從1971的10000nm制程到5nm，從5nm向3nm、2nm發展和演進，芯片制造領域制程工藝的角逐從來未曾停歇，到現在2nm芯片大戰已經全面打響。

先進制程工藝演進，逼近物理極限

制程，是指特定的半導體制造工藝及其設計規則。芯片工藝中的nm單位，用于衡量芯片制造工藝中的線寬尺寸，不同的制程意味著不同的電路特性，芯片工藝的數字越小，表示線寬尺寸越小，芯片制造工藝越先進。制程越小，器件尺寸才能更小，半導體集成度才能更高，也是區分不同半導體制造工藝換代的標志。

一般來說，制程節點越小意味著晶體管越小速度越快、能耗表現越好。從英特爾的第一顆CPU開始，芯片制程由10000nm開始以飛快的發展速度向更小的制程節點逼近，1977年芯片制程發展到3000nm，1987年發展到800nm。從1990年制程演進到600nm開始，先進制程的發展再一步提速，基本上每幾年就會躍升到下一個更先進的制程節點。

2020年，5nm制程芯片（蘋果A14）首次成功應用。而現在，隨著半導體技術的飛速發展，先進制程的角逐已經圍繞著5nm以下的工藝展開。隨著制程節點由5nm向3nm、2nm發展和演進，芯片制造的難度逐步逼近摩爾定律的物理極限，從制程進步中獲得芯片性能提升的難度和成本越來越高。

如今3nm戰場方興未艾，2nm的競爭已經全面打響。2nm芯片到底能帶來怎樣的提升呢？根據2021年IBM在實驗階段制成的2nm芯片，其大小只有150mm²，而這顆芯片內部每平方毫米有著3.3億個晶體管，整塊芯片中可以安裝500億個晶體管。根據IBM的評估，2nm技術相較于7nm技術，性能方面將得到45%的提升，在同等性能下功耗能夠減少75%。

先進制程給芯片帶來的性能提升是很明顯的，2nm芯片成功量產后無疑將再一次引發芯片行業的更新換代。不論是智能手機、電腦、可穿戴設備、還是自動駕駛、數據中心等等應用，這些領域一旦使用上2nm工藝的芯片，那么在性能方面將實現飛躍式發展，且能耗明顯下降。從更長遠的角度看，2nm后還有更極限的先進制程，1nm制程、0.2nm制程將進一步逼近物理極限。

2nm先進制程現狀與進展

高端芯片市場，從來不缺少競爭，5nm、3nm已經滿足不了頭部廠商對制程工藝的發展需求，2nm已經成為現在高端芯片制造商布局的重點。近日臺積電組建了2nm任務團沖刺2nm試產及量產，預計明年可實現風險性試產，2025年量產。此前臺積電中科2nm廠延期，臺積電直接將高雄廠切入2nm ，組建團隊沖刺量產也是看到了目前2nm在人工智能風口下的商機。蘋果及英偉達等芯片大廠都對臺積電2nm制程保持關注，此前黃仁勛曾表態，未來新一代服務器芯片將會全面采用臺積電2nm制程。

而其他競爭廠商也都于今年在2nm項目上摩拳擦掌。臺積電自然不會輕易讓出在2nm的話語權，目前臺積電2nm節點改用GAA納米片晶體管架構，在N2的良率和性能上都取得了“扎實的進展”，并預計2025年投入生產時，在相同功率下速度將比N3E提高15%，或者在相同速度下功耗最多可降低30%。如果進展順利，蘋果和英偉達將成為臺積電2nm的首批客戶。

三星同樣不甘示弱，在今年的第7屆三星晶圓代工論壇上，三星官宣將于2025年實現應用在移動領域2nm工藝的量產，于2026和2027分別擴展到HPC及汽車電子。這不是三星首次對外公布2nm計劃，此前三星半導體業務總裁Kyung Kye-hyun也曾公開表示，三星將在2nm工藝中趕超臺積電成為客戶的首選。三星將2nm工藝視為超越臺積電重返領先先進制程地位的關鍵。其中一個原因在于實現2nm芯片的GAA技術，三星積累的相當豐富。三星的3nm工藝上就已經采用了該技術，相比之下臺積電轉向GAA相對保守。更成熟的GAA技術，給了三星超越臺積電的信心，根據三星的評估，2nm工藝比目前的3nm工藝，面積將減少5%、性能提高12%、功效提高25%。除了這兩家在先進制程上常年占據頭部的廠商，英特爾在2nm戰場上同樣躍躍欲試，與ARM攜手研發能與臺積電、三星2nm制程相媲美的工藝。

根據相關消息，目前Intel 18A（1.8nm）和Intel 20A（2nm）制造工藝的開發已經完成，均計劃于2024年量產。在上市時間上，英特爾的18A和20A早于臺積電和三星的2nm量產時間，根據英特爾的說法，不僅在進度上會領先，18A工藝的技術水平也會超過臺積電和三星的2nm工藝。如果臺積電和三星研發進度不及預期，英特爾進度正常，那么實現超車奪取2nm技術龍頭的期望并不是不可能。除了這三雄爭霸，日本Rapidus也強勢加入2nm戰場，日本眾多頭部廠商合資的Rapidus正緊鑼密鼓攻克2nm制程，意圖在先進制程賽道上占得一席之地。

先進制程的角逐，2nm不會是終點

2nm芯片的大戰，將在2025年各家2nm芯片量產后進入白熱化。從技術儲備上來看，各家的量產實力都是毋庸置疑的，量產后的良率差異也只能到時見分曉。而先進制程上的競爭，并不會止步于2nm，在各家規劃的2nm量產后路線，都還有各自的下一步布局。比如背面供電技術，臺積電和三星均在制程路線上布局了該技術，該技術的應用將進一步提升功率和晶體管密度。除此之外，1.4nm工藝的研發甚至1.4nm以下更先進制程技術的研發，也已經出現在規劃上。巨頭們先進制程的拉鋸戰，終點不會在2nm上，巨頭們你來我往，在一個個節點的拉鋸戰上不斷探索著摩爾定律的極限。

2nm雖然將進一步革新芯片性能和功耗，但是其成本也是高昂的。相關數據顯示，3nm芯片晶圓的價格超過2萬美元/片，而2nm芯片晶圓的價格將會超過2.5萬美元/片。高昂的代工費最終會由終端的消費者買單，市場接受度如何還很難說。