台积电2nm制程开发进度一直备受瞩目,最新内部消息透露,其新竹宝山工厂与高雄工厂均已启动小规模评估 —— 其中宝山厂现阶段推测已有5000-10000片的月产能,高雄厂也已进机小量试产。尽管近期有关2nm工艺的数据泄露,台积电官方声明仍强调研发进度符合预期,未对具体数据进行评论。
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业内专家预测,随着两家工厂的2nm产线逐步上线,总产能有望达到每月50000片晶圆,预计将在2025年末实现每月80000片晶圆的产能。
台积电2nm工艺优势
台积电2nm首次引入全环绕栅极(GAA)纳米片晶体管,有助于调整通道宽度,平衡性能与能效。对比传统的FinFET晶体管,新工艺的纳米片晶体管可以在0.5-0.6V的低电压下,获得显著的能效提升,可以将频率提升大约20%,待机功耗降低大约75%。
在IEDM 2024大会上,台积电披露了N2 2nm工艺的关键技术细节和性能指标:对比3nm,晶体管密度增加15%,同等功耗下性能提升15%,同等性能下功耗降低24-35%。新工艺还增加了NanoFlex DTCO(设计技术联合优化),可以开发面积最小化、能效增强的更矮单元,或者性能最大化的更高单元。按照台积电的说法,28nm工艺以来,历经六代工艺改进,单位面积的能效比已经提升了超过140倍。
2024全年台积电营收为900.8亿美元,同比增长30.0%,全年净利润为364.8亿美元,同比增长31.1%。毛利率、营业利润率和净利润率分别为56.1%、45.7%和40.5%,较2023年均有个位数的上升。从制程分布看,第四季度3nm占整体晶圆收入26%,5nm占整体收入34%,7nm占整体收入14%,7nm及以下的制程收入占整体晶圆收入74%。
台积电一直在先进制程着力,“N2(2nm制程)预计在2025年下半年投产,N2P(2nm制程升级版)和A16(1.6nm制程)预计在2026年下半年投产。”台积电董事长兼首席执行官魏哲家在财报会上表示。
值得注意的是,2024年的资本开支为297.6亿美元,同比上涨0.7%。“每年的资本开支一直和公司未来前景强相关,更高的资本开支常常与更大的发展机遇相关联,未来几年我们将继续加大资本开支。”魏哲家表示,“2025年,台积电的资本开支为380亿美元至420亿美元之间,其中70%将投入先进制程的研发。”
对于台积电的未来,魏哲家曾公开表示,预计在未来五年内将实现稳定增长,并且2025年全年收入增长将达到20%。他强调,客户对2nm工艺的关注度超过了3nm工艺,表明2nm技术具有更广阔的市场前景,2nm工艺不仅有可能继承并超越3nm工艺的成功,还将进一步巩固台积电在全球半导体产业的领导地位。
台积电N2晶圆价格过高
由于没有其他代工厂能够与台积电的步伐相匹敌,因此大多数决心推出尖端芯片的厂商只能寻求其服务。制程技术演进至10nm后,晶圆报价增幅显著,达到6000美元;进入7nm、5nm制程世代后,价格破万。据称,N2晶圆每片的价格可能可能高达3万美元,与3nm晶圆的价格1.85-2万美元/片之间相比,这是一个巨大的上涨。
目前台积电最大的客户苹果已在其工厂预留了2nm芯片生产,而苹果对台积电2nm芯片的高生产成本和有限的制造能力感到担忧,已推迟使用台积电的2nm处理器芯片用于iPhone 17 Pro和iPhone 17 Pro Max,目前商用发布时间定于2026年。
但目前晶圆价格过高也引发了客户的担忧,台积电正在探索降低总成本的新方法,首先是推出名为「CyberShuttle」的服务:将允许苹果、高通等公司在同一测试晶圆上评估芯片,从而降低成本。该服务将于今年4月晚些时候启动,苹果预计将是第一个客户,其次是高通和联发科。
台积电清楚自身技术优势难被马上超越,2nm工艺性能、功耗、晶体管密度优势是吸引客户关键,但也意识到客户流失风险。除「CyberShuttle」服务,还加速内部成本优化流程、加大研发投入提升良率,以降低单位成本,同时与客户深度沟通,依客户需求定制芯片代工方案。