【头条】展望2025:2nm关键一战,近了!

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1.展望2025:2nm关键一战,近了!

2.Tower:积极迎接人工智能“芯”机遇,助力产业打造极致化AI体验

3.消息称明年苹果iPhone将使用自研蓝牙和Wi-Fi芯片 逐步取代博通部件

4.三星将为新款Galaxy Z Flip量产自研处理器Exynos 2500

5.中美续签两国政府科学技术合作协定

6.台积电首家日本晶圆厂有望年底前量产

7.传苹果2025年将首次在印度生产AirPods

8.ST、恩智浦、英飞凌陆续宣布在华生产芯片


1.展望2025:2nm关键一战,近了!

2024年初,研究机构普遍预计谷底已过,市场将迎来增长,整体规模将增至6000亿美元以上。现实情况略有偏差,市场确实实现了超过6000亿美元的增长,但这主要表现为人工智能对半导体产品需求的拉动,而传统的消费电子、智能手机、汽车等需求仍然不足。反映到供应链上就表现为,先进制程供不应求,成熟制程面临过剩,使得市场的增长只惠及到了少数芯片大厂,多数中小企业依然在与弱市、库存做斗争。

预计2025年,芯片制造领域的表现仍将呈现两极分化,近来不断有关于争夺台积电5nm/4nm与3nm产能的消息传出,就证明了这一点。而2025年芯片制造领域最受关注的可能就是2nm工艺的量产,以及围绕于此的芯片制造大厂间的角力。

2025年大厂角力2nm

2nm是半导体制造领域一次重大的工艺节点演进。三大芯片制造厂均选择在这一节点上引入了GAA(全环绕栅极)架构。相比传统的FinFET架构,GAA通过全方位包裹晶体管的栅极,实现了对电流的更精确控制,同时允许在相同的芯片面积内集成更多的晶体管,从而提升了芯片的密度和性能。这对于需要高性能、低功耗的应用场景尤为重要。

目前,全球芯片制造大厂台积电、英特尔、三星均将2nm工艺节点的量产时间放在2025年。按照台积电的规划,2nm芯片将于2025年量产,A16(1.6nm)工艺将于2026年推出。有消息称,目前台积电的试产良率已超过60%。产能方面,台积电在高雄楠梓科学园区兴建的2nm晶圆一厂和晶圆二厂,预计分别于2025年第一季度和第三季度投产。市场方面,业界对2nm表现出旺盛需求。苹果有望成为首批客户,iPhone 18 Pro的A20 Pro处理器将采用台积电2nm制程生产。英特尔、AMD、高通、联发科等也有意加快导入速度。

英特尔也宣布,Intel 18A将于2025年开始量产,AI PC客户端处理器Panther Lake和服务器处理器Clearwater Forest都将采用Intel 18A工艺。另有采用Intel 18A的首家外部客户(外界猜测为博通)也将在2025年上半年完成流片。三星电子也在加快建设用于量产2nm工艺的生产设施。据报道,相关设备已引入位于三星华城工厂的“S3”代工线。三星的计划是到2025年第一季度安装一条月产能为7000片晶圆的生产线。三星还计划在平泽二厂的“S5”安装一条1.4nm生产线,到2027年大规模生产1.4nm,以追赶台积电。

英特尔押注Intel 18A工艺,这是其在半导体制造领域与台积电角力,重新争夺先进工艺话语权的关键一战。此前英特尔制定了雄心勃勃的“五年,四个节点(5Y4N)”路线图,Intel 18A是其中最先进的节点,也是英特尔的倾心之作,被寄予厚望。英特尔在Intel 18A工艺中引入了RibbonFET全环绕栅极晶体管架构和PowerVia背面供电技术。PowerVia技术将电源线移动到晶圆背面,优化了信号路由,进一步降低了电阻,提高了能效。许多分析师认为其能够与台积电的先进工艺相抗衡,甚至有可能在市场上实现反超。

在这场技术角力中,英特尔的成败不仅关系到自身的未来发展,也将对整个半导体的产业格局产生影响。如果英特尔能够成功实现Intel 18A工艺的商用化,并借此夺回先进工艺的话语权,那么它将有望在全球半导体市场中重新占据一席之地,并开启一个全新的AI计算时代。

对台积电来说,这也是守住领先地位的关键一仗。如前所述,2nm在架构上的创新,晶体管密度的极大提升,是对材料科学、光刻技术、良率控制等多方面综合能力的极限考验。直接关系到台积电能否继续保持其在高端芯片制造领域的霸主地位。

为埃米时代布局

芯片大厂同时也在布局2nm之后的下一代CFET架构工艺技术。在近日召开的IEDM 2024(2024年IEEE国际电子器件会议)上,英特尔代工展示了栅极长度为6纳米的硅基RibbonFET CMOS晶体管,大幅缩短了栅极长度和减少沟道厚度,同时大幅抑制短沟道效应,持续缩短栅极长度是摩尔定律演进的一个关键指标。此外,英特尔代工还展示了减成法钌互连技术、选择性层转移、2D GAA晶体管的栅氧化层等新的技术进展。这些技术将从材料、异构集成等方面促进晶体管和互连微缩技术的突破。

台积电发表了《首次演示48nm栅极间距单片CFET反相器,面向未来逻辑技术扩展》的论文,介绍了在48nm栅极间距上制造的全功能单片CFET反相器的性能。CFET被认为是GAA之后的新一代晶体管架构。

IMEC发表《双排CFET:面积高效A7技术节点的设计技术协同优化》的研究,介绍了在z方向和x-y平面上继续将CFET扩展到更高的尺寸方面取得的进展。IMEC指出,双列CFET架构的主要好处在于简化制程和大幅减少逻辑元件和SRAM的面积。根据DTCO的研究,与传统的单列 CFET 相比,新架构能让标准单元高度从4轨降到3.5轨。A7或7埃米技术节点预计将遵循1nm(A10)节点技术。IMEC的路线图曾计划让CFET在2032年左右进入A5(0.5nm)节点的主流生产。

IBM和三星也参与了CFET探索,论文《面向未来逻辑技术的具有阶梯式通道的单片堆叠FET》,提出了阶梯式结构的概念,其中底部FET通道比上方的通道更宽。这样做的好处是堆叠高度降低,高纵横比工艺带来的挑战更少。论文还讨论了顶部-底部通道中间介电隔离、顶部-底部源极/漏极隔离和双功函数金属。

先进封装热点技术不断

芯片制造大厂对先进封装的关注度也在提升。在研究机构TechInsights对2025年的展望中,列举了中介层、芯粒(Chiplet)、面板级封装、硅光子、玻璃基板等热点技术。TechInsights表示,先进封装将继续影响半导体设计和制造工艺,有助于在降低成本的同时优化功耗、性能和面积(PPAC)。

人工智能的采用带动了高性能处理器与HBM封装的需求,进而增加了对硅中介层的需求。目前中介层是高性能封装的首选方法。台积电在11月举办的欧洲开放创新平台(OIP)论坛上宣布,有望在2027年认证其超大版本的CoWoS封装技术。该技术将提供高达9个掩模尺寸的中介层尺寸和12个HBM4内存堆栈,推进人工智能和HPC芯片的设计。

芯粒技术方面,英特尔代工在IEDM 2024上展示了选择性层转移技术。这是一种异构集成解决方案,能够以更高的灵活性集成超薄芯粒,与传统的芯片到晶圆键合(chip-to-wafer bonding)技术相比,选择性层转移让芯片的尺寸能够变得更小,纵横比变得更高。这项技术还带来了更高的功能密度,并可结合混合键合(hybrid bonding)或融合键合(fusion bonding)工艺,提供更灵活且成本效益更高的解决方案,封装来自不同晶圆的芯粒,为AI应用提供了一种更高效、更灵活的架构。

硅光/CPO共封装的进展也值得关注。台积电在IEDM 2024上发表的论文展示了硅光CPO集成技术的进展,介绍了一种用于宽带光引擎应用的EIC/PIC Chiplet集成的技术。新工艺流程实现了多行集成。与传统的宽带端面耦合器(EC)不同,当每行集成40到80根光纤时,该解决方案不受边缘翘曲问题的影响。

面板级封装方面,台积电预计将于2027年开始生产。英伟达和三星等公司已采用FO-PLP技术。不过FO-PLP仍面临面板翘曲、均匀性、成本及良率等挑战,其广泛的市场应用仍待时日。

至于玻璃基板的研发,英特尔、AMD、三星、SK海力士等公司均在推动。英特尔是最早行动的公司之一,计划在2026年大规模量产玻璃基板,并已在美国亚利桑那州设立专门研究机构。AMD跟进这一行业趋势,计划最早于2025年开发出采用玻璃基板的芯片,目前已开始对供应商提供的玻璃基板样品进行测试。三星电机也已启动玻璃基板研发及生产,测试产线预计将于2025年建成。SK海力士通过其美国子公司Absolics在佐治亚州投资3亿美元开发专用生产设施,计划在2025年实现量产原型基板。

2.Tower:积极迎接人工智能“芯”机遇,助力产业打造极致化AI体验

12月11-12日,“上海集成电路2024年度产业发展论坛暨第三十届集成电路设计业展览会”(ICCAD-Expo 2024)在上海世博展览馆正式拉开帷幕。在11日的高峰论坛中,Tower Semiconductor中国区副总经理谢宛玲带来了题为《走入AI-Tower的Sipho、微显示和电源管理解决方案》的主题演讲,主要分享了面向人工智能应用的新一代芯片制造能力及解决方案。

众所周知,AI在大数据分析应用中,需要大量的数据,尤其是在训练复杂的AI模型时,更是需要经过大量的数据来进行计算和分析。

基于大数据的AI应用由此衍生出两大问题,一个是为了支持AI训练,数据中心的规模在不断扩大,计算能力也在不断提升,需要高速光模块来确保各种服务器节点的数据运行效率。二是AI平台往往采取分布式架设,需要在不同地理位置的数据中心之间快速进行数据交换,这就需要光模块的支持。

谢宛玲指出,光模块在高速数据传输和数据交换中起着至关重要的作用。Light Counting最新报告指出,预计2023年-2028年全球收发器市场将以15%的年复合增长率增长,其中面向数据中心和人工智能>200G的高速光收发器年复合增速达37%。

而光模块在整个数据交互过程中,所用到的各种关键器件,如光电二极管、激光二极管、调制器等,可以通过超高的微波工艺来进行芯片生产制造。

报告中,谢宛玲分享了Tower位于美国、以色列、日本等地的先进晶圆制造厂对光模块所需的先进芯片的制造能力及支持能力,其进一步称,“对市场非常关注的芯片制造工艺及良率稳定性问题,Tower采用Sipho技术(PH18工艺平台),具有丰富的O波段、C波段生产经验,对400G、800G芯片产品可以做到稳定量产。”

据介绍,Sipho技术还提供PH18DA工艺,支持异构集成的氯化铟激光器、电吸收调制器等特色芯片的制造能力。Sipho技术除了能够满足AI市场对高性能芯片的制造需求,也为量子计算机、激光雷达、生物传感器等领域提供芯片制造支持。

在先进制造工艺的基础上,AI应用所需的超强计算能力,还要求配套的电源管理芯片能够实现智能的电源调节分配及动态的电压调整能力,谢宛玲表示,“只有实时调整功耗,才能降低不必要的能源浪费;同时,电压和频率的动态调整,也能够帮助提升整个AI系统的计算性能,确保系统在不同负载下能够实现最佳的功率效率。”

谢宛玲同时介绍了Tower对高低压电源管理芯片的制造工艺选择,以及面向消费级、工规级、车规级等不同等级的支持能力,而基于Tower的芯片制造工艺,还有利于客户的成本控制。

除了满足AI的高效数据传输和低功耗控制需求,Tower的服务同时延伸至AI显示设备上,让人们可以更好地参与及体验AI对生活带来的变化。

针对不同的AI显示场景,Tower的工艺平台通过不同的指标因素和侧重点来满足需求。由于AI芯片尺寸较小,对制造良率敏感,对此,Tower通常采用双芯片方案,即将面板和驱动IC分别制造,再通过封装实现一体化集成。

“不管是哪个工艺平台,对芯片制造工艺要求都非常严苛,这就要求我们的平台认定等级要达到微安级,满足用户的极致化控制体验。”谢宛玲介绍道。

3.消息称明年苹果iPhone将使用自研蓝牙和Wi-Fi芯片 逐步取代博通部件

据报道,知情人士称,苹果公司计划从明年开始为其设备切换到自主研发的蓝牙和Wi-Fi连接芯片,这一举措将逐步淘汰目前由博通公司供应的部分部件。

知情人士表示,苹果这款芯片代号为“Proxima”,该芯片已经研发数年,预计将在2025年生产的首批iPhone和智能家居设备中投入使用。

报道补充称,苹果公司自主研发的芯片将由台积电生产。

在6月的年度开发者大会上,苹果表示计划使用自家服务器芯片来助力其设备上的人工智能(AI)功能。

报道指出,这与苹果从高通公司(Qualcomm)蜂窝调制解调器转向自主研发的举措不同,但这两部分最终将协同工作。

此前有消息称,苹果正在与博通合作开发其首款服务器芯片,该芯片内部代号为“Baltra”,专为人工智能处理而设计。

苹果公司和其他一些大型科技公司发现,尽管他们努力自主研发芯片以支持计算密集型的人工智能服务,但很难减少对英伟达价格高昂且供应短缺的处理器的依赖。

去年,作为苹果无线组件的主要供应商,博通与苹果签署了一项数十亿美元的开发5G射频组件的协议。

4.三星将为新款Galaxy Z Flip量产自研处理器Exynos 2500

据悉,三星将在明年发布的Galaxy Z Flip型号中使用其自行制造的应用处理器Exynos 2500。
一位三星高级管理人员表示,Exynos 2500的大规模生产将于明年开始,但由于没有足够的时间确保芯片的充足供应,它们不会用于Galaxy S25系列。
但他们表示,该芯片将用于明年下半年发布的Galaxy Z Flip7和Galaxy Z Flip FE。
这将是三星首次在其折叠屏手机中使用自家的Exynos处理器。
到目前为止,所有的Galaxy Fold和Flip手机都使用了高通的骁龙系列处理器。
这将为三星代工厂扭转命运提供助力:Exynos由该集团的逻辑部门三星系统LSI设计,并由其合约芯片制造部门三星代工厂制造。
与此同时,三星原本计划将Exynos 2500用于Galaxy S25系列,但由于芯片良率问题,这一计划被取消。三星代工厂的缺陷被认为是主要原因。
这位三星高级管理人员表示,公司在应用全球首个全环绕栅极(GAA)工艺的生产中遇到了困难,但此后一直在努力稳定该工艺。他们表示,大规模制造GAA芯片只是时间问题。

5.中美续签两国政府科学技术合作协定

中国科技部13日公布,中美两国政府代表于2024年12月13日在北京换文签署了《关于修订和延长两国政府科学技术合作协定的议定书》,将《中美科技合作协定》自2024年8月27日起延期5年。(来源: 新华网)

6.台积电首家日本晶圆厂有望年底前量产

当地运营工厂的总裁周五(12月13日)表示,台积电(TSMC)即将在今年开始其在日本的第一个工厂——熊本工厂进行大规模生产。

台积电已成功在熊本启动了一条生产线,其“质量与中国台湾的工厂相同”,日本先进半导体制造公司(JASM)的Yuichi Horita表示。

台积电在二月份工厂的开幕式上表示,熊本工厂将在年底前开始大规模生产。该工厂最初将向索尼集团和电装供应逻辑半导体。

台积电计划在2027年在熊本上线第二家工厂。“我们目前正在准备地块,建设将在明年第一季度开始,”Horita说。

两家工厂的合计产能预计将超过每月10万片300mm晶圆。作为加强国家半导体产业的一部分,日本政府已向台积电提供了高达1.2万亿日元(78亿美元)的补贴。

JASM正在招聘超过3400名员工,包括新毕业生和中期职业专业人士。

日本芯片制造商在2000年代初退出了尖端半导体的竞争,该国的工厂现在只能生产高达40nm的逻辑芯片。JASM计划在熊本制造各种芯片,从传统产品到尖端的6nm芯片。

该单位的目标是到2030年实现60%的本地采购。Horita表示,目前的数字已超过45%,“将在2026年达到50%”。

7.传苹果2025年将首次在印度生产AirPods

媒体援引知情人士消息报道,苹果明年第一季度将首次在鸿海(Foxconn/富士康)印度南部新厂组装AirPods 无线耳机,此举为这家iPhone 制造商稳步推进中国以外业务多元化进程的一个里程碑。

知情人士透露,供应商鸿海印度子公司将于明年第一季左右在印度泰伦加纳省(Telangana) 海得拉巴(Hyderabad) 附近的新厂开始组装AirPods。知情人士还称,这家工厂已经在测试制造AirPods,在开始生产后产量将迅速增加。

对于上述报道,鸿海与苹果在印度的代表并未回应置评请求。

报道指出,AirPods 将成为继iPhone 之后第二款在印度组装的苹果主要产品。由于印度总理莫迪的补贴、熟练的劳动力以及印度技术能力进步,苹果迅速扩大在印度的制造网络。

与此同时,随着美国与中国紧张关系加剧,印度是苹果减少对中国依赖的关键部分。而特朗普的第二任期可能还会加快苹果出逃中国的脚步。

根据调研公司Canalys 数据,苹果第二季AirPods 出货量为1680 万个,市占为22%。此外,截至9 月的过去6 个月内,苹果iPhone 从印度出口成长三分之一,达到近60 亿美元。

据报道,捷普科技(Jabil Inc.)的印度子公司开始向中国和越南运送AirPods 外壳,目前无线耳机正在这两国组装。明年在印度组装的大部分AirPods可能会运往其他市场。(来源: 钜亨网)

8.ST、恩智浦、英飞凌陆续宣布在华生产芯片

不久前,ST、恩智浦、英飞凌陆续宣布,将在中国本地工厂制造芯片,从而与中国市场的客户保持密切联系。

ST与华虹半导体合作,将在中国生产40nm MCU芯片

欧洲计算机芯片制造商意法半导体(ST)CEO宣布与中国晶圆代工厂华虹半导体合作的新计划,称在中国拥有本地制造工厂对其竞争地位至关重要。

意法半导体CEO Jean-Marc Chery发表上述言论之际,欧洲、美国和中国都要求在当地进行更多芯片制造,许多芯片公司都在新加坡和马来西亚扩张,以服务亚洲市场。

但意法半导体是电动汽车用节能碳化硅(SiC)芯片的最大制造商,客户包括特斯拉和吉利。Jean-Marc Chery表示,中国市场本身是不可或缺的,因为中国市场是电动汽车规模最大、最具创新性的市场,不可能从外部进行充分竞争。

“如果我们把在中国的市场份额让给另一家在工业或汽车领域工作的公司,中国公司将主导他们的市场,”他说“而且他们的国内市场如此庞大,这将是他们在其他国家竞争的绝佳平台。”

Jean-Marc Chery补充说,意法半导体正在采用在中国市场学到的最佳实践和技术,以用于西方市场。

Jean-Marc Chery发表上述言论之前,该公司在投资者日上更新了其长期财务预测,该公司受到工业芯片市场低迷的严重打击。

意法半导体于2023年与三安在重庆成立了一家SiC合资企业,三安提供晶圆。

周三,意法半导体表示,它正在与中国第二大定制芯片制造商华虹合作,到2025年底在无锡生产40nm节点的微控制器(MCU)芯片。

意法半导体制造主管Fabio Gualandris表示,在中国生产的其他原因包括本地供应链的成本效益、兼容性问题以及政府限制的风险。

此外,在其他地方生产芯片意味着错过中国快速的电动汽车发展周期。

“他们发展得更快,”他说。“如果你不在那里,你就无法及时做出反应。”

恩智浦:将为客户建立一条中国芯片供应链

12月4日,世界先进与恩智浦于2024年9月成立的VSMC合资公司在新加坡淡滨尼举行12英寸(300mm)晶圆厂动工典礼。期间,恩智浦执行副总裁Andy Micallef透露,将为客户建立一条中国芯片供应链。

Micallef表示,中国是世界上最大的电动汽车和电信市场,恩智浦在试图找到一种方式,为那些需要在中国境内生产能力的客户提供服务。恩智浦在中国北方城市天津拥有一家测试和封装工厂,但在中国没有前端制造业务。“我们将建立一条中国供应链。我们今天正在与合作伙伴一起建设。对于那些想要中国供应链的客户,我们将具备这种能力。”

VSMC的首座晶圆厂已动工兴建,预计于2027年开始量产,在首座晶圆厂成功量产后,世界先进及恩智浦半导体将考虑未来业务发展,评估建造第二座晶圆厂。2029年,该晶圆厂月产能预计将达55000片12英寸晶圆,创造约1500个工作机会。新工厂将生产相对成熟的130纳米至40纳米芯片,应用于汽车、工业、消费和移动产品等领域。

据悉,2024年6月5日,世界先进与恩智浦宣布计划在新加坡设立VSMC合资公司,以兴建一座12英寸晶圆厂,总投资金额约为78亿美元。同年9月4日,在取得相关单位核准后,世界先进和恩智浦依计划进行注资,VSMC合资公司正式成立。

此前世界先进董事长方略表示,“公司内部管理阶层、董事会和外界都对12英寸计划充满信心,预期12英寸厂5年后满载的时候,世界先进营收将从目前的500亿元倍增至1000亿元新台币。”

英飞凌CEO:将在中国本地化生产芯片

德国半导体制造商英飞凌CEO Jochen Hanebeck表示,英飞凌正在中国本地化生产商品级产品,因为公司希望与中国市场的客户保持密切联系。

Jochen Hanebeck称,“中国客户要求对一些很难更换的部件进行本地化生产,这就是为什么我们将部分产品转移到中国代工厂,我们在中国有自己的后端,这样我们就可以解决中国客户在供应安全方面的担忧。”

不过,Jochen Hanebeck没有给出在中国生产的具体目标,“这最终取决于产品组和市场的发展。”他还强调,“英飞凌坚持在欧洲和东南亚工厂本地化高度创新的功率半导体。”

英飞凌是功率半导体领域的全球领导者,这些半导体用于微调电动汽车、数据中心和其他设备的用电量。生产集中在德国、奥地利和马来西亚。

随着中美紧张关系加深,中国正在全国范围内努力提高国内半导体产量。汽车制造商正在增加从国内供应商的采购。

随着特朗普将于明年1月返回白宫,承诺对进口产品征收高额关税。Jochen Hanebeck表示,芯片供应链本地化不利于市场增长,“但我们必须接受半导体正成为世界许多政府的战略目标。”

对电动汽车和工业设备的需求变得低迷。英飞凌截至9月的年度合并净利润下降59%至13亿欧元(13.7亿美元)。

Jochen Hanebeck表示,“我们预计,去库存阶段将贯穿整个财年上半年,这一阶段将于本财年下半年结束,并恢复正常订购行为。”

英飞凌将在截至2025年9月的一年内投资约25亿欧元,以增加在德国德累斯顿和其他地方的产量。

耗能的AI数据中心为高效功率半导体提供新的用途。英飞凌在上一财年将AI相关销售额翻一番,达到5亿欧元。Jochen Hanebeck表示,这一数字将“在未来两年内突破10亿欧元大关”。

Omdia研究机构数据显示,截至2023年,英飞凌的功率半导体市场份额为21%。

责编: 爱集微
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