半導體制程不斷微縮，面臨物理極限，當下全球2納米芯片先進制程之戰的號角已然吹響。

據外媒消息，繼臺積電、三星、英特爾、IBM加碼2納米后，先進制程之爭再升級，日本和美國達成共識，稱最早在2025年在日本建立2納米半導體制造基地。

頭部廠商為何對2納米勢在必得？

2納米作為3納米之后的下一個先進工藝節點，對于技術革新十分關鍵。

TrendForce集邦咨詢分析師喬安表示，半導體制程已逐漸逼近物理極限，因此晶體管架構的改變、新興材料的應用、亦或是封裝技術的演進都會是芯片持續提高效能、降低功耗的關鍵。而業界認為，在新結構的創新和新材料的引入上，2納米有望成為新的轉折點。

首先是結構上，根據國際器件和系統路線圖（IRDS）的規劃，在2021～2022年以后，鰭式場效應晶體管（FinFET）結構將逐步被環繞式柵極（GAAFET）結構所取代。所謂GAAFET結構，是通過更大的閘極接觸面積提升對電晶體導電通道的控制能力，從而降低操作電壓、減少漏電流，有效降低芯片運算功耗與操作溫度。

從3納米開始，業界便已顯現出從FinFET結構過渡到GAAFET結構技術節點的跡象，臺積電方表示，3納米的架構將會沿用FinFET結構，而三星則選擇采用GAAFET結構。

而2納米制程的推進，則將這一趨勢貫徹到底。業內消息透露，臺積電的2納米工藝也將采用GAAFET架構。

隨著芯片制造工藝的精進，硅基芯片材料已無法滿足行業未來進一步發展的需要。2納米制程的制作過程中或將引入一些新的材料，其中二維材料（如石墨烯、過渡金屬化合物）和一維材料（如碳納米管）引人關注。就碳納米管來說，其具有極高的載流子遷移率、非常薄的主體尺寸和優良的導熱性。總體而言，新材料的引入或許會給行業帶來新的變革。

頭部廠商2納米來勢洶洶

目前2納米賽道各大廠家情況較為膠著，臺積電一馬當先，三星、英特爾、IBM抱團緊隨其后。

臺積電2納米研發一馬當先

臺積電在2納米研發上一馬當先，2019年，臺積電便宣布啟動2納米工藝的研發。此前臺積電曾宣布2022年將支出近300億美元用于2納米、3納米等工藝研發，并預計2納米2024年能實現2納米試產，2025年全面量產。

而近日臺積電方面也有好消息傳出，業界消息顯示，臺積電在2納米先進制程研發上取得重大突破，已成功找到路徑，將切入GAAFET技術。

縱向對比頭部廠商，臺積電有較大希望率先量產2納米芯片，畢竟臺積電在先進制程上一直處于領先地位，其于2018年推出7納米，2020年推出5納米，今年3納米也即將量產。此外，據TrendForce集邦咨詢數據顯示，臺積電在2021年第四季前十大晶圓代工業者中占據首位寶座，其2021年第四季營收達157.5億美元，季增5.8%，握有全球超過五成的市占率。

三星率先啟用GAA工藝

在先進制程的競賽中，三星與臺積電一直保持“你追我趕”。

今年5月，三星宣布未來5年將投資3600億美元用于半導體和生物制藥等行業，其中尤其關注先進制程方面。此前三星對芯片工藝路線圖作出了調整，將跳過4納米工藝，由5納米直接上升至3納米，并在3納米工藝中率先宣布將使用GAAFET技術。

具體到時間節點上，2021年10月，三星宣布3納米芯片已經開始成功流片，將于2022年上半年開始生產，并表示2納米芯片將于2025年量產，兩款芯片均將采用GAAFET工藝。

最近，三星電子副會長李在镕開啟了7日歐洲穿梭之旅，據韓媒報道，他將與光刻機巨頭ASML進行接洽，爭取EUV光刻機優先供貨。據悉，3/2納米工藝的實現高度依賴于ASML的新一代的EUV光刻機。業界消息顯示，ASML在2021年出貨的48臺EUV設備中，三星和臺積電分別采購了15臺和20臺。

英特爾尋求合作實現彎道超車

除了大手筆發展其代工業務外，英特爾在先進制程上也不甘落后。2021年7月，英特爾公布了最新的技術路線，并對重要工藝命名進行了修改：10納米技術改名Intel 7，7納米技術改為Intel4，5納米技術改成Intel 3，2納米技術改成Intel20A。并表示，Intel 3在2023年下半年量產，Intel 20A在2024年量產，Intel18A工藝將于2025年推出。而在2納米節點時，英特爾將由FinFET工藝轉向其稱為RibbonFET的GAAFET晶體管。

此外，據外媒消息顯示，英特爾四處尋求合作加強工藝研發。今年年初以來，已陸續傳出英特爾將會尋求和臺積電、三星、IBM等合作共同研發2納米工藝。

IBM搶跑2納米制造工藝

IBM是先進工藝研發的佼佼者，它曾率先推出7納米、5納米乃至2納米工藝。2021年5月，IBM發布了全球首個2納米制造工藝，并在美國紐約州奧爾巴尼的工廠展示了2納米工藝生產的完整300mm晶圓。

據外媒此前報道，IBM已與三星、英特爾簽署了聯合開發協議。不過，該技術目前仍處在概念驗證階段，可能還需幾年才能投入市場。

據悉，IBM在實驗室研發上較強，而在規模量產上則不具備同等優勢。業界猜測，IBM與三星、英特爾等合作，或許是借助三星、英特爾的代工等優勢，推動2納米加速落地。

結語

目前業界在先進制程的競爭愈演愈烈，全球各頭部企業3納米制程還未正式量產，2納米制程競爭卻已逐漸白熱化。對于新技術的熱衷總會帶來驚喜，此番對于2納米的追逐是否會給業界帶來新的變革呢，我們拭目以待。?