1.4nm芯片，2028年见！｜钛媒体AGI

钛媒体AGI2025-05-06

▎台积电、英特尔将激烈竞逐1.8nm芯片制造。WSTS预计，2025年全球芯片市场规模将达6970亿美元，增长11.2%；到2030年规模超1万亿美元，2035年超2.1万亿美元。作者｜林志佳编辑｜胡润峰本文首发于钛媒体APP继台积电公布1.8nm技术进展后，英特尔也更新Intel Foundry（英特尔代工厂）的技术路线图。近期在美国加州圣何塞举行的2025英特尔代工大会上，英特尔CEO陈立武（...

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SPR升级版则锁定2029年推出。陈立武这一公开表态，直接否认了英特尔在新CEO上台后可能出售芯片代工业务的市场传言。同时，这也意味着，2028年将是英特尔和台积电竞赛的一个新节点，全面竞逐1.8nm先进制程，反超频繁被曝出良率问题的三星。相较于英特尔、台积电、三星“群雄逐鹿”先进制程芯片，中芯、华虹等国产芯片产业链则大部分做28nm及以上成熟工艺，少量产线做16/12nm等。据IDC估算，到2025年，中国成熟制程芯片产能将占全球市场约28%，国际半导体产业协会（SEMI）进一步预测称，到2027年这一数字可能会攀升至39%。那么，中国是否需要像台积电、英特尔一样追逐先进制程？清华大学教授、中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军曾直言，伴随着外部禁止中国进行先进制程芯片研发，中国所能使用的制造技术不再像之前那样丰富，如今，中国芯片产业需要在技术创新上更为关注不依赖先进工艺的设计技术，包括架构的创新、微系统集成等。芯片企业需摒弃“路径依赖”，打造中国自己的产品技术体系，否则将永远无法摆脱跟在别人后面亦步亦趋的被动局面。后摩尔定律时代芯片研发成本超52亿但PPA增速仅30%左右一款芯片的研发投入需要多少钱？国际商业战略公司 (IBS) 首席执行官Handel Jones曾表示，设计28nm芯片的平均成本为4000万美元；而7nm芯片的成本高达2.17亿美元，5nm为4.16亿美元，3nm更是将耗资高达5.9亿美元。另据多个公开数据显示，预计3nm芯片整体设计和开发费用可能接近10亿美元（约合人民币72亿元）；而2nm制程芯片整体研发费用预估超过7.25亿美元（约合人民币52.7亿元），或将高于3nm芯片设计成本，原因主要体现在晶圆代工成本、研发投入、设备采购（尤其是EUV光刻机）和良率等多个方面。尽管随着制程不断往1nm方向发展，研发芯片成本指数级上升，但性能、功耗、面积（PPA）三大芯片指标增长速度却没有那么明显。例如，高通最新发布基于4nm制程的第四代骁龙8s，相比之前高通骁龙产品，通用计算（CPU）性能仅提升31%；加入AI 和光追之后，GPU性能提升49%、能耗提升39%。更不用说采用最新制程和Chiplet技术的英特尔酷睿Ultra7 165H，相比前代10nm制程的酷睿i7-1370P，每瓦性能仅增长8%左右。显然，相对于成本，制程并未给芯片性能（尤其是CPU）层面带来多大提升。我们也可以看到，英伟达CEO黄仁勋开始放大模型Token需求的激增从而体现最新B200对于AI芯片市场重要性。一位半导体行业人士在私下和钛媒体AGI交流时也提到，国内不做先进制程是明智的，本身到12nm之后，制程对于性能提升已经没有那么明显了。所以，追赶到1.8nm制程阶段，为了更大提升芯片PPA，英特尔、台积电都拿出了新的技术方案。其中，英特尔为了削减成本，取消了20A节点的量产，而是直接启用Intel 18A（1.8nm等效），这是业界首个同时采用PowerVia 背面供电网络 （BSPDN）和RibbonFET GAA晶体管的产品化节点，进入大批量生产 (HVM) 的时间与台积电的竞争对手2nm N2节点大致相同。其中，PowerVia在芯片背面提供优化的电源布线，以提高性能和晶体管密度，可将ISO功耗效能提高4%，将标准单元利用率提升5%~10%；RibbonFET 还通过使用完全被栅极包围的四个垂直纳米片，在更小的面积内提供更高的晶体管密度和更快的开关速度。目前，英特尔18A工艺节点已进入风险生产阶段，英特尔亚利桑那州Fab 52工厂已成功完成Intel 18A的流片，首批小批量生产已正式启动，大批量生产计划于年底启动。英特尔透露，英特尔18A预计将于2025年下半年量产，以支持英特尔年底前推出首款Panther Lake SKU，更多SKU将于2026年上半年推出。Tomshardware分析认为，总体来看，尽管台积电在密度（大概还有成本）方面仍占据优势，但英特尔的节点比台积电更快、功耗更低，而具体这些区别可能会因不同芯片设计中的具体实现而异。Intel 14A是继18A之后的下一代产品，目前已在研发中，并计划于2027年进行风险生产。如果一切顺利，14A将成为业界首个采用高数值孔径EUV（High-NA EUV）光刻技术的节点，而台积电A14（1.4nm）并未采用高数值孔径EUV光刻技术。具体来说，英特尔14A将采用其PowerVia背面供电技术的第二代版本。新的 PowerDirect 方案是一种更先进、更复杂的方案，它通过专门的触点将电源直接传输到每个晶体管的源极和漏极，从而最大限度地降低电阻并提高电源效率。与英特尔目前PowerVia方案相比连接会更直接、更高效。此外，英特尔已经与其主要的 14A 工艺节点客户共享了工艺设计套件 (PDK) 的早期版本，该套件包含一套数据、文档和设计规则，可用于设计和验证芯片。据英特尔披露，14A节点的晶体管密度比18A节点提高了1.3倍；性能功耗比将比18A节点提升15%-20%；相同性能下功耗比18A降低25%-35%。英特尔表示，已有多家客户表示有意使用Intel 14A工艺制造芯片。此外，包括全球三大EDA巨头新思科技（Synopsys）、Cadence、西门子EDA在内，英特尔代工的生态系统合作伙伴为Intel 18A提供了EDA支持、参考流程和知识产权（IP）许可，使客户可基于该节点开始产品设计。相比之下，台积电的N2（2nm）节点不包含背面供电；然而，A16将采用直接接触式背面供电网络，称为超级电源轨 (SPR)，A16本质上是N2P节点的衍生产品，并带有SPR技术，A16节点预计将于2026年底投入生产。近期在北美技术研讨会上，台积电首次推出全新逻辑工艺、特殊工艺、先进封装和3D芯片堆叠技术。其中，SoW-X技术可构建晶圆级大小的系统，能将至少16个大型计算芯片、内存芯片、快速光互连和新技术整合在基板上，为芯片提供数千瓦的功率，计算能力有望达到现有CoWoS解决方案的40倍；台积电紧凑型通用光子引擎（COUPE）的硅光子集成、用于HBM4的N12和N3逻辑基片，以及用于AI的全新集成电压调节器（IVR），与电路板上单独的电源管理芯片相比，其垂直功率密度提高了5倍。台积电透露，新A14工艺将采用第二代GAAFET nanosheet晶体管，并将NanoFlex标准单元架构升级为NanoFlex Pro设计技术协同优化（DTCO）技术，提供更高的性能、能效和设计灵活性。与N2相比，A14将在相同功耗下速度提升15%，或在相同速度下功耗降低30%，同时逻辑密度将提升20%以上，将于2028年投入生产，首个版本没有背面供电。随着AI芯片性能需求增加，作为台积电客户之一，英伟达目前的旗舰GPU由两颗芯片拼接而成，预计2027年推出的Rubin Ultra GPU由4颗台积电制造的AI芯片拼接而成。总体来看，台积电依然在按计划布局先进制程节点，包括苹果、英伟达最新2nm产品预计将在今年大规模量产；而英特尔属于“改革派”，陈立武上任后进行裁员优化、往先进制程节点全力推进，并致力于提升客户效率，增加一些KA大客户解决英特尔代工问题。根据英特尔财报显示，Intel Foundry一季度收入47亿美元，同比增长7%。谈到Foundry业务规划，陈立武表示，“我认为我们的首要任务是为英特尔代工给我们的内部客户使用Panther Lake，下一步是与我们的客户建立信任，以确保我们在这方面非常稳健。”陈立武在今年4月全员信中强调，当前是成败攸关的时刻，公司将推进扁平化高管团队（ET）架构只是第一步，下一步是推动整个公司更加简化、高效、协作。英特尔曾被广泛视为全球最具创新力的公司，只要推动必要的变革，就没有理由无法重回巅峰。“我知道这需要承受很大的压力，但是我们处于落后的局面，我们需要团结一心，尽可能地争取胜利。”陈立武称。目前来看，英特尔18A、14A工艺节点的开发也进展顺利，尤其将推出支持芯片堆叠的18A-PT先进技术，将有助于英特尔进一步提升对潜在代工客户的吸引力。但是，此次我们尚未听到有关英特尔10A（1nm）、Intel 3工艺节点计划的任何新细节，预计将于2027年开始研发。芯片制造的全球化“破灭”台积电已向美国投资2000亿美元目前在芯片制造端，无论是英特尔，还是台积电，在全球新建晶圆代工厂成为最重要的任务之一。据英特尔披露，2021-2024年的过去四年间，英特尔已投资（Intel Foundry Capex）近900亿美元，其中有近20%的投资用于增强前端和后端技术竞争力，80%（约合720亿美元）主要用于扩大全球工厂的产能和能力，如购买新设备、建厂等。台积电创始人张忠谋曾表示，中美芯片战争的背景下，半导体全球化已死。半导体自由贸易，特别是最先进的半导体自由贸易已经消亡。随着前两年爆发的全球芯片短缺危机，加上非全球化浪潮，台积电、英特尔都开始新建芯片制造工厂，以实现本土生产本土销售。今年3月，台积电宣布计划将在美国的投资扩大至1650亿美元，将其在美国先进半导体制造领域的投资额再增加1000亿美元。此次扩产计划包括新建三座制造工厂、两座先进封装工厂和一个大型研发团队中心。台积电预计，本项扩大投资可在未来四年带来40000个营建工作机会，并在芯片制造和研发高科技领域创造数以万计的高薪工作机会，未来十年将在美推动超过2000亿美元的间接经济产出。特朗普表示，台积电在美国的投资已经增至2000亿美元，而这是其第二任期内美国多个重大科技投资之一。据美国商务部预测，到2030年，美国将能生产全球约20%的先进芯片，而过去美国先进芯片的产能几乎为零。英特尔则没那么好运，其在波兰和德国工厂建设已经暂停。早在2023年6月19日，英特尔和德国联邦政府签署了一份修订后的投资意向书，英特尔计划在德国萨克森-安哈尔特州首府马格德堡投资超过300亿欧元，建造两座埃米级晶圆厂，计划2027年生产1.8nm以下先进制程。德国政府预计将提供100亿欧元的补贴。2024年9月，英特尔宣布一系列成本削减计划，其中就包括将位于德国萨克森马格德堡的Fab 29晶圆厂建设计划推迟两年。而近期，英特尔已经将该收购的土地恢复农业工作。台积电也在年报中表示，自台积电在亚利桑那州设厂后，2021年、2022年与2023年分别亏损48.1亿元新台币、94.3亿元新台币与109.24亿元新台币。2024年第四季度开始量产之前，该工厂在过去四年间已累亏逾394亿元新台币，成为台积电“最烧钱的海外厂区”。根据麦肯锡分析，考虑到补贴因素，在美国建造的标准成熟逻辑晶圆厂的建设成本将比亚洲类似设施高出约 10%，运营成本则高出高达35%；由于欧洲的能源成本较高，但劳动力成本较低，因此其运营成本与美国大致相当。麦肯锡认为，背后主要有五个原因，包括资本和运营成本的基本动态、不断增长的材料需求、原材料和封装的海外集中、物流和处理问题以及人才短缺等。其中，劳动力成本的增加提高了晶圆厂运营成本，直接劳动力占美国晶圆厂总成本的约30%，维护费用占整体晶圆厂成本的20%，美国劳动力成本是亚洲的两到四倍，尤其芯片制造大部分依赖于超过 75%的高利用率来实现经济效益。据市场分析机构Semiconductor Intelligence数据显示，2024年，全球半导体业资本支出1550亿美元，较2023年的1680亿美元减少5%，预估2025年，全球半导体业资本支出将年增3%，达到1600亿美元，主要受益于台积电和美光的资本支出增加。其中，台积电2025年资本支出达380亿美元至420亿美元，同比增长30%以上，预计2025年人工智能相关收入将实现翻倍增长；而美光预估，在截至8月的2025财年资本支出将年增73%，达140亿美元。若扣除台积电与美光，2025年全球半导体业资本支出将比2024年减少120亿美元，换算年减10%。前不久SEMICON China展会上，SEMI预计，到2025年，全球半导体设备投资规模将达1215亿美元，2026年进一步增长至1394亿美元。从现在开始到2027年，预计将有105家新建晶圆厂投产，其中亚洲地区有75家，届时晶圆厂设备（WFE）规模增长至1220亿元以上。“未来世界会不会形成中美各自领导的（芯片）技术体系，好像听着有道理，但是从产业发展角度来看，真要发生这种状况的话，恐怕是一个巨大的悲哀，可能是一个几败俱伤的结果。”魏少军认为，当前新的环境下，中国芯片半导体产业还是要坚定信心，保持发展定力。台积电业务开发资深副总裁张晓强透露，随着AI快速发展，他预期全球半导体产业年产值将能够在2030年前突破1万亿美元，AI数据服务器和AI手机需求更多，但面对美国近期加征关税、AI泡沫化等疑虑，投资人仍须谨慎观察。展望2025年，WSTS预测，全球半导体市场预计保持11.2%的增速，达6970亿美元。SEMI称，预计到2026年，AI 将带动全球芯片制造投资再增长18%，从而推动2030年全球半导体产业增长至1万亿美元，2035年预计超2.1万亿美元。麦肯锡称，到2030年，全球半导体公司将投资约1万亿美元用于新建晶圆厂。（本文首发于钛媒体App）万水千山总是情，点个在看行不行","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"newsSizeData":{"likeSize":0,"commentSize":0,"repostSize":0,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko; compatible; ClaudeBot/1.0; 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