臺(tái)積電不再遙遙領(lǐng)先
臺(tái)積電憑借晶體管縮小技術(shù)始終保持行業(yè)領(lǐng)先地位,從180nm到3nm,歷經(jīng)20年,成功擊敗了99%的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
特別是在28nm工藝節(jié)點(diǎn)之后,通過FinFET技術(shù)逐步拉開與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的差距,14nm以下市場(chǎng)基本處于壟斷狀態(tài)。
然而,即便如此,臺(tái)積電仍需面對(duì)摩爾定律衰減導(dǎo)致的晶體管微型化難題。
在此背景下,全周圍柵極(GAA)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,為制程突破提供了技術(shù)可行性。
但值得注意的是,隨著制程復(fù)雜度提升和成本激增,芯片制造商在推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí),需兼顧成本和可行性。因此,先進(jìn)封裝技術(shù)成為代工廠的另一核心競(jìng)爭(zhēng)力。
不幸的是,臺(tái)積電的兩大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手三星和英特爾均掌握了這兩大關(guān)鍵技術(shù)路徑。
錯(cuò)失太多機(jī)會(huì)的英特爾
英特爾在芯片制造方面相較臺(tái)積電處于劣勢(shì),導(dǎo)致其無法及時(shí)推出7納米乃至5納米芯片,從而使得產(chǎn)品性能及效率遜色于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
英特爾曾試圖采購(gòu)EUV光刻機(jī),然而受限于ASML產(chǎn)能有限以及臺(tái)積電的優(yōu)先發(fā)貨權(quán),使得英特爾難以獲得足夠數(shù)量的EUV光刻機(jī),不得不耐心等待。
另一方面,英特爾在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域亦面臨激烈競(jìng)爭(zhēng),主要對(duì)手為基于ARM架構(gòu)的芯片,如蘋果M1芯片、華為麒麟芯片等。
這些芯片在節(jié)能性能上優(yōu)于英特爾芯片,更符合移動(dòng)設(shè)備和云計(jì)算需求,從而導(dǎo)致英特爾芯片在市場(chǎng)份額及影響力上的下滑。
英特爾拿起High-NA EUV[沖鋒號(hào)]
近日,英特爾已成功引入市場(chǎng)首套0.55數(shù)值孔徑的ASML極紫外光刻機(jī),計(jì)劃在未來兩至三年內(nèi)用于其英特爾 18A工藝技術(shù)之后的制程節(jié)點(diǎn)。
與此同時(shí),臺(tái)積電則采取了更為審慎的策略,業(yè)界推測(cè)臺(tái)積電可能會(huì)在A1.4制程或2030年之后才引入High-NA EUV光刻機(jī)。
據(jù)先前的報(bào)道,ASML將于2024年生產(chǎn)最多10臺(tái)新一代高NA EUV光刻機(jī),其中英特爾預(yù)定了多達(dá)6臺(tái)。
這一決策表明英特爾在High-NA EUV技術(shù)方面的決心和領(lǐng)先地位。
業(yè)界分析指出,初期階段,High-NA EUV的成本可能高于Low-NA EUV,這是臺(tái)積電暫時(shí)觀望的主要原因。
臺(tái)積電更傾向于采用成本較低的成熟技術(shù),以確保產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
然而,High-NA EUV技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其能夠提供更高的產(chǎn)能和更精細(xì)的曝光尺寸。
盡管High-NA EUV需要更高的光源功率,并可能加速投影光學(xué)器件和光罩的磨損,但英特爾的這一技術(shù)突破將為其帶來顯著的優(yōu)勢(shì)。
英特爾此次試圖通過高數(shù)值孔徑EUV技術(shù)實(shí)現(xiàn)彎道超車,這與三星2017年率先采用EUV光刻機(jī)、試圖超越臺(tái)積電7nm工藝的策略相似。
根據(jù)英特爾的最新公告,采用英特爾18A工藝制造的芯片預(yù)計(jì)將在2024年第一季度問世,首批量產(chǎn)產(chǎn)品將于同年下半年上市。
相比之下,臺(tái)積電的N2工藝要到2025年下半年才實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
從時(shí)間上來看,英特爾將領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一年。
英特爾作為第一家使用高數(shù)值孔徑工具進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的公司,將引領(lǐng)晶圓廠工具生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向。
求穩(wěn)的臺(tái)積電首次使用GAA
臺(tái)積電計(jì)劃在2nm制程節(jié)點(diǎn)采用GAAFET晶體管,并在2026年發(fā)布的N2P工藝中引入Nanosheet GAA晶體管,同時(shí)搭載背面電源軌技術(shù)。制造過程仍依賴于現(xiàn)有的EUV光刻技術(shù)。
臺(tái)積電在2nm制程中首次應(yīng)用GAAFET技術(shù),該技術(shù)與3nm和5nm制程所采用的鰭式場(chǎng)效晶體管(FinFET)架構(gòu)有所不同。
GAAFET架構(gòu)以環(huán)繞閘極(GAA)制程為基礎(chǔ),能夠解決FinFET因制程微縮導(dǎo)致的電流控制漏電等物理極限問題。
臺(tái)積電被視為一個(gè)保守但穩(wěn)健的制程技術(shù)開發(fā)者,傾向于在確保新技術(shù)成熟和可靠后進(jìn)行部署,而非急于將新技術(shù)推向市場(chǎng)。
這種方法有助于降低技術(shù)失敗風(fēng)險(xiǎn),提高芯片產(chǎn)量和質(zhì)量,確保客戶滿意度。
臺(tái)積電謹(jǐn)慎的方法確保了制程技術(shù)的穩(wěn)定性和可預(yù)測(cè)性,為客戶提供高質(zhì)量芯片。
此次采用GAA技術(shù)無疑是經(jīng)過充分準(zhǔn)備和規(guī)劃,有望使2nm世代見證臺(tái)積電新一輪的發(fā)展壯大。
事實(shí)證明,臺(tái)積電穩(wěn)健的策略似乎對(duì)一切已有充分把握,并在EUV技術(shù)達(dá)到適當(dāng)生產(chǎn)成本后,能從ASML手中獲得所需的EUV設(shè)備數(shù)量。
ASML高數(shù)值孔徑EUV光刻機(jī)的采購(gòu)及生產(chǎn)成本過高,并不利于臺(tái)積電第一時(shí)間引入該技術(shù)以提升優(yōu)勢(shì)。
同時(shí),臺(tái)積電與ASML幾乎同步開發(fā)高數(shù)值孔徑EUV技術(shù),對(duì)設(shè)備的掌握度高,因此并不急于采購(gòu)。但對(duì)于英特爾而言,這是不得不做出的選擇。
當(dāng)前,英特爾采取的策略明智,一方面全力投入2nm節(jié)點(diǎn)所需的高數(shù)值孔徑EUV技術(shù),另一方面在3nm等先進(jìn)制程大量下單臺(tái)積電,形成進(jìn)可攻退可守的姿態(tài)。
如果2nm技術(shù)能比臺(tái)積電更快推出且具備更好的良率,英特爾將延續(xù)傳統(tǒng)榮耀,利用先進(jìn)制造工藝在產(chǎn)品上擊敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
明年英特爾剝離代工制造業(yè)務(wù)僅是開始,無論2nm技術(shù)投入成敗,最終都將成為寶貴資產(chǎn)。
將決定英特爾未來代工走向
英特爾在2納米技術(shù)領(lǐng)域的先發(fā)制人,不僅旨在在后發(fā)先至的戰(zhàn)略中占據(jù)優(yōu)勢(shì),更是決定了其未來代工業(yè)務(wù)走向的關(guān)鍵因素。
2納米技術(shù)的量產(chǎn)對(duì)英特爾的未來發(fā)展具有決定性的影響,也是其對(duì)臺(tái)積電發(fā)起進(jìn)攻的成功與否的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
若英特爾在2納米節(jié)點(diǎn)上率先取得優(yōu)勢(shì),能比臺(tái)積電更快速提升良品率,將成為首家采用高數(shù)值孔徑EDU并啟動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)的公司。
這有望獲得部分客戶的認(rèn)可和訂單,進(jìn)而推動(dòng)其IDM2.0戰(zhàn)略的順利推進(jìn),有望在未來的代工市場(chǎng)中超越三星,邁向新的巔峰。
想趕超就要面臨競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)
然而,英特爾當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)依然艱巨。一方面,高數(shù)值孔徑EUV的成本持續(xù)高企,試產(chǎn)的高數(shù)值孔徑EUV光刻機(jī)的造價(jià)成本更是超過3億美元。
另一方面,高數(shù)值孔徑EUV設(shè)備本身還存在諸多難題,如光源的可支持光子散粒噪聲、0.55NA小焦點(diǎn)深度的解決方案、計(jì)算光刻能力、掩膜制造和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施,這些都需要英特爾投入大量時(shí)間和精力去不斷優(yōu)化。
雖然工藝領(lǐng)先至關(guān)重要,但在代工行業(yè),客戶支持同樣不可或缺。若英特爾能在合理時(shí)間內(nèi)完成BPD版本,并吸引更多客戶,這將成為其新的代工收入來源。
然而,在與業(yè)界巨頭如臺(tái)積電的競(jìng)爭(zhēng)中,英特爾需要關(guān)注大量客戶芯片的生產(chǎn),這將是其持續(xù)成功的關(guān)鍵。
結(jié)尾:
盡管臺(tái)積電在NA EUV光刻機(jī)方面遭遇失利,但這并不意味著其喪失了光刻機(jī)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
事實(shí)上,臺(tái)積電依然具備眾多優(yōu)勢(shì),能夠鞏固其在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位。
盡管英特爾已率先下單,但要真正迎頭趕上并超越臺(tái)積電,仍需付出更多的努力和時(shí)間。
這兩家公司的競(jìng)爭(zhēng)將更加白熱化,同時(shí)也會(huì)推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的繁榮與發(fā)展。