摘要：AI时代，高性能芯片重要性日益凸显，推动先进制程芯片成为晶圆代工行业竞争的“关键武器”；与此同时，消费电子市场尽管需求尚未恢复，但在旗舰手机不断迭代助攻之下，先进制程芯片同样在手机市场赢得发展空间。台积电、三星、Rapidus最新动态显示，3nm芯片商用进程不
AI时代，高性能芯片重要性日益凸显，推动先进制程芯片成为晶圆代工行业竞争的“关键武器”；与此同时，消费电子市场尽管需求尚未恢复，但在旗舰手机不断迭代助攻之下，先进制程芯片同样在手机市场赢得发展空间。台积电、三星、Rapidus最新动态显示，3nm芯片商用进程不断推进，2nm芯片量产在即，大战一触即发。
三星3nm良率改善，有望应用于下一代折叠手机
韩媒近日报道，三星第2代3nm GAA（Gate-All-Around）工艺进入稳定阶段，工艺良率已改善，受益于此，三星采用3nm工艺的Exynos 2500处理器商用进程有望顺利开展。
此前媒体报道，由于3nm良率不及预期，三星即将发布的Galaxy S25系列首批手机将不会搭载Exynos 2500，而会选用由台积电3nm制程生产的高通Snapdragon 8 Gen 4处理器。
随着三星3nm芯片良率提升，三星可能会在明年发布Galaxy Z Flip FE、Galaxy Z Flip7等下一代折叠屏手机上，使用Exynos 2500处理器。
除了3nm之外，三星亦在积极推动2nm芯片发展。按照三星技术路线规划，该公司将自2025年起首先于移动终端量产2nm制程芯片，随后在2026年将其用于高性能计算（HPC）产品，并于2027年扩至车用芯片。
另据业界透露，三星正在开发下一代Exynos芯片，代号为 "Ulysses"，计划用于 Galaxy S27。这款芯片将采用第二代 2nm工艺 ( SF2P ) ，旨在提升性能和效率，以恢复三星在移动端市场的竞争力。
台积电冲刺2nm，有关键秘密武器？
台积电同样将于2025年量产2nm芯片，随着时间临近，这家晶圆代工大厂开始发起冲刺。
媒体最新报道，台积电已经对2nm节点制程进行试产，良率超过了60%。不仅如此，业界预计台积电可能会以更快的速度，将良率提升到70%以上，为2nm节点制程技术量产留下更加充裕的调适时间。
按照台积电的计划，2nm节点制程技术将于2025年进入大规模生产阶段，而且有着高于3nm节点制程的市场需求。不过，2nm面临更高成本，此前业界评估，每片2nm节点制程技术的晶圆定价预计将超过3万美元。另据报道，2026年iPhone 18 Pro的A20 Pro处理器将首度采用台积电2nm制程生产，芯片价格将因此上扬，涨幅高达70%。随着成本高涨，iPhone 18 Pro手机报价可能调涨。
这一背景下，如何克服成本难题，以推动2nm芯片尽快量产商用成为晶圆代工厂商一大考验。
对此，报道指出，台积电将在2nm芯片生产中提供一种名为CyberShuttle的服务，允许客户在同一片晶圆中进行测试与评估芯片。CyberShuttle也可以被称做是晶圆共用服务，一方面节省客户大量的设计和光罩生产成本，另一方面加快了测试生产的速度。
目前尚不清楚台积电具体的措施，以及成本降低的幅度。不过，考虑到市场对于2nm的需求，以及高昂的生产成本，这些节约成本的措施是有必要的。
Rapidus明年4月试产2nm，已与两家EDA大厂达成合作
晶圆代工“新贵”Rapidus公司的2nm进展也在有序推进中，近期Rapidus会长东哲郎对外表示，在2025年3月底，Rapidus将完成试产2nm芯片所需的全部设备设置工作，4月起启动试产产线，实际生产2nm芯片。
资料显示，Rapidus成立于2022年8月，由丰田、Sony、NTT、NEC、软银、Denso、铠侠、三菱UFJ等8家日企共同出资设立。2nm芯片生产中，Rapidus与IBM签订了合作协议，开发基于IBM 2nm制程技术。
近期，IBM和Rapidus于IEEE IEDM 2024国际电子元件会议期间，展示了合作的多阈值电压GAA晶体管成果，有望用于Rapidus的2nm量产。
先进制程升级至2纳米节点后，晶体管结构由使用多年的FinFET鳍式场效应晶体管，转成GAAFET全环绕栅极场效应晶体管， 如何达多阈值电压（Multi Vt），让芯片以较低电压执行复杂计算是个挑战。
IBM强调，2nm制程N型和P型半导体通道，距离相当狭窄，需精确曝光达到多阈值电压，也不影响半导体性能。IBM携手Rapidus导入两种选择性减少层（SLR）芯片构建，成功达成目标。IBM研究院高级技术人员Bao Ruqiang表示，与FinFET相较，Nanosheet纳米片结构非常不同，且更复杂。新技术比以前方法更简单。相信将使合作伙伴Rapidus更容易可靠量产2纳米芯片。
此外，在上游EDA环节，Rapidus还得到了来自EDA大厂的助力。近期Rapidus宣布已经与Synopsys和Cadence签署2nm合作协议，其中，Rapidus与Cadence的合作，将支持Rapidus采用背面供电网络 （BSPDN）技术的2nm GAA工艺，为客户提供设计解决方案和IP组合；Rapidus与Synopsys在EDA流程、IP和专家方法服务方面的广泛合作，有望使设计人员能够为Rapidus 2nm GAA 工艺实现最佳结果质量和高制造良率。
来源：全球半导体观察