台积电三星争夺2nm制程，国产芯片卡在7nm，差距真的有那么大吗？
TrendForce集邦咨询近日透露，台积电目前正在加紧研发2nm制程，预计2024年4月开始生产首片晶圆。
如果一切顺利，2nm工艺的量产将在2024年完成。
作为2nm工艺领导者的三星也将在2024年开始量产，两家半导体公司之间的半导体工艺大战已经开始。
台积电将其2nm工艺的样品测试结果交给了苹果和英伟达，三星也准备发布更便宜的产品。
如果不出意外的话，苹果仍将是首批台积电2nm芯片用户，而三星的2nm芯片产品仍由高通提供。
2纳米有多强大？
根据台积电的估计，将490亿个晶体管堆积在手掌大小的100平方毫米集成电路上是一个梦想。
在性能方面，2nm工艺比7nm工艺提高45%-50%，能耗降低75%。
另一家大公司IBM在2024年完成了2nm的研发，成为第一家拥有2nm芯片的公司。
IBM**，将有 3 个3300 万个晶体管集成在一块平方毫米晶圆中。 与7nm技术相比，效率可提高45%，能耗降低75%，预计到2024年实现量产。
虽然从数据上看，2nm工艺的性能并没有有很大的提升，但其中涉及的技术却成倍增长。 为了突破这一瓶颈，各大企业纷纷引进了一种新的生产工艺，那就是GAA。
GAA（GAA）是FinFET（FinFET）工艺的升级版，其主要特点是整个沟道被栅极包围，提高了操纵沟道的能力，从而减少了器件的载流子迁移，从而减少了器件的泄漏。
GAA按其结构可分为纳米线、纳米片、纳米环等形态。
台积电使用的纳米管、三星使用的“全能栅极”、英特尔使用的纳米线彼此之间没有太大区别，它们都以减少泄漏为目标。
到时候，哪种技术更稳定、更完善，才能从新技术中获得最大的收益。
2nm工艺的成本是多少？
既然技术方向已经确定，计划已经启动，只需要投入资金即可，一般来说，投入的资金越多，技术越好。
根据半导体研究公司 Semiengingering 的数据，28 纳米芯片的投资为 5130 万美元，16 纳米芯片的投资为 1 亿美元，7 纳米芯片的投资为 200 万美元97亿美元，5纳米芯片 542 亿美元，而 3nm 芯片高达 10 亿美元。
我们可以看到，从5nm到3nm的升级花费了将近五亿美元，而从3nm升级到2nm会发生什么？这个东西的研究预算估计是20亿美元。
你认为20亿美元很多，但这还不够。
大规模生产、2nm工厂的建设、新设备的引进，以及材料、人力和资源的消耗，都是一笔不小的开支。
例如，台积电位于美国亚利桑那州的芯片工厂，曾宣布将投资120亿美元建设5纳米芯片工厂，后来应美国要求将其增加到400亿美元，再建一家3纳米芯片工厂。
一家3nm芯片厂需要280亿美元的资金，而2nm芯片是什么概念？而且会越来越多。
此外，光刻设备将随着制造过程的不断重复而不断升级。
ASML表示，将在2024年建造10台下一代EUV光刻机，以满足光刻要求，英特尔已经订购了6台。
NA代表数值孔径，是光刻技术中的关键参数，也是影响光刻精度的主要因素，也是最能实现的关键技术。
5纳米以上以后，一般的EUV光刻已经不能满足需求，必须进行多次，不仅会增加生产成本，还会导致成品质量下降。
因此，高数值孔径已成为必须。
ASML的高NAEUV光刻机非常关键，其成本自然在上升，常规的EUV光刻机要1.5亿美元，而高NAEUV光刻机要3亿美元，甚至40亿美元。
这种类型的光刻机用于流水线，可以大大提高效率和良率，但在早期阶段，所需的仪器投资将呈指数级增长。
因此，2nm技术的研发只有台积电、三星、英特尔等国际大公司才能完成，而其他公司则拿不出这么大的成本。
2nm技术不再像你想象的那么简单，它是2nm。
国内半导体厂商已经进入2nm工艺，而国产半导体还在为7nm而苦苦挣扎，从时间上看，7nm、5nm、3nm、2nm，然后有四个时代。
但事实真的如此吗？
首先，让我们来看看什么是过程。
晶体管包括源极、漏极和栅极，处理过程是从源极到漏极的沟道宽度。
然而，在22nm之后，短沟槽效应变得更加明显，使其很难得到有效调节，因此开发了FinFET工艺。
这种方法可以在一定程度上抑制电子跃迁，但由于难以测量沟道的宽度，因此在加工过程中将其用作参考，以降低难度并便于观察。
换句话说，这个过程不是标准化的，它只能看作是一种近似。
而当芯片的性能提高到16nm时，芯片的性能就会变得非常糟糕。
说到3nm和2nm，就不再是体积问题，而是芯片数量的问题。
就连英特尔也不得不反驳台积电的说法，认为台积电的7nm制程技术与英特尔的10nm制程技术相比不算什么，根本无法比拟。
这就像卖一瓶葡萄酒，说它是 10 或 15 年的，但实际上是 10 或 15 年的这怎么可能？如果窖藏十年或十五年，怎么可能这么容易买到？
在此之前，国内一些芯片专家也持怀疑态度，认为芯片的快速制造过程很可能是一场闹剧。 自2024年以来，在晶圆代工厂老板台积电的带动下，芯片的迭代速度越来越快，但从用户体验来看，7nm及以上的工艺并没有太大的进展。
苹果的iPhone15Pro系列手机，其芯片是台积电的3nm工艺技术，和华为Mate60Pro在性能上有什么区别？不，你感觉不到。
台积电之所以如此积极推动制造工艺的迭代，是因为它本身就是一家半导体制造商，在这方面，其他制造商无法与之相比，因此它没有权利说“不”。 其次，这也是一个好处。
这就好比你用苹果，你用iPhone，你用iPhone，你会有一种优越感，但实际上，按照苹果挤牙膏的能力，iPhone15最多和iPhone14+差不多，等到下一代16个版本就变成了14+。
但是，如果您觉得自己很高兴并且乐于为这种不公平的交易付出代价，那么制造商就更愿意了。
7nm工艺不需要使用线圈。
7nm以下的工艺技术不再需要做任何事情。
iPhone15采用的是3nm工艺，但温度也太高了，最后，在无奈之下，系统只能更新，降低温度。
那么，这次系统更新了吗？还是芯片的频率降低了？我认为苹果应该知道这一点。
相比之下，华为Mate60在性能、流畅度、跑分方面都非常出色，没有明显的发热问题。 此外，还增加了北斗卫星通信、灵犀通信、超清**、超级充电、超长续航等功能。
新产品不仅仅是设备的更新，更是设备、材料、包装和设计的同步更新。
台积电目前的2nm芯片价格为每片25,000美元，比7nm芯片的10,000美元价格贵了15 次，但最终还是由用户来支付。
苹果手机，不是每个人都想买的，毕竟很多人都用过，而且也很好用。
同理，对于国产集成电路来说，不要盲目重复，不要夸大工艺，而应该立足实际，解决实际问题。
如果7纳米和5纳米可以完全解决国产芯片的问题，那么就没有必要用3纳米和2纳米来形容它们了。
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