2nm芯片竞赛：2025年为何缺席，2026年将如何爆发

2025年的顶级智能手机，无一例外地未能集成2nm制程的芯片。

苹果iPhone 17所搭载的A19和A19 Pro芯片，采用了台积电的N3P工艺；而即将面世的联发科天玑9500和高通第五代骁龙8至尊版，同样基于这一技术。

在看似平静的行业节奏中，联发科却意外地带来了突破。

近日，联发科官方宣布，其2nm芯片（天玑9600）已完成设计流片，成为首批采用该技术的企业之一，预计明年年底投入量产。值得注意的是，他们在量产前整整一年就公布了这一进展，这种提前披露的策略确实非同寻常。

根据主流手机厂商的新品发布计划，到2026年底，除了2nm的天玑9600，苹果的A20系列、高通第六代骁龙8至尊版以及三星Exynos 2600，都将采用2nm工艺。

可以预见，2nm技术的“热战”将在2026年集中爆发。然而，台积电和三星为2nm预热多年，为什么苹果iPhone 17的A19芯片未能用上？今年的“2nm战争”又为何未能掀起波澜？

01 意料之外的需求：2nm比3nm更受欢迎

在2024年10月17日的业绩说明会上，台积电总裁魏哲家谈及2nm的需求时，用了两句意味深长的话：“需求非常庞大”和“做梦都没想到需求比3nm还要多”。

这里引发了一个疑问：台积电今年4月1日才开始接受2nm订单，下半年才启动量产，为什么魏哲家在2024年10月就能预知2nm的需求？

“台积电拥有顶尖的市场研究团队，能够整合全球各行业的需求，包括来自英伟达、特斯拉、AMD等公司的订单，”前台积电建厂工程师吴梓豪解释道，“建设一座代工厂大约需要4年时间，这涉及产能规划。作为苹果、英伟达这样的无厂芯片设计公司，必须提前提交订单预测。”

吴梓豪还透露，从设计公司的角度，不仅需要提前流片，研发过程中也要与晶圆厂提供的平台和技术对接，这些也是需求信息的重要来源。

此外，晶圆代工协议中的产能预测条款，要求客户向代工厂提供合理的订单预测，以便进行产能调度，这也能部分反映设计公司的需求状态。

根据TrendForce的数据，包括苹果、AMD、英伟达、联发科等公司都已预订了台积电2nm的产能，其中许多是台积电的前十大客户。苹果在2024年贡献了台积电25.18%的营收，成为其最大客户。

在这些客户中，联发科已宣布量产时间；按照手机厂商的发布安排，苹果很可能率先获得台积电2nm产能。AMD则在台积电4月份释放产能时宣布，将在下一代代号“Venice”的霄龙数据中心处理器中导入2nm工艺。

对于英伟达，其Rubin芯片已采用3nm工艺，而Rubin Ultra采用四颗GPU Die合封，封装尺寸无法再扩大，因此也会转向2nm。

一位业内人士透露，比特大陆也是台积电2nm工艺的客户，有可能成为全球首家推出台积电2nm芯片的设计公司，“矿机ASIC相对容易制造，先导入新节点可以练手，比特大陆有可能在下半年出货。”

与台积电相比，关于三星2nm客户的信息较少。除了自家Exynos 2600将争夺“全球首颗2nm芯片”称号外，业内传闻高通可能在2nm节点上重回三星代工。

客户需求空前高涨，本质上是由于3nm向2nm跨越带来的性能提升。

台积电早期披露的N2节点参数显示——与第一代N3E相比，晶体管密度增加15%，在同等功耗下性能提升10%-15%，在同等性能下功耗降低25-30%。

联发科“抢跑”2nm的新闻稿也基本证实了这些数据。联发科表示，台积电的增强版2nm制程技术与现有的N3E制程相比，逻辑密度增加1.2倍，在相同功耗下性能提升高达18%，并在相同速度下功耗减少约36%。

总之，2nm带来的性能提升让主要设计公司都跃跃欲试，但量产时间基本都定在2026年。

02 台积电的产能延迟

2025年旗舰手机芯片未能采用2nm，主要原因在于台积电的产能延迟。

按照台积电的规划，2nm原定2025年年中开启产能，目前进度符合预期，但对于手机客户来说，要在2025年量产2nm芯片，时间窗口太紧。

“从流片到回片需要几个月时间，回片后再进行功能、性能调试，通常调试就要花费数月。”一位芯片设计从业者表示。

这意味着，即使像苹果这样的大客户在2024年底完成A20芯片的流片和测试，也要等到今年6月才能投片量产，无法赶上iPhone 17的备货节奏，毕竟富士康的组装线也需要时间启动。

良率也是手机厂商今年不追逐2nm的另一个因素，但这个影响不如量产节奏大，且不同设计公司的敏感度也有差异。

在3nm节点上，早期良率仅60%左右，后期N3E和N3P才逐步爬升到80%以上；2nm节点同样会经历这个过程。

“产品导入的良率可能超过70%，然后慢慢爬升，明年达到80%的水平。”前述业内人士预估。

早期良率低，价格也相对较高，那些对价格敏感的客户会将量产规划在良率爬升后，并采用“晶圆交付”模式，否则量产越多亏损越大。但价格并非绝对的障碍。

以苹果为例，其与台积电签订的是“成品交付”协议，只为良品芯片付款。只要良率不是极低，价格不会成为决定性因素。但天风证券分析师郭明錤持不同看法，他认为苹果虽然采购成品芯片，但采购成本实际上已包含不良芯片的成本。

“最好的证据是，新款iPhone使用的新处理器成本每年大幅增加，今年的A17也不例外。”郭明錤说。

03 晶圆代工之争

海外晶圆厂目前都在攻关2nm量产，但在节点命名上略有差异，如N2、20A、SF2、2nm等。但各家“默契”地采用了全新的GAA晶体管架构，并在后续迭代中规划采用背面供电技术。

此外，背面供电技术可以将电源连线和信号连线分开，转移至集成电路背面，降低电阻，提升晶体管密度，从而提高性能。

在量产节奏上，三星和台积电基本按时间表推进，而原本最激进的英特尔计划2024年底开放2nm产能，但由于技术挑战、管理层变动等多重因素，最终取消了2nm（20A）工艺，并暂停18A（1.8nm）开发，全力冲刺14A（1.4nm）工艺。

具体产能方面，据TrendForce透露，明年台积电预计有四座2nm晶圆厂满负荷运转，总月产能将达到6万片晶圆。

前述业内人士则表示，“新竹科学园的Fab 20月产能至少6万片，高雄的Fab 22预计月产能3万片，明年2nm月产能至少9万片-12万片。”

关于三星的产能，4月份TrendForce曾援引首尔经济日报的数据，称其2nm的月产能为7000片晶圆。

2025年是2nm开启产能的关键年份，但这场晶圆代工战争可以追溯到数年前。

2021年10月，三星在年度代工大会上宣布启动2nm研发，并公布了时间表和技术路线；台积电更早，于2019年6月对外官宣进入研发阶段，曾在全球技术论坛上透露，计划建立一条全新的2nm研发线，投入超过8000名工程师。

总体来看，主流晶圆厂2nm节点的研发用时在4-6年之间。在这一阶段，晶圆厂每年在研发上的资本开支普遍超过10亿美元，台积电更是在2022年达到36亿美元。

巨额的研发投入不仅体现在技术方案上，也体现在研发设备的争抢上，最典型的就是对ASML高数值孔径EUV光刻机的争夺。

2022年，三星通过李在镕访问ASML，意图争夺先进光刻机设备，但全球首台单价近4亿美元的高数值孔径EUV于2023年底被英特尔拿下，2024年英特尔再次接收了一台同型号光刻机。

相比英特尔和三星，台积电在最顶尖设备的争抢上表现保守，一度对ASML高管访问台积电对接先进光刻机一事不为所动，但在对手争相抢购的背景下，魏哲家2024年也曾访问ASML，传闻获得了“搭售优惠套餐”——高数值孔径EUV给予价格优惠，但需搭售部分老型号。

台积电研发副总张晓强多次表态高数值孔径EUV太贵，“只要我们继续找到替代方案，就没有必要用这台昂贵的设备。”

04 摩尔定律是否终结？

过去几年，业内一直在讨论摩尔定律是否已然失效。

摩尔定律源自英特尔已故创始人戈登·摩尔。1965年，戈登·摩尔在《电子学》杂志发表文章，预言半导体芯片上集成的晶体管数量将每年增加一倍。1975年，摩尔修正了自己的观点，将“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”。

自此之后的半个世纪，晶体管数量基本遵循这一定律，直到7nm节点开始，周期从24个月延长到30个月。

7nm、5nm、3nm和2nm的量产时间分别为2018年、2020年、2023年、2025年，平均周期在30-36个月之间。业内普遍认为，未来1nm及更先进的节点，周期可能会拉长到40个月以上。

周期拉长直接导致设计公司的多代产品停留在一个大节点上。

以苹果的A系列芯片为例，过去基本两年一个节点，如A14和A15都是5nm，但A17 Pro、A18和A19，在3nm节点上停留了3年。

那么，在2nm制程上，会停留多久呢？

按照台积电的规划，2nm节点有N2、N2P、N2X和升级版A16（1.6nm）四个迭代，加上第二代GAA架构的A14（1.4nm）工艺，分别对应苹果的A20、A21、A22、A23四代芯片。然后，2030年导入1nm工艺，量产A24系列芯片。

这意味着，从现在开始，从2nm时代跨越到1nm时代，至少要再等5年。

当然，节点升级主要对应名称和线宽变化，不代表晶体管数量不会提升。例如，3nm节点本身有多个迭代，从N3、N3E到N3P等，每一代晶体管数量仍有显著提升。

TechNews此前统计显示，N3E相比于N3，同性能下功耗降低32%，同功耗下性能提升15%；N3P相比N3E，同性能下功耗下降5%-10%，同功耗下性能提升5%。大致推算，同性能下，N3P功耗比N3降低约20%-27%，同功耗下N3P性能比N3提升约26%-36%。

从这个维度看，摩尔定律仍然有效。

而且可以确定的是，未来晶体管数量会不断提升，但这种提升不再单纯依赖工艺制程进步，也会重点依赖材料创新和封装技术。

2024年4月，前台积电董事长刘德音和台积电首席科学家黄汉森共同署名发表了一篇题为《我们将如何打造1万亿晶体管的GPU》的文章，其中写道：“过去50年来，半导体技术的发展就像走在隧道里一样。前面的路很清晰，因为有一条明确的道路。每个人都知道需要做什么：缩小晶体管。现在，我们已经到达隧道的尽头。从这里开始，半导体技术将变得更加难以发展。然而，在隧道之外，还有更多的可能性。我们不再受过去的束缚。”