1.4nm,再生變數!

半導體行業觀察
07-05

(原標題:1.4nm,再生變數!)

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在晶圓代工這片沒有硝煙的戰場上,先進製程的每一次迭代都牽動着全球科技界的神經。如今,這場競賽已然邁入1.4nm時代:高昂的研發成本與嚴苛的技術門檻正將摩爾定律推向真正的極限,儘管如此,隨着半導體產業上升至國家戰略高度,價格已不再是唯一的考量。順帶一提,1.4nm也常寫作14 A(埃,1 A = 0.1 nm),但3nm、2nm乃至1.4nm等節點名稱,如今更多隻是區分新舊工藝的“旗號”,與實際晶體管的物理尺寸早已脫鉤。

作爲1.4nm賽道的三大玩家,臺積電、英特爾與三星堪稱大型的“三國志”,在性能與工藝的博弈中各自佈局。然而在良率、產能、客戶需求多元化與經濟投入等多重壓力交織下,這場全球頂尖企業的技術競賽,正悄然出現分歧與變數。

三星1.4nm延期

原本雄心勃勃的三星電子,在6月1日的“SAFE Forum 2025”上正式宣佈,其1.4nm(14A)半導體的量產目標將推遲至2029年,比此前規劃足足晚了兩年。原定今年第二季度動工的 1.4nm測試線建設也已暫緩,投資計劃推遲至今年年底或明年上半年。這不僅比競爭對手臺積電的2028年目標晚了一年,更是引發了業界對三星晶圓代工部門一系列深層問題的關注。現在來看,三星離到2030年爭取“晶圓代工一哥”的夢想又遠了一步。

爲何延期?普遍解讀認爲,這正是三星 Foundry 應對當前虧損局面的策略性舉動。據悉,去年由於主要客戶流失,三星晶圓代工部門虧損高達 4萬億韓元;而今年一季度,虧損也達到驚人的2萬億韓元。面對業績壓力,三星電子決定將精力集中在眼前的製程改進上,而不是大舉投資先進技術。

因此,三星正試圖通過提高2nm或更高工藝的成熟度和稼動率來提升盈利能力,與其盲追先進製程,不如先把手裏的量產工藝的良率提一提。據知情人士透露,目前三星2nm製程的製造良率約爲40%,而臺積電已突破60%,達到穩定量產的門檻。據悉,2nm(SF2)製程按原計劃於今年量產,並計劃在2028年前,重點穩定和完善SF2P(第二代)和SF2X(第三代)技術;同時,通過提升4nm、5nm和8nm這些相對成熟工藝的運營率來確保盈利。甚至有消息稱,三星已要求合作伙伴專注於開發相關IP,以提高這些工藝的吸引力。

爲了確保下半年發佈的採用2nm製程的應用處理器 Exynos 2600順利量產,三星代工部門首席技術官(CTO)南錫宇正親自組建並運營2nm任務組(TF)團隊。畢竟,如果良率持續停留在20-30%的低位,即使是自家芯片,也難以保證供應。此外,爭取特斯拉高通等北美大型科技公司的2nm訂單,也是三星未來提升營收的關鍵。

據中央時報報道,一位半導體行業消息人士表示:“三星電子的代工廠一直專注於尖端節點的競爭,在工藝不穩定的情況下多次進入下一代工藝,導致良率下降,並失去了客戶信任。加強代工廠實力的決定可以被視爲一個積極的舉措。”

英特爾改押14A,18A何去何從

另一邊,英特爾晶圓代工部門的日子也不好過。最近,路透社爆出猛料:英特爾首席執行官陳立武正考慮將晶圓代工的重心轉向“14A”芯片製造工藝,而前任CEO基辛格力推的 “18A”製程可能面臨被取消或削減優先級的風險。

18A曾是RibbonFET和PowerVia等先進技術的“代際飛躍”,英特爾此前對其寄予厚望。(PowerVia是英特爾獨特的、業界首創的背面供電架構,可將標準單元利用率提高 5-10%,並將ISO功率性能提高高達4%。RibbonFET是英特爾代工廠實現的環柵 (GAA) 晶體管,與FinFET相比,它提高了密度和性能。)路透社報道稱,英特爾的18A工藝被認爲與臺積電的3納米工藝處於同一水平。

RibbonFET和PowerVia的示意圖(圖源:英特爾)

爲何有此變動?

18A對客戶吸引力不足: 雖然18A已贏得亞馬遜微軟等客戶,但它最初更多是爲英特爾自身產品設計,其目標是在 2025 年晚些時候提高其“Panther Lake”筆記本電腦芯片的產量。對於亟需贏得更多外部代工客戶(如蘋果英偉達)的英特爾而言,18A的吸引力似乎不夠。

代工業務亟需突破:英特爾代工部門急需客戶訂單。與其在已經“遲到”的18A上死磕,不如將更多資源投入到更有潛力的14A製程。

財務考量:18A已耗資數十億美元開發,如果取消或減少重心,可能帶來數億美元的損失。但在市場瞬息萬變的當下,及時止損,調整戰略或許是更明智的選擇。

按照原計劃,英特爾的18A衍生版本18A-P將於2026年推出,18A-PT將於2028年推出。根據Wccftech的說法,18A-PT尤其引人注目,因爲它將成爲英特爾第一個支持Foveros Direct 3D混合鍵合的節點,使其能夠採用臺積電先進的互連技術。

陳立武認爲英特爾如果要與臺積電競爭,那就只有在14A製程上佔有優勢。早在去年2月,英特爾就將14A其納入先進製程時間表,並在今年的“Intel Foundry Direct Connect 2025”上公佈 14A將於2027年進行風險試產,其衍生版本14A-E也計劃同年生產。如果這一重心轉移成真,將是英特爾連續第二個降低優先級的節點,更可能意味着英特爾未來幾年將“實質性退出”代工市場,後果不可謂不嚴重。

從技術上看,intel 14A相比18A將更進一步,採用第二代環繞柵極技術RibbonFET 2和第二代背面供電網絡PowerDirect。此外,14A還使用了增強型單元技術Turbo Cells,它與 RibbonFET 2 配合使用時可進一步提高速度(包括CPU最大頻率和GPU關鍵路徑)。Turbo Cells允許設計人員在設計模塊內優化性能更高的單元和更節能的單元組合,從而針對目標應用實現功耗、性能和麪積之間的平衡。相較前代,14A性能提升15%至20%,芯片密度提升近30%,功耗預計降低25%以上。

值得一提的是,英特爾在 High NA EUV(高數值孔徑極紫外光微影設備) 的採用上走在前列,已在奧勒岡安裝了第二臺High NA EUV。英特爾強調,14A可以兼容Low或High NA解決方案,並且對客戶設計規則沒有影響。

儘管技術實力雄厚,英特爾仍面臨重重障礙。臺積電和三星等競爭對手正在積極擴展自身製程,而英特爾爲保持領先地位而每年投入的400多億美元資本支出,可能會使其資產負債表捉襟見肘。14A製程節點2026年的發佈時間表也取決於能否解決高數值孔徑EUV光刻機的良率問題,鑑於ASML的此類光刻機供應有限,這項任務十分複雜。

此外,客戶採用的時間表尚不確定。儘管微軟的 18A 芯片進展順利,但英偉達和AMD等主要 AI 公司目前仍主要依賴臺積電。英特爾的成功取決於能否讓這些公司相信其節點能夠提供卓越的PPAC(功耗、性能、面積、成本)指標——這一說法必須通過量產來證明。

無論如何,英特爾的14A/18A路線圖代表着其重奪半導體制造領域領導地位的最佳機會。英特爾只有放手一搏。

臺積電在1.4nm穩紮穩打

作爲行業龍頭,臺積電是最被寄予厚望的能在1.4nm先聲奪人的企業。畢竟在前幾代的節點上,臺積電就展示出了較強的優勢,例如三星雖然在3nm比臺積電更早一些,但是良率卻不及臺積電。3nm並沒有爲三星贏來更多客戶,反而流失。事實證明,“先交卷的不一定是答的最好的。”對於晶圓代工行業,真正的領先在於技術的成熟與穩定的量產能力。

A14是臺積電的第二代納米片(Nanosheet)晶體管,與N2相比,它被認爲是一個全節點 (PPA)。A14亦採用“NanoFlex Pro”創新標準單元架構,以實現更好的效能、能源效率和設計靈活性。在相同功率下速度提升10-15%,在相同速度下功耗降低 25-30%,邏輯密度提升1.2倍。

臺積電預計A14將於2028年投入生產,目前開發進展順利,良率已提前實現。

有趣的是,臺積電在新節點的研發上,對於新技術的採用始終保持着相對謹慎和保守的姿態。原因在於,一旦在工藝中引入多項尚未充分驗證、風險邊界較高的新技術,良率曲線的“爬坡”期就會顯著延長,從而拖慢從試產到量產的整體速度。而臺積電的保守策略,恰恰能夠在成熟度不足的新技術與大規模交付需求之間尋得平衡,縮短風險試產週期,快速搶佔市場份額。

具體來看:

成本—收益權衡:High-NA EUV 光刻機的單臺採購與維護成本,幾乎是普通 NA EUV 的 2.5 倍以上,還需額外的工藝調試和配套材料投入,顯著推高晶圓成本。對於面向大衆消費市場的 A14 芯片,一旦採用 High-NA EUV,不僅會使製造成本暴增,整機 BOM 難以壓縮,還可能因溢價過高而影響 OEM 廠商的採購決策。

良率爬坡與穩定交付:在普通 NA EUV 設備及相關配套尚未完成充分良率驗證、風險可控之前,貿然切換會延長良率提升的時間窗口,甚至發生交付延遲。臺積電先在 A14、N2 等首代產品上不引入背面供電(Backside Power Delivery)與超級電源軌(SPR),待下游設計工具鏈及材料生態進一步完善後,再在 A16 及 A14P 等改良節點上分階段導入,從而確保主流市場的交付節奏。

分客戶羣、分市場定位,有的放矢:對於 A14 這樣面向高端智能手機與消費電子的主流節點,性價比往往優先於極限性能;而 A14P、A16 等增強版工藝,則更多針對對性能和功耗極度敏感、願意爲溢價買單的服務器、AI 加速卡等領域。在技術成熟度和市場需求之間,臺積電通過差異化佈局,實現了“穩中求進”的商業價值最大化。

雖然臺積電業務發展資深副總張曉強也曾指出,High-NA EUV 在邏輯芯片領域對 1.5D/2D 設計自由度、製程步驟簡化及產能提升均有顯著價值(可帶來約 35% 的成本效益提升),但從 2nm 到 A14 製程,臺積電並不急於一次性將所有前沿技術引入主流節點,而是選擇在後續可承受成本溢價的 A14P 製程中,再逐步採用 High-NA EUV。此舉既保證了主流產品的成本可控與交付穩定,也爲更高端應用提供了充分的技術支撐。

總結

按照時間軸來看,英特爾14A的投產時間在2027年,臺積電在2028年,三星在2029年。在High-NA EUV光刻機的採用方面,英特爾是“第一個喫螃蟹的人”,臺積電略顯謹慎,三星還沒有明確表示用不用,只說正在評估在其1.4nm代工工藝中使用高NA EUV工具的可能性。

這場1.4nm的競賽,不僅是技術實力的比拼,更是戰略決策、市場定位和盈利能力的綜合考量。誰能在這場先進製程的“三國志”中脫穎而出,讓我們拭目以待!

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