除了企业层面,在争夺2纳米光刻机上,各国政府层面也在深度介入。除了此次韩国总统出访荷兰以达成深度合作之外,今年6月,日本和荷兰签署了半导体领域合作备忘录。双方欢迎半导体及相关技术领域企业之间的现有合作,并将推动产学研合作。日本和荷兰还将考虑在相关领域建立双边计划。但像韩国总统这样亲自介入2纳米芯片,实属首次。

如今,在3纳米芯片不断量产之后,2纳米芯片成为芯片巨头们的下一场竞赛。目前,台积电、三星、英特尔均已宣布2纳米芯片的量产时间,特别是近日韩国似乎在加快这一技术进程。

12月13日,韩国、荷兰发布联合声明,宣布构建半导体联盟,重点在2纳米芯片这一制程工艺展开深度合作。两国认同彼此在半导体价值链中的独特和互补地位,致力于建立一个由政府、企业和高校共同参与的半导体联盟。

实际上,在2纳米芯片工艺上,中国台湾地区台积电、韩国三星电子是最有竞争力的选手,然而英特尔、Rapidus以及一些技术研究机构也在积极介入。尽管2纳米芯片将面临更大的技术挑战,但如此多行业参与者的介入,势必加速这一技术争夺赛。

“韩荷半导体同盟”建立

近日,韩国总统尹锡悦在接受法新社书面专访时表示,他访问荷兰期间将走访全球最大的半导体设备制造商阿斯麦(ASML)总部,这将成为“韩荷半导体同盟”关系的转折点。

尹锡悦表示,他将此行的重点放在半导体合作上,半导体就是韩荷两国合作的关键。他表示,全球半导体产业稳定和可持续发展关乎两国核心利益,期待双方借此重点讨论全球半导体供应链问题,并构建系统性的制度框架。

据悉,在韩总统尹锡悦对荷兰进行国事访问期间,韩国半导体领军企业三星电子与荷兰光刻机供应商ASML(阿斯麦公司)签署合作备忘录,双方将合作开发基于阿斯麦最新EUV(极紫外线)设备的先进存储芯片。双方还达成初步协议,将共同投资1万亿韩元(约合7.6亿美元)在韩国建设研发设施。韩国存储芯片领军企业SK海力士也与阿斯麦公司达成协议,合作开发环保技术,以降低在芯片制造中使用EUV 设备的能耗。

当地时间12月12日下午,尹锡悦与荷兰国王威廉·亚历山大参观了阿斯麦总部用于设备生产的无尘室,并举行由高科技产业CEO们参加的对话会。三星电子执行董事长李在镕、SK集团会长崔泰源共同参与了对阿斯麦的访问。

据韩国媒体报道,尹锡悦此次参观了阿斯麦2纳米制程工艺的光刻设备。韩国总统室高层人士称,获得2纳米工艺的光刻设备,将使半导体制造商在先进制程竞争中处于非常有利的地位。有分析称,如果韩国半导体企业能占据2纳米制程的技术优势,将有望抢占660万亿韩元(约合5089亿美元)的市场。

各大巨头纷纷布局2纳米

在3纳米制程实现量产后,2纳米芯片已经成为三星电子在先进制程上的下一个竞争布局点。在2纳米芯片上,三星电子几乎对标全球最大的芯片代工巨头台积电。今年6月,三星电子公司表示将在2025年量产2纳米制程芯片,率先应用于移动终端,并于2026和2027分别扩展到HPC及汽车电子领域。

近日,有消息称三星电子即将推出2纳米芯片原型,并采用低价策略吸引英伟达等知名客户。同时,目前三星也宣布计划到2027年大规模生产1.4纳米芯片。不同于台积电在2纳米开始选择GAA,三星从3纳米制程就开始使用GAA结构。因此,相对于台积电,三星电子可能在新结构方面会更有经验。这也成为三星在2纳米制程中的节点的优势之一。

早在2022年技术研讨会上,台积电就公布了其N2(2纳米级)制造技术,当时台积电表示该技术计划于2025年某个时间投入生产,并将成为台积电第一个使用其基于纳米片的栅极全方位场效应的节点晶体管(GAAFET)。另外,近日有消息称,台积电也启动了对1.4纳米的研发。

对外传三星在2nm采降价策略抢单,台积电董事长刘德音表示:"客户还是看技术的品质",隐约透露对台积电先进制程技术与良率优势深具信心,特别是对于2纳米能按时交付颇有自信。

值得一提的是,相对台积电、三星电子的量产计划,英特尔似乎在2纳米芯片工艺上更加“自信”。按照规划,英特尔2纳米工艺将会在2024年上半年量产,1.8纳米将于2024年下半年量产。如果能够计划顺利,英特尔将会抢在台积电、三星的前头,拥有全球最先进的制程技术。

而由日本政府深度介入、多家日本企业共同成立的Rapidus,也有2纳米芯片量产计划。Rapidus计划基于IBM 2nm工艺技术开发“Rapidus版”制造技术,2025年开始逻辑半导体试产,2027年量产。今年5月,欧洲最大半导体研发机构IMEC表示将于日本建立研究中心,协助Rapidus研发2纳米芯片量产技术。

光刻机是2纳米芯片的关键

尽管各大芯片巨头均推出了量产计划,但毫无例外都需要先进光刻机的支持。这也是韩国总统出访荷兰,特别造访ASML的重要原因。

从光刻机竞争格局来看,目前市场上提供量产商用的光刻机厂商有三家:ASML、尼康、佳能。据相关统计数据,在中高端光刻机市场,ASML占据大约60%的市场份额。

据了解,高数值孔径EUV(极紫外)光刻机,是实现2纳米及以下工艺制程最被看好的设备路线之一。当前,阿斯麦是EUV光刻机的唯一供应商,且每年量产的EUV设备仅为40台左右。

这也导致头部半导体制造商纷纷抢购EUV光刻机,以确保先进制程产能,并抢占市场先机。早在2022年1月,英特尔就向ASML订购了最新款高NA EXE:5200光刻机。英特尔称,公司将成为ASML第一台EXE:5200的买家。随后,台积电、三星也有所动作。

除了企业层面,在争夺2纳米光刻机上,各国政府层面也在深度介入。除了此次韩国总统出访荷兰以达成深度合作之外,今年6月,日本和荷兰签署了半导体领域合作备忘录。双方欢迎半导体及相关技术领域企业之间的现有合作,并将推动产学研合作。日本和荷兰还将考虑在相关领域建立双边计划。但像韩国总统这样亲自介入2纳米芯片,实属首次。

当然,光刻机是2纳米芯片的关键因素,却不是充分必要条件。二维材料、背面供电技术等也是影响2纳米芯片的重要因素。

不过,芯片性能的需求永无止境,2纳米芯片势必也将被智能手机、高性能计算等深度所需。

责编:Jimmy.zhang
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