近期2纳米成为业界热议焦点，三巨头台积电、英特尔及三星是齐数上阵，各不相让。连日本和美国已达成共识，称最早在2025年在日本建立2纳米半导体制造基地，加上之前美国IBM是研发的领军企业等。

众所周知，目前2纳米的现状是说的多，细节披露少，再加上尚缺乏关键光刻设备，高NA的EUV光刻机，尽管ASML承诺设备正加紧研发之中，按计划2024年可以供货。

由于设备成为通向2纳米的关键，意味着谁先拿到设备，就有可能先出样品，因此英特尔、三星的巨头都先后造访ASML，目的是能争取最先拿到最新设备。现在尚不知ASML首批出货有几台。不管如何台积电可能是占有先机，因为ASML新设备需要他帮助做工艺试验。

为什么2纳米势在必得

先进工艺制程已达3纳米，今年下半年台积电、三星都声称可能试产。

但进入2纳米后，首先是从结构上，根据国际器件和系统路线图(IRDS)的规划，在2021～2022年以后，鳍式场效应晶体管(FinFET)结构将逐步被环绕式栅极（GAAFET）结构所取代。所谓GAAFET结构，是通过更大的闸极接触面积提升对电晶体导电通道的控制能力，从而降低操作电压、减少漏电流，有效降低芯片运算功耗与操作温度。

随着芯片制造工艺的进步，硅基芯片材料已无法满足行业未来进一步发展的需要。2纳米的制作过程中或将引入一些新的材料，其中二维材料（如石墨烯、过渡金属化合物）和一维材料（如碳纳米管）引人关注。就碳纳米管来说，其具有极高的载流子迁移率、非常薄的主体尺寸和优良的导热性。总体而言，新材料的引入或许会给行业带来新的变革。

全球市场化中竞争是条主线，谁也不甘落后，这也是摩尔定律的神奇所在，它可以让企业义无反顾地去追随它，冒巨大投资的风险。

因为按定律的精髓，谁踩空一步，有可能在竞争中出局，实际上也反映巨头们都试图通过实现差异化而获得先机。

目前台积电、三星及英特尔都有2纳米的计划，而且时间都定在2025年左右，显然谁能真正达成，恐怕要看客户的公正评价。

个人观点从工艺技术路径无大的差异，都是从finfet，走向GAA，再有一些变异，而采用的设备都一样，均为ASML的高NA EUV光刻机，因此三个巨头,从理论上几家都该成功，其中的差异化在良率、产能及生产线管理等方面。

代工厂积极加入的源由

台积电三年中投资1,000亿美元，来满足产业发展的需要，现在的态势，全球头部企业都在争抢它的最先进工艺制程产能，包括苹果、英特尔、高通、英伟达、AMD、联电等。

显然，假设如果英特尔、三星的2纳米也都能成功，并能接单，相信台积电的压力山大，全球代工态势恐将引发剧变。

据美国IBS资料，3纳米每片晶圆代工的成本为15,500美元，比5纳米增加3,000美元，每层掩膜价格将比上一代的23.57美元高出30.45美元。此外，由于3纳米预计将采用25层EUV掩膜，因此它的代工价格可能高达每片30,000美元。

IBS预估全球代工价格，5纳米时每片成本12,500，它的代工价应为25,000美元，而3纳米吋预测每片至少为30,000美元。

另有一组主要是台积电的数据，先进工艺制程具有诱惑力，理由如下：

45nm时贡献20%的营收需要两年。

28nm时贡献20%的营收需要一年。

7nm时贡献20%的营收需要大半年。

5nm时贡献20%的营收只要一个季度。这也就是台积电拼命投资跟踪的源由。

从台积电方面获悉，台积电首个2纳米工厂—新竹N2厂正在进行土地取得作业，计划于2022年三季度动工。据了解，新竹N2厂将分四期建设，共建设4座12英寸晶圆厂，有望在2024年为苹果手机量产新一代芯片。

近期台积电首先公布了它的 N2的PPA，也可能是全球首位。台积电承诺 N2 将让芯片设计人员在相同功率和晶体管数量下将性能提升 10% 至 15%，或者在相同频率和复杂度下将功耗降低 25% 至 30%，同时，与N3E 节点相比，芯片中晶体管密度增加了 1.1 倍以上。

2纳米存在不确定性

对于2纳米的思考，可能需要增加一些风险意识，也即由于釆用全新的架构，包括一些新的材料，以及新的高NA的EUV光刻机。另外不可否认的事实，不是有了高NA EUV设备就万事大吉，尚需光刻胶，pellicle等配套。另外定律已近终点，各种随机误差可能发生，因此在进入2纳米时，多思考一些意想不到的事会发生，也是非常必须的。

有各种理由相信半导体业发展仍将持续很长的时间，因为现阶段不仅是市场需求大，而且可以前进的技术路径有多条，包括如尺寸持续缩小，2.5D，3D封装、异质集成、chiplet，各种新架构，新材料等。但是坚信经过努力，产业发展一定会呈现更加灿烂的明天。

（来源：求是缘半导体联盟）