作者｜贾桂鹏
当下，随着AI技术不断发展，人工智能芯片、服务器、数据中心市场规模将显著提升。数据显示，大模型和生成式人工智能的发展显著拉动智能算力市场增长，智能算力规模增速快于通用算力，预计2022年至2027年中国智能算力规模年均复合增长率达33.9%，同期通用算力规模年均复合增长率为16.6%。
这也意味着芯片行业将迎来又一次的爆发，这也促使芯片代工行业的新闻有密集的发布，无论是台积电计划在美新建3nm工厂、三星加大外包产能、英特尔放言争夺代工榜眼、代工业寒意或尚未触底、业内巨头削减资本开支等等，都在显现出代工业正在面临半导体周期性和不确定性加大的时代命题，代工巨头也无不在战略或战术层面整合应对。
另一方面，在摩尔定律的驱动下，晶圆厂一直在紧追先进工艺，这场决赛的最后仅剩台积电、三星和英特尔，在先进制程节点展开肉搏战。
那么，在最终的先进制程领域，台积电、三星电子和英特尔谁将会突出重围?而英特尔“压下重注”代工业务能不能助力其重回巅峰?
2nm成为芯片代工厂商新焦点
目前来看，按照半导体行业的摩尔定律，集成电路可容纳的晶体管数目，每隔18个月便会增加一倍，性能相应也增加一倍。众所周知，几nm通常指代晶体管的尺寸，为在集成电路上尽可能容纳更多的晶体管，从10nm到7nm，再到5nm、3nm，晶体管尺寸越做越小，芯片也相应越来越小。
其实，2nm最早出现在2021年，当时IBM发布了全球首颗2nm制程芯片。根据官方资料介绍，IBM的这颗2nm制程芯片是将大约500亿晶体管放在一片指甲盖大小的芯片上，与7nm制程的芯片相比，其运算速度将快45%，效率则将提高75%。但业内普遍认为IBM作为研究机构，尚不具备量产的能力，2nm制程芯片从实验室到量产，还需要更长的时间。
作为全球排名第一的晶圆代工厂，台积电是跑得最快的选手。据台湾《工商时报》报道，台积电2nm制程布局全线提速，公司位于新竹宝山Fab20 P1厂将于4月进行设备安装工程，为其2nm芯片量产热身准备，预计台积电宝山P1、P2及高雄三座先进制程晶圆厂均于2025年量产，吸引苹果、英伟达、AMD及高通等客户争抢产能。
日前，台积电董事长刘德音最近在IEEE网站上署名发表文章，把半导体行业过去50年缩小芯片尺寸的努力比作“在隧道中行走”。如今距离摩尔定律的极限越来越近，行业已经走到隧道的尽头，半导体技术将变得更加难以发展，2nm将会是芯片巨头抢滩的关键一战。
在芯片制程尺寸不断缩小的过程中，芯片厂商需要解决的问题更多，因此在新制程方面都需要改革。在台积电为2nm芯片设计的技术方案中，首次采用GAAFET架构。GAAFET架构全称全包围栅场效应晶体管，与突破14nm制程以下沿用的FinFET架构不同，GAAFET利用栅电极覆盖电流通道的四个侧面，而非传统的三个，能够让晶体管继续缩小下去而不漏电，从而允许在降低运行功率的情况下显著提高性能。
类似具有里程碑意义的方案还包括晶圆背面供电，相较于传统供电，这项技术能够降低电压，从而减少功耗，显著提升芯片性能的表现。
据悉，但按照台积电公布的路线图显示，其2nm制程将在2024年试产，2025年量产。台积电正按规划时间表如期于今年开启2nm芯片的生产。
除台积电外，在2nm的赛道上也出现了三星、英特尔的身影。作为与台积电在5nm、3nm等制程缠斗多年的老对手，三星在2nm的竞争上也步步紧逼。根据韩国媒体报道，三星已通知客户和合作伙伴，将从今年年初开始将其第二代3nm制程更名为2nm制程。
虽然三星电子有“靠改名领先对手”的嫌疑，但日前他们已官宣2nm或将在今年底前开始量产。
不过在近期的年度股东大会上，三星半导体部门的首席执行官Kyung Kye-hyun表示：“我们将在未来两到三年内重新夺回全球第一的位置。”
Kyung Kye-hyun还表示，“两到三年”是指从去年年底开始的内存升级周期尚未全面展开，这将是三星能否实现其既定目标的关键决定因素。
而英特尔的出现，则让这场领先制程的赛事出现了一个“新选手”。此前，英特尔靠制造芯片创业，但后来被台积电与三星甩在身后，又在10nm、7nm制程上接连折戟后，英特尔在芯片制造领域明显掉队，先进制程芯片几乎全部外包给台积电代工。
但我们看到，英特尔在新任CEO帕特·基辛格上任后，就计划重振制造芯片的晶圆代工业务。他们能不能打开代工业务的通路，让其在芯片行业翻身呢?
英特尔“IDM 2.0”战略出师不利
众所周知，从14nm到10nm的艰难量产，英特尔在制程工艺上的落后和“牙膏厂”的品牌形象已经形成，所有人也都期待英特尔的变革。
2021年初，这场漫长的转型迎来了一个重大的转折点——曾担任英特尔CTO的半导体行业老兵帕特·基辛格被任命为英特尔CEO。
上任后不久，帕特·基辛格宣布了“IDM 2.0”战略，在该战略中，英特尔对外开放自己的代工服务，同时扩大采用第三方代工产能。
英特尔此前一直是IDM模式，完整覆盖了芯片从设计到生产再到销售的全过程，产品绝大部分也都是在内部工厂制造。在IDM 2.0模式下，英特尔不仅要委托外部芯片代工厂生产自己的芯片，比如预订台积电3nm的产能;与此同时，英特尔也要发展自己的芯片代工业务，成立英特尔代工服务IFS业务，重返芯片代工行业。
英特尔的思路是，IFS在服务芯片客户的过程中变得更强大更好，而随着IFS在芯片制造上越来越先进，生产的芯片产品也会更有竞争力，包括自己内部制造的芯片，反过来又保证IFS不会受限于外部代工产能，以此形成正向循环。
用基辛格在采访中的话来说就是：“IDM可以让IFS更好，IFS同样使变得IDM更好。”
但是目前来看，英特尔在代工业务的表现似乎不算太好，在英特尔向美国证券交易委员会(SEC)提交的一份文件中披露，公司负责芯片制造业务的新部门“英特尔代工”(Intel Foundry)2023年营收为189亿美元，同比下降31%，2022年这一数字为274.9亿美元，经营亏损从前一年的52亿美元扩大至70亿美元。
英特尔CEO帕特·基辛格并不避讳该业务所面临的亏损情况，并表示2024年将是公司芯片制造业务经营亏损最严重的一年。
同时，他也给出预测，该业务会到2030年底前实现经营收支平衡，届时公司的目标是在非美国通用会计准则下，毛利率达到40%，经营利润率达30%。
虽然英特尔变身代工厂的开局有些艰难，但日前外部的一系列行动还是让他们看到希望。
比如，英特尔已经拿到美国《芯片和科学法案》提供的85亿美元的直接资金补贴，这是芯片法案目前发放的同类款项中最大的一笔。公司未来还有资格获得110亿美元的联邦贷款，用以推进其在亚利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和俄勒冈州的工厂建设。
此外，在欧盟出台欧洲版“芯片法案”的430亿欧元补贴计划中，英特尔也入选了首批名单，其在德国总投资300亿欧元建设的新厂是该法案第一个落地项目。
而且，微软与ARM都与英特尔现场签订合作协议，公司估算晶圆代工厂订单将达到150亿美元，高于原先预期的100亿美元。
元宇宙新声认为，对于英特尔发起的挑战，芯片市场的反馈往往需要一个较长周期，而在英特尔此前在10nm及7nm上被台积电、三星拉开差距后，寻回客户的信任也需要较长时间，因此追赶之路或将是一个较长的过程。
写在最后
未来先进工艺芯片之争将主要在台积电、三星和英特尔之间展开，代工三巨头的拉锯战也将成为推动摩尔定律继续前行的动力，推动下一个“弯道”的到来。
可以预见，这三大厂商需要在制程技术、产能提升以及质量控制等方面加大投入，以竞争高端芯片制造领域。在AI和高性能计算的快速发展推动下，半导体行业的领导者们也将需要不断优化他们的技术以满足市场的需求。
