2nm：三星与台积电的争夺战

三星电子和台积电在 2nm半导体技术商业化竞争中正日益激烈。两家公司都准备在明年实现量产，这场竞争预计将重塑半导体行业。向 2nm 芯片的过渡带来了重大的技术挑战，需要创新的晶体管结构和先进的制造工艺。初始良率和客户获取将是决定市场主导地位的关键。

台积电似乎在 2nm 竞赛中占有优势，这要归功于其明确的时间表和强大的客户群。该公司于 2024 年 7 月开始试生产，利用其多项目晶圆 (MPW) 服务，使无晶圆厂半导体公司能够在 2nm 技术上测试其设计。量产定于2025年进行。

苹果是台积电最大、最忠实的客户之一，外界普遍预计苹果将获得首批 2nm 芯片，可能用于其下一代 iPhone。其他知名客户，包括 AMD 和英伟达，也将购买台积电的先进芯片。台积电董事长刘德华表示，客户对 2nm 技术的需求已经超出预期，超过了 3nm 工艺的需求。

为了满足这一需求，台积电正在迅速扩大产能，目标是每月生产 50,000 片 2nm 工艺晶圆。台积电还宣布 2nm 晶圆每片售价为 30,000 美元，是 4nm 和 5nm 晶圆成本的两倍，凸显了这项尖端技术的优质价值。

新领导层领导下的三星战略回归

在韩进万的领导下，三星电子决心挑战台积电在代工市场的主导地位。在 3nm 环绕栅极 (GAA) 工艺遭遇挫折后，三星正专注于提高良率并建立战略合作伙伴关系，以增强其在 2nm 竞赛中的竞争力。

该公司已开始改造其位于华城的 S3 代工生产线，以适应 2nm 制造工艺，并计划于 2024 年第一季度进行试生产。三星已经获得了一个重要客户，即日本领先的 AI 初创公司 Preferred Networks (PFN)。根据这一合作伙伴关系，三星将生产基于 2nm 的 AI 加速器，同时提供其先进的 2.5D（I-Cube S）封装技术。该封装解决方案将多个芯片集成到一个封装中，从而提高了数据传输速度并减小了整体尺寸。

PFN 得到了丰田、日本电报电话公司 (NTT) 和 FANUC 等主要投资者的支持，为三星确立其在以人工智能为重点的半导体市场的领先地位提供了重要机会。

2nm转型的技术挑战

向 2nm 技术的过渡代表着半导体制造的重大飞跃。该工艺引入了一种新的晶体管结构，可提高性能和能效，但也增加了开发成本和设计复杂性。

关键挑战包括：

料兼容性挑战：新的晶体管结构需要与新的材料配合使用。这些材料在物理和化学性质上要与晶体管结构兼容，以保证良好的电学性能。例如，高 κ（介电常数）材料用于栅极绝缘层，以增强对晶体管沟道的控制能力。但是，这些材料与传统的硅基材料在界面处可能会出现兼容性问题，如产生界面态，影响载流子的迁移，从而降低晶体管的性能。

分辨率极限：光刻技术是实现芯片微小图案化的关键。在向 2nm 过渡时，光刻的分辨率需要达到更高的水平。目前的极紫外光刻（EUV）技术在分辨率上仍面临挑战。EUV 光刻的波长为 13.5nm，要实现 2nm 级别的图案化，需要通过复杂的光学系统和高精度的光刻胶来提高分辨率。但光刻胶在如此高的分辨率下，容易出现分辨率不足、线边缘粗糙度增加等问题，影响图案的精准度

3nm 设备的更换：许多用于 3nm 制造的机器必须升级或更换，以满足 2nm 工艺的严格要求。

成品率：确保初始生产期间的高成品率对于获得客户信任和市场份额至关重要。

台积电和三星都在大力投资研发，以克服这些挑战并确保可靠的生产。

2nm 技术的市场影响

2nm 工艺有望彻底改变半导体行业，推动人工智能 (AI)、高性能计算和先进移动设备领域的突破。对于台积电而言，早期的生产时间表和现有的客户关系使其成为领跑者。苹果依赖台积电的 2nm 技术来生产其旗舰产品，这凸显了尽早进入市场的重要性。

另一方面，三星正依靠其合作伙伴关系和先进的封装解决方案来脱颖而出。与 PFN 的合同凸显了三星向人工智能和以数据为中心的应用的战略重心，这可能会开辟新的收入来源并使其客户群多样化。

台积电和三星之间的竞争不仅仅是一场技术竞赛，更是一场争夺全球代工领导地位的战斗。台积电在先进节点上的主导地位，加上稳定的良率和强大的客户基础，使其占据优势。然而，三星专注于创新，并采取战略努力从之前的挫折中恢复过来，使其成为一个强大的竞争对手。

随着两家公司为 2024 年的量产做准备，半导体行业将迎来一场变革。2nm 技术的竞争不仅将决定计算的未来，还将重新定义全球芯片市场的竞争态势。