苹果已开始为未来的 iPhone 机型设计 2nm 芯片

近日有消息人士在 LinkedIn 上透露，苹果公司已经悄然启动了基于台积电 2nm 工艺的芯片设计工作。据悉，该名人士正是苹果此项目的参与者之一。

台积电作为全球领先的半导体制造企业，一直在积极推进其 2nm 工艺节点的研发进程。根据最新消息，该公司计划于 2024 年 4 月将首部 2nm 工艺机台投入生产。然而，此前曾有报道称，台积电中科 2nm 厂的交地时间可能会延后。为了应对这一潜在的风险，台积电决定将高雄厂直接切入 2nm 项目，并预计在 2025 年实现量产。

台积电的 2nm 芯片计划采用 N2 平台，并引入了 GAAFET（全栅场效应晶体管）纳米片晶体管架构和背部供电技术，这些创新使得它们以更小的晶体管尺寸和更低的工作电压实现更快的速度。据悉，台积电研发的 2nm 制程技术在保持相同功耗条件下能比 3nm 工艺实现 10% 至 15% 的速率提升；而在相同速率下，功耗可降低 25% 至 30%。

苹果作为台积电最大客户之一，多年来都会首发新工艺，且实现很长一段时间的独占。比如目前 iPhone 15 Pro 已经发布四个月，但 A17 Pro 依然是独享 3nm。据 MacRumors 最新报道，台积电 2nm 工艺也依然会是苹果首发，并且实现独占。

全球半导体产业正处于激烈的竞争时代，当前台积电、三星、英特尔等领先制程代工厂的技术研发不断取得突破。2nm 级制程技术已经逐渐成为竞争激烈的半导体代工市场焦点。相较于目前使用的 4nm 工艺芯片，更高制程工艺无疑能够为手机用户带来更长的续航时间、更好的性能和发热控制，并且提供更多的功能。

三星电子已经计划于明年启动 2nm 制程技术的生产，并预计在 2047 年前投资 500 万亿韩元，在韩国兴建一座超大规模的半导体生产基地专注于 2nm 制程技术的制造。根据三星此前发布的技术路线图，预计 2025 年面世的 2nm 级 SF2 工艺可提升同等条件下 25% 的功耗效率、12% 的性能以及 5% 的面积。

英特尔则表示已完成了代号为 Intel 20A（2 纳米级）和 Intel 18A（1.8 纳米）芯片制造工艺的研发。据悉，英特尔的 Intel 20A 制造工艺依赖于栅极全能 RibbonFET 晶体管，使用背面供电，该工艺可以缩小金属间距，这是一项重大的创新，但具有一定的风险。Intel 18A 制造工艺将在 Intel 20A 工艺的基础上，采用该公司的 RibbonFET 和 PowerVia 技术进行进一步完善，并进一步地缩小晶体管尺寸。预计英特尔将在 2024 年上半年开始商用 Intel 20A 工艺，此举有望在 2024 年让英特尔一举追平甚至超越其在该领域的竞争对手台积电和三星。

随着 EUV 光刻机在 7nm 以下制程的重要性日益增强，半导体大厂与 ASML 的合作也变得更加频繁和紧密。目前台积电与三星都在使用 EUV 设备进行制造，包括台积电 7nm、5nm、3nm 制程，三星于韩国华城建置的 EUV Line (7nm、5nm 及 4nm)、以及 3nm GAA 制程等。在 2nm 制程上，台积电、三星、英特尔、Rapidus 都已接洽 ASML，其目的正是为了能使 2nm 制程量产的关键设备，即 ASML 手中最新的 High-NA EUV 光刻机。

ASML 计划在 2024 年生产 10 台 High-NA EUV 光刻机，未来几年 ASML 计划将此类芯片制造设备产能提高到每年 20 台，据业界预估，High-NA EUV 光刻机曝光季将会有五大客户，包括英特尔、台积电、三星、美光等。

其中，三星正准备确保下一代 High-NA EUV 光刻机的产量，预计这款设备将于今年晚时推出原型，明年正式供货。值得注意的是，ASML 于今年 12 月中旬与三星电子签署备忘录，将共同投资 1 万亿韩元在韩国建立研究中心，并将利用下一代极紫外光刻机研究先进半导体制程技术。据悉，三星电子将在五年内从 ASML 采购 50 套设备，每套单价约为 2000 亿韩元，总价值可达 10 万亿韩元。

英特尔将于今年年底导入 ASML High-NA EUV 光刻机，用在 Intel 18A 制程，据悉英特尔已采购其中 6 台。英特尔强调，有了 High-NA EUV 光刻机，理论上可实现「四年五节点制程」目标。

Rapidus 决定在 2024 年年底引入 EUV 光刻机，并将派遣员工赴荷兰 ASML 学习 EUV 极紫外光刻技术。Rapidus 正在北海道建设芯片工厂，计划于 2027 年量产 2nm 制程芯片。