2nm成本太高：台积电豪赌，苹果观望

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苹果的 M4 芯片于今年 4 月随 OLED iPad Pro 机型发布而亮相，该公司最近逐步推出了该芯片组的M4 Pro 和 M4 Max版本。M4 Pro 和 M4 Max 的性能比 M3 芯片有了显著提升，这让我们不禁要问，M5 芯片的性能能有怎样的提升呢？苹果目前已向台积电订购了 M5 芯片，以赶上 2025 年的生产计划。

据The Elec报道，苹果已向台积电订购了用于 iPad Pro 和 Mac 的 M5 芯片，该芯片将提供增强的计算和图形性能。M5 芯片预计将采用增强的 ARM 架构，并将采用台积电先进的 3nm 工艺技术制造。该公司目前的 M4 芯片也采用 3nm 工艺制造，但即将推出的变体将带来额外的性能提升。

苹果放弃了 M5 芯片的 2nm 技术，可能是出于成本原因，并将等待一年左右的时间，将其用于 iPhone、iPad 和 Mac 的 M 和 A 系列芯片。不过，这并不一定意味着 M5 芯片在性能方面不会比现有的 M4 芯片有所升级，该公司将使用台积电的集成芯片系统技术或 SoIC 实现这一壮举。

苹果已深化与台积电的合作，以开发下一代混合 SoIC 封装，该封装采用热塑性碳纤维复合成型技术。与传统的 2D 设计相比，这种3D 芯片堆叠方法将使芯片改善热管理并最大限度地减少漏电。据称，新芯片早在 7 月份就已进入小规模试产阶段，如果没有技术问题，供应商将进入下一阶段。

苹果公司渴望从明年开始将 M5 芯片引入 iPad 和 Mac，正如前文所述，这些芯片将在提高能效的同时大幅提升性能。这些芯片将于 2025 年下半年进入量产阶段，这意味着该公司可以跳过春季的 iPad Pro 升级，将升级时间推迟到明年晚些时候或 2026 年春季。

MacBook Pro 机型可能是首批搭载 Apple M5 芯片的设备，而 M5 MacBook Air 机型则计划于 2026 年春季推出。M5 iPad Pro 机型有可能与 M5 MacBook Pro 机型一起推出，但最终决定权在 Apple 手中，因此请务必谨慎对待此消息。

台积电押注 2025 年实现 2nm 工艺

去几周，台积电雄心勃勃的 2nm 制造工艺路线图引起了广泛关注。这家芯片制造商将于 2025 年开始大规模生产其 2nm 工艺节点。

在一片喧嚣和猜测中，目前尚不清楚 2nm 何时才能真正开始投产。由于地缘政治、地理位置和时间表等问题备受关注，台积电声称明年将启动 2nm 晶圆生产线的说法究竟有多大根据？

根据路线图和台积电网站上的 2nm 逻辑部分，这一新级别和全新节点计划将引入一些关键技术。我们谈论的是全栅 晶体管架构和背面供电网络。这些技术有什么好处？据称，它们比 N3 节点上的架构具有更好的性能和更高的功率效率。

GAA 晶体管技术的加入标志着 FinFET 设计从 22nm 开始逐渐被主流工艺节点所取代。虽然 GAA 提供了更好的静电控制和功率效率，但它也存在一些挑战。大规模制造纳米片或纳米线结构就像蒙着眼睛穿针引线；这是一个高度复杂的过程，作为一个先进的节点，它带来了将缺陷保持在绝对最低限度的额外压力。

但这还没完，因为台积电计划将 GAA 与背面供电相结合，这是一种奇特的说法，即电源线将布线在晶体管下方，而不是上方。这是一个聪明而复杂的设计，为顶部的信号释放了空间，但实现它并非易事。那么，这一切的现实是什么？好吧，将这两项创新结合起来应该会让台积电的工程师和晶圆厂的事情变得更加复杂。作为参考，台积电实际上决定不在其 2nm 的 N2P 节点中包含 BSPD，但它将通过其 A16 节点亮相。

那么，让我们来谈谈光刻技术吧，因为如果不提及对制造至关重要的极紫外 工具，任何关于 2nm 的讨论都是不完整的。台积电已表示，其最初的 2nm 生产不会依赖高 NA EUV(下一代 EUV 光刻技术)，这真的很幸运，因为这种昂贵的机器每台售价约 3.7 亿美元，实际上还不存在任何有意义的数量。

事实上，尽管 ASML 通常不会对其客户和订单发表评论，但迄今为止似乎已发货并确认的唯一两台High NA EUV 机器都已交付给英特尔；据报道，台积电预计将在 2024 年底前交付一台。荷兰公司、光刻工具领域的全球领导者 ASML 负责这些机器，距离提高产量以满足需求还有数年时间。目前，估计每年能够生产五到六台High NA EUV 设备，因此可能还会有几台机器。

通过在初始生产过程中跳过High NA EUV，台积电避免了一个眼前的麻烦，但这也意味着早期的 2nm 工艺可能缺乏其路线图中所宣传的全部性能和效率改进。如果台积电确实如其所说，在 2025 年全面投产 2nm，那么它可能保持头条新闻的完整性，但背后的故事看起来确实有点不靠谱。

因此，除了上述因素之外，还有政治方面以及政府监管通常带来的障碍。台湾经济事务部长郭明确表示，台积电最先进的节点在可预见的未来将留在本土。这就是“你不能拥有它，因为它属于我们”的废话让事情变得有点模糊的地方。作为台积电目前正在美国亚利桑那州建设的 Fab 21 的一部分，根据台积电计划建设的三座晶圆厂中的两座将使用 2nm 节点进行生产。

台湾政府可能会跺脚，声称无意让芯片制造的瑰宝离开台湾，至少在新工艺取代它之前不会。如果从字面上理解，它可能会阻止台积电亚利桑那州的晶圆厂推出 2nm 工艺，直到 2027 年左右。

然而，台积电位于亚利桑那州的 Fab 21 的第二座晶圆厂预计要到 2028 年才能完工，该厂计划将 2nm 生产带入美国本土。此外，这三座晶圆厂中的第三座晶圆厂也计划用于先进的 2nm 芯片生产，预计要到本世纪末才能完工。这使得郭对《台北时报》的大胆声明毫无意义。

事实上，郭在接受台湾媒体采访时也表示，“虽然台积电未来计划在海外生产2纳米芯片，但其核心技术仍将留在台湾。”尽管郭和台积电都没有定义2纳米的“核心”技术是什么，但如果从字里行间来看，这很可能意味着所有的研发、GAA晶体管、背面供电，甚至包括光罩制作技术和2纳米专有设备配置等，都将留在台湾。

这样的声明无疑是台湾的一项战略举措，但它给台积电带来了重大的物流挑战。将生产集中在“本土”对扩大台湾有限的工程人才和管理巨额建设费用构成了挑战。对于一家已经面临成本上升和制造能力需求不断增长的公司来说，当前的政治形势似乎并没有给台积电带来他们所希望的灵活性。

虽然 2nm 不是与美国政府及其 CHIPS 法案达成的明确协议的一部分，但台积电在亚利桑那州 Fab 21 综合体投资 66 亿美元建设三座晶圆厂，感觉像是地缘政治的一次尝试。当然，从长远来看，这可能有助于巩固美国半导体行业的供应链。这提醒我们，即使投入数十亿美元来完成某件事，制造芯片，尤其是先进制造，时机和地点同样重要。

台积电 2025 年实现 2nm 量产的目标听起来很大胆，因为确实如此。即使不考虑上述任何因素，这家公司也曾多次推迟推出 3nm 工艺，直到去年才最终进入大批量生产。而且 3nm 甚至没有 2nm 那么大的飞跃，因为 2nm 增加了 GAA 和背面供电承诺的复杂性。

英特尔和三星很难树立更好的榜样，因为英特尔的 18A 工艺一再推迟，而三星仍在解决其基于 GAA 的节点问题。值得注意的是，似乎没有一家半导体行业的大公司能够顺利到达 2nm 的终点线。

台积电关于 2nm 的宣称通常被我们视为典型的行业吹嘘。这家芯片制造商最终将实现其路线图，但它能否在 2025 年之前实现则完全是另一回事。实现这一时间表意味着要克服设计、制造和供应链管理方面的一些挑战。嘿，台积电有可能成功。毕竟，它经常能做到，这也是他们仍然在处理器制造领域保持领先地位的原因之一。

在一个我们经常看到雄心壮志超过现实的行业中，这感觉就像是另一个我们眼见为实的案例。台积电，2nm，2025 年量产——值得关注，但我们还是等到晶圆真正下线后再揭晓吧。

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