近期，關(guān)于臺(tái)積電2nm和1.4nm先進(jìn)工藝的成本曝光，再次引發(fā)了業(yè)界對(duì)半導(dǎo)體“燒錢”現(xiàn)狀的廣泛關(guān)注。

據(jù)最新消息顯示，臺(tái)積電已于2024年4月1日正式啟動(dòng)2nm制程工藝的生產(chǎn)訂單，蘋果、聯(lián)發(fā)科、高通等主流芯片大廠早已排隊(duì)鎖定產(chǎn)能。然而，先進(jìn)工藝的代價(jià)不菲，每片2nm晶圓的報(bào)價(jià)高達(dá)3萬(wàn)美元（折合人民幣約22萬(wàn)元），令人咋舌。

更令人矚目的是，未來(lái)更先進(jìn)的1.4nm工藝將在2028年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，屆時(shí)每片晶圓成本預(yù)計(jì)將進(jìn)一步上漲至4.5萬(wàn)美元（約32.3萬(wàn)元人民幣），較2nm提升了整整50%。

芯片廠商為何甘愿“買單”？

雖然價(jià)格水漲船高，但蘋果、英偉達(dá)、AMD、高通等科技巨頭依舊堅(jiān)定站在臺(tái)積電的產(chǎn)能預(yù)訂名單上，根本原因在于制程技術(shù)帶來(lái)的性能優(yōu)勢(shì)過(guò)于明顯。數(shù)據(jù)顯示，每迭代一次制程工藝，芯片速度可提高30%，而功耗則有望降低20%。以智能手機(jī)芯片為例，2nm工藝相較于3nm，不僅運(yùn)算速度更快，還能在相同電池容量下延長(zhǎng)續(xù)航。

在芯片性能競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的當(dāng)下，領(lǐng)先一個(gè)世代的制程往往意味著更強(qiáng)的產(chǎn)品力、更高的市場(chǎng)份額。因此，即使成本高昂，頭部廠商也不得不“追芯逐制”。

回顧十年價(jià)格曲線：一代更比一代貴

從過(guò)去十年的晶圓價(jià)格變遷中，不難看出先進(jìn)制程的成本飛躍。2013年，蘋果A7芯片基于28nm工藝打造，單片晶圓成本約為5000美元；到2020年，采用5nm工藝的A14芯片，成本上升至1.6萬(wàn)美元；如今的A18 Pro基于3nm，報(bào)價(jià)已達(dá)1.8萬(wàn)美元。而即將面世的2nm則直接拉升至3萬(wàn)美元，幾乎翻倍。

此外，單位面積成本的增長(zhǎng)也極為顯著，從早期的每平方毫米0.07美元飆升至當(dāng)前的0.25美元。這背后不僅是制程復(fù)雜性的提升，更是設(shè)備、材料、良率控制等多方面成本共同驅(qū)動(dòng)的結(jié)果。

技術(shù)瓶頸逐漸顯現(xiàn)，SRAM面臨重大挑戰(zhàn)

晶體管密度的增長(zhǎng)曾是先進(jìn)制程性能提升的主要驅(qū)動(dòng)力，但近年來(lái)密度的提升速度逐漸放緩，尤其是在3nm及之后的N3E節(jié)點(diǎn)，單位面積的提升已經(jīng)趨于瓶頸。

其中，SRAM在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的物理縮放受限尤為明顯，導(dǎo)致其面積難以隨主邏輯單元同比縮小，這也成為芯片設(shè)計(jì)中新的成本制約因素。

高成本背后，是“堆金筑塔”的工藝升級(jí)

臺(tái)積電2nm與1.4nm工藝背后的技術(shù)突破，離不開(kāi)巨額投入。據(jù)業(yè)內(nèi)估計(jì)，建設(shè)一座2nm晶圓廠的資本支出可能超過(guò)70億美元。新一代環(huán)繞柵極（GAA）晶體管架構(gòu)、即將導(dǎo)入的背面供電（Backside Power Delivery）技術(shù)，以及EUV光刻的High-NA版本（高數(shù)值孔徑極紫外光刻機(jī)）都極其昂貴。例如，來(lái)自ASML的High-NA EUV設(shè)備，單臺(tái)售價(jià)便高達(dá)4億美元。

這些頂尖技術(shù)雖然帶來(lái)更高的集成度與性能提升，但對(duì)制造工藝、設(shè)備和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的要求也達(dá)到了空前高度。

成本終將傳導(dǎo)至終端消費(fèi)者

對(duì)于普通消費(fèi)者而言，芯片成本的上漲并非遙不可及。分析人士指出，若2026年iPhone如期搭載2nm處理器，單顆SoC的制造成本預(yù)計(jì)將比3nm版本高出約50美元。按蘋果一貫的“三倍定價(jià)”策略推算，最終零售價(jià)可能因此上漲150美元（約合人民幣1000元）。

換言之，下一代旗艦手機(jī)的價(jià)格提升，可能更多源于“芯”的成本。

總結(jié)：先進(jìn)工藝是利劍，也是重負(fù)

從28nm跨越到1.4nm，半導(dǎo)體技術(shù)已進(jìn)入納米尺度極限挑戰(zhàn)的新階段。先進(jìn)工藝所帶來(lái)的性能提升無(wú)可替代，但其背后也是高昂成本與技術(shù)復(fù)雜度的“煉獄之路”。

在競(jìng)爭(zhēng)白熱化的高端芯片領(lǐng)域，“燒錢”已成常態(tài)，誰(shuí)能率先掌握下一代工藝，誰(shuí)就可能主導(dǎo)未來(lái)市場(chǎng)。而對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游來(lái)說(shuō)，從晶圓代工、封裝測(cè)試到終端產(chǎn)品，每一個(gè)環(huán)節(jié)都在經(jīng)歷成本重構(gòu)與技術(shù)重塑的劇烈變革。