定对行业产生了示范效应,其他厂商也纷纷跟进。比如联发科的天玑9500芯片也推迟了2nm计划,选择继续使用3nm工艺。高通即将发布的骁龙8至尊版2芯片同样基于3nm工艺设计,并未选择台积电的2nm工艺。
甚至连对性能有极致追求的AI芯片公司,也没有全面转向2nm。一些AI服务器厂商发现,通过多颗7nm芯片组建计算集群,性能可以超过单颗2nm芯片,成本却低一半。这种替代方案进一步削弱了2nm的市场需求。
三、为什么大家都不选择2nm工艺呢?性价比太低了
芯片厂商回避2nm工艺,根本原因还是2nm工艺性价比太低了。一方面台积电将2nm晶圆的定价从3nm的2万美元提升至3万美元,涨幅高达50%。这意味着每部手机仅芯片成本就增加约35美元,整体成本提升300元左右。对于价格竞争激烈的手机市场而言,这一增幅足以让厂商望而却步。
另一方面是2nm工艺性能提升有限,从3nm到2nm,实际算力只提升了15%左右,功耗降低不到20%。与50%的成本增幅相比,这一性能提升显得微不足道。实际情况也确实如此,有手机厂商内部测试显示,搭载5nm芯片的机型与3nm机型在日常使用中体验差距不到5%。在性能已经过剩的今天,消费者很难感知到这微弱的提升。正因为如此,有外媒才表示:2nm芯片性价比太低,基本上没订单了。
四、写在最后
台积电2nm芯片面临的困境,反映了半导体行业正在发生的根本性转变。一方面,先进制程的经济规律已经打破。随着摩尔定律逼近物理极限,制程微缩的成本急剧上升,但性能收益却逐年递减。另一方面,替代技术正在崛起,3D堆叠、Chiplet等先进封装技术,通过系统级创新提升整体性能,成本远低于制程升级。
不难发现,市场已经用脚投票,对台积电2nm的前景表示担忧。台积电2nm工艺该何去何从?我们拭目以待。
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