蘋果已開始為未來的 iPhone 機型設(shè)計 2nm 芯片

近日有消息人士在 LinkedIn 上透露，蘋果公司已經(jīng)悄然啟動了基于臺積電 2nm 工藝的芯片設(shè)計工作。據(jù)悉，該名人士正是蘋果此項目的參與者之一。

臺積電作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造企業(yè)，一直在積極推進其 2nm 工藝節(jié)點的研發(fā)進程。根據(jù)最新消息，該公司計劃于 2024 年 4 月將首部 2nm 工藝機臺投入生產(chǎn)。然而，此前曾有報道稱，臺積電中科 2nm 廠的交地時間可能會延后。為了應(yīng)對這一潛在的風(fēng)險，臺積電決定將高雄廠直接切入 2nm 項目，并預(yù)計在 2025 年實現(xiàn)量產(chǎn)。

臺積電的 2nm 芯片計劃采用 N2 平臺，并引入了 GAAFET（全柵場效應(yīng)晶體管）納米片晶體管架構(gòu)和背部供電技術(shù)，這些創(chuàng)新使得它們以更小的晶體管尺寸和更低的工作電壓實現(xiàn)更快的速度。據(jù)悉，臺積電研發(fā)的 2nm 制程技術(shù)在保持相同功耗條件下能比 3nm 工藝實現(xiàn) 10% 至 15% 的速率提升；而在相同速率下，功耗可降低 25% 至 30%。

蘋果作為臺積電最大客戶之一，多年來都會首發(fā)新工藝，且實現(xiàn)很長一段時間的獨占。比如目前 iPhone 15 Pro 已經(jīng)發(fā)布四個月，但 A17 Pro 依然是獨享 3nm。據(jù) MacRumors 最新報道，臺積電 2nm 工藝也依然會是蘋果首發(fā)，并且實現(xiàn)獨占。

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于激烈的競爭時代，當(dāng)前臺積電、三星、英特爾等領(lǐng)先制程代工廠的技術(shù)研發(fā)不斷取得突破。2nm 級制程技術(shù)已經(jīng)逐漸成為競爭激烈的半導(dǎo)體代工市場焦點。相較于目前使用的 4nm 工藝芯片，更高制程工藝無疑能夠為手機用戶帶來更長的續(xù)航時間、更好的性能和發(fā)熱控制，并且提供更多的功能。

三星電子已經(jīng)計劃于明年啟動 2nm 制程技術(shù)的生產(chǎn)，并預(yù)計在 2047 年前投資 500 萬億韓元，在韓國興建一座超大規(guī)模的半導(dǎo)體生產(chǎn)基地專注于 2nm 制程技術(shù)的制造。根據(jù)三星此前發(fā)布的技術(shù)路線圖，預(yù)計 2025 年面世的 2nm 級 SF2 工藝可提升同等條件下 25% 的功耗效率、12% 的性能以及 5% 的面積。

英特爾則表示已完成了代號為 Intel 20A（2 納米級）和 Intel 18A（1.8 納米）芯片制造工藝的研發(fā)。據(jù)悉，英特爾的 Intel 20A 制造工藝依賴于柵極全能 RibbonFET 晶體管，使用背面供電，該工藝可以縮小金屬間距，這是一項重大的創(chuàng)新，但具有一定的風(fēng)險。Intel 18A 制造工藝將在 Intel 20A 工藝的基礎(chǔ)上，采用該公司的 RibbonFET 和 PowerVia 技術(shù)進行進一步完善，并進一步地縮小晶體管尺寸。預(yù)計英特爾將在 2024 年上半年開始商用 Intel 20A 工藝，此舉有望在 2024 年讓英特爾一舉追平甚至超越其在該領(lǐng)域的競爭對手臺積電和三星。

隨著 EUV 光刻機在 7nm 以下制程的重要性日益增強，半導(dǎo)體大廠與 ASML 的合作也變得更加頻繁和緊密。目前臺積電與三星都在使用 EUV 設(shè)備進行制造，包括臺積電 7nm、5nm、3nm 制程，三星于韓國華城建置的 EUV Line (7nm、5nm 及 4nm)、以及 3nm GAA 制程等。在 2nm 制程上，臺積電、三星、英特爾、Rapidus 都已接洽 ASML，其目的正是為了能使 2nm 制程量產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，即 ASML 手中最新的 High-NA EUV 光刻機。

ASML 計劃在 2024 年生產(chǎn) 10 臺 High-NA EUV 光刻機，未來幾年 ASML 計劃將此類芯片制造設(shè)備產(chǎn)能提高到每年 20 臺，據(jù)業(yè)界預(yù)估，High-NA EUV 光刻機曝光季將會有五大客戶，包括英特爾、臺積電、三星、美光等。

其中，三星正準(zhǔn)備確保下一代 High-NA EUV 光刻機的產(chǎn)量，預(yù)計這款設(shè)備將于今年晚時推出原型，明年正式供貨。值得注意的是，ASML 于今年 12 月中旬與三星電子簽署備忘錄，將共同投資 1 萬億韓元在韓國建立研究中心，并將利用下一代極紫外光刻機研究先進半導(dǎo)體制程技術(shù)。據(jù)悉，三星電子將在五年內(nèi)從 ASML 采購 50 套設(shè)備，每套單價約為 2000 億韓元，總價值可達(dá) 10 萬億韓元。

英特爾將于今年年底導(dǎo)入 ASML High-NA EUV 光刻機，用在 Intel 18A 制程，據(jù)悉英特爾已采購其中 6 臺。英特爾強調(diào)，有了 High-NA EUV 光刻機，理論上可實現(xiàn)「四年五節(jié)點制程」目標(biāo)。

Rapidus 決定在 2024 年年底引入 EUV 光刻機，并將派遣員工赴荷蘭 ASML 學(xué)習(xí) EUV 極紫外光刻技術(shù)。Rapidus 正在北海道建設(shè)芯片工廠，計劃于 2027 年量產(chǎn) 2nm 制程芯片。