尽管绝大部分半导体市场都被成熟制程占据，多数应用领域并不需要用到更先进的2nm制程，但各企业还是竞相追逐，甚至近日传出日美两大半导体大国要联合研发2nm芯片的消息。“2nm现象”，值得深思。

先进制程市占率上升

不难看出，尽管如今半导体市场被成熟制程占据，但先进制程举足轻重。

IC Insights数据显示，在2019年，10nm以下先进制程的市占率仅为4.4%，到2024年其比例将增长到30％，而10nm～20nm制程的市占率将从38.8%下降到26.2%，20nm～40nm制程的市占率将从13.4%下降到6.7%。

台积电2021年营收显示，其主要的营收在于先进制程而并非成熟制程，台积电7nm及以下制程的营收，在2021年全年达到了50%。此外，台积电在其法说会上表示其资本支出中的80%将用于3nm、5nm及7nm等先进制程的研发。作为如今业内唯二能制造出先进制程的晶圆代工厂商之一，其营收情况以及资本支出可以表明，市场对于先进制程的热度只增不减。

此外，除了手机、电脑等传统意义上先进制程的典型应用领域外，一些曾经以成熟制程为主的应用领域，如今也不难看到先进制程的身影。例如，已有部分企业在规划更先进制程工艺的车规级芯片，如芯擎科技、恩智浦、高通、英伟达等，陆续发布7nm、5nm制程芯片。

硅芯片的最后一战？

2nm或许是如今硅芯片领域的最后一战，也是关键一战。而这一战，随着台积电、三星奋力寻求ASML高数值孔径极紫外光刻机，也开始逐渐打响。

此前，新思科技的研究专家Victor Moroz表示，硅晶体管的能力有限，它很有可能只能安全微缩到2nm。此外，由于石墨烯等新材料仍处于起步阶段，短时间内难以在半导体领域替代硅材料。也因此，将2nm芯片制程视为硅芯片的最后一战，几乎成为了业内共识。
因此，全球所有的芯片大国和行业霸主，都在暗自较劲，要在2nm上“背水一战”。

6月17日台积电举行的技术论坛上，这家晶圆代工龙头首次披露，到2024年，台积电将拥有ASML最先进的高数值孔径极紫外光刻机，用于生产纳米片晶体管（GAAFET）架构的2nm芯片，预计在2025年量产。据了解，高数值孔径极紫外光刻机具备更高的光刻分辨率，能够将芯片体积缩小1.7倍，同时密度增加2.9倍。几乎同一时间，有报道称三星电子从ASML获得了十多台EUV光刻机。而三星同样表示其2nm芯片将于2025年量产。不难看出，三星也在为3年后的2nm芯片量产蓄力。

尽管量产2nm芯片还需时日，但此时此刻，台积电、三星电子两家芯片大厂不约而同地寻求下一代EUV光刻机，也意味着作为硅芯片的最后一战——2nm之战已经打响。而究竟谁将会是最后的“赢家”，还难以预判。

2nm代表不了半导体的全部

毫无疑问，2nm制程已经被龙头半导体厂商们视为占领市场“制高点”的关键，然而，是否意味着拥有了2nm技术，就拥有了半导体制造业的控制权？

复旦大学微电子学院副院长周鹏表示，3nm、2nm甚至未来1nm先进工艺制程在推进的过程中，面临的最大挑战可能不在于技术研发，而在于成本。28nm节点下的芯片设计成本仅为5130万美元，而7nm、5nm节点下的芯片设计成本则分别跃升至2.978亿美元和5.422亿美元。

高昂的成本支出，是各大厂商不得不面临的挑战，但高昂的投入也不意味着能顺利换来芯片的量产。以光刻机为例，台积电和三星为量产2nm芯片花重金购买了ASML的高数值孔径极紫外光刻机，但这并不意味着拥有过了光刻机就可以高枕无忧。

周鹏表示，光刻机的精度直接决定了芯片制程的精度，但在2nm的制程工艺上，高数值孔径的EUV技术以及光源、掩模工具等技术均亟待优化。“除光刻机外，互联金属电阻的恶化、高精度沉积与刻蚀工艺的需求、电路的三维集成与封装技术的开发，都是2nm制程研发过程中必须解决的技术难题。”周鹏说。

可见，工艺制程的推进同样伴随着成本的大幅增加，导致半导体制造企业带来的投入回报比可能并没有想象中丰硕。因此，不能断言掌握2nm技术就掌握了半导体制造的“制高权”，相比先进工艺制程带来的密度、功耗等性能优势，直线上升的制造成本更值得关注，未来，需要在先进工艺的研发制造与成本支出之间找到一个平衡点，而这也并非易事。