英伟达推动台积电2nm突破，国产芯片发展面临挑战
据业内人士透露：台积电2nm芯片将在2025年实现量产，性能将远超3nm芯片，苹果、英伟达将成为首批客户。
可以看出，在芯片制造领域，台积电依然是无敌的存在，工艺水平远超同行业其他企业，包括三星电子。
而内地芯片代工企业中芯国际却传出一条耐人寻味的消息：“中芯国际疑似下架14nm工艺制程”。
这个传闻还是有一定依据的，因为中芯国际的官网介绍中，显示最先进的工艺为28nm，因此部分媒体推测中芯国际撤下了14nm代工服务。
两条消息放在一起，真的令人五味杂陈。一方面、台积电试产2nm工艺，但内地企业用不上；另一方面、内地企业依赖的中芯国际，在工艺制程方面不进反退。
那么问题来了，台积电痴迷的先进工艺真的重要吗？国产芯片如何突破先进工艺？
英伟达助力台积电突破2nm工艺
我们常说的2nm、3nm、5nm就是指芯片的工艺制程，很多时候，它的先进与否决定了这款芯片的性能优劣。
工艺制程越小的芯片性能越强，工艺制程越大的芯片性能越差。
简单来说，一颗芯片集成了数亿个晶体管，晶体管的开关提供了数字信号，晶体管数量越多，处理数字信号的单元就越多，芯片速度也就越快。
那么如何在指甲盖大小的芯片上，塞进更多的晶体管呢？采用先进制造工艺！
全球芯片制造企业在工艺制程上展开了激烈的角逐，最终台积电大获全胜。
2009年，台积电和ASML合作研发成功了浸润式光刻机，一举将工艺制程提升至28nm，拿到了苹果的订单，成为全球领先的芯片代工企业。
在苹果和ASML的助力下，台积电不断的攻克7nm、5nm、3nm制造工艺，并开始挑战2nm工艺。
2nm距离摩尔定律极限仅一步之遥，研发难度非常大。
它最直观的效果就是：可以让智能手机在4天内充电一次成为可能。
为此，台积电动员了上千名工程师参与该计划，并计划投入1万亿新台币（约合2290亿元人民币）。
要知道台积电在美国凤凰城建造的芯片厂，已经花费了2800亿人民币，如今又要拿出2300亿来搞2nm，可见台积电对2nm工艺势在必得。
2nm之所以花费如此巨大，一方面，研发、制造难度更大，另一方面，则是因为新工艺。
台积电的2nm工艺将首次采用全环栅晶体管（GAA）架构。
传统FinFET的沟道仅三面被栅极包围，而GAA纳米线采用沟道设计，可以被栅极完全包裹，意味着栅极对沟道的控制性能更好。
这样的工艺，可以大幅减少电子跃迁，降低漏电率，提高成品率。更大限度地克服的物理缩放比例和性能限制。
总的来说：GAA比FinFET的栅极控制能力更好，具有更高的有效沟道宽度，能够提供更高的性能，也能降低15%到20%的功耗。”
台积电打造了宏伟的蓝图，但研发进度迟迟不能跟上。此时，英伟达为其导入最先进AI系统，使得研发速度提升了数倍，让2nm成为了可能。
早在今年3月，英伟达就发布了面向芯片制造行业的突破性技术——NVIDIA cuLitho计算光刻库。
要知道，芯片研发和制造需要消耗极大的算力，需要40000万台CPU服务器24小时运行，才能满足。
为英伟达的cuLitho计算光刻机，可以将计算光刻的速度提高到原来的40倍。
举例来说：英伟达H100 GPU的制造需要89块掩膜板，在CPU上运行时。处理单个掩膜板需要两周时间，而在GPU上运行cuLitho只需8小时。
除了提高速度外，电力消耗也将大幅下降。
计算光刻库只需要500个DGX H100系统，就可以代替4万台CPU服务器，整体功率也从35MW降低至5MW，电力消耗仅为之前的1/9。
这样的技术不仅仅应用在台积电上，EDA工具龙头新思科技、光刻机龙头ASML也使用了该项技术。
可以看到，英伟达的GPU已经不仅可以助力人工智能，同时也加速了芯片的设计与制造。
台积电太幸运了，关键时刻总能遇到贵人，起步时得到了英特尔的认证；步入正轨后与ASML结盟，关键时刻拿到了苹果的订单；2nm时刻又得到了英伟达的助力。
而内地的中芯国际算是倒霉透顶，先是被台积电起诉，又被列入美商务部实体清单，如今连日本、荷兰的先进设备也买不到了。甚至连14nm工艺也撤掉了
中芯国际下架14nm工艺
中芯国际成立于2000年4月，总部位于上海浦东。是内地领先的晶圆代工服务企业，公司涉及通信、汽车、安防、工控、消费电子等多领域的芯片制造。
2020年3月，中芯国际在致股东信中表示：公司先进制造工艺方面取得重要性的突破。第一代 14nmFinFET 技术已进入量产，并将加快扩大产能，持续客户导入。
2022年底，中芯国际突破14nm N+1工艺（即12nm工艺制程）。自此，中芯国际的中芯国际的先进制程已经涵盖12nm至65nm。
不仅如此，中芯国际CEO还宣称：“已经完成7nm工艺技术的研发，只待EUV光刻机。”
可以说，中芯国际形势一片大好，似乎进入芯片代工前三指日可待！
但实际上，中芯国际面临着巨大的压力，甚至可以用“四面楚歌”来形容。
先是被《瓦森纳协定》限制，导致无法购买先进的EUV光刻机，被卡在7nm工艺上；然后又被美国商务部列入实体清单，无法获取美国技术及设备。
前不久，日本又宣布限制23种半导体设备的对华销售，荷兰ASML也摩拳擦掌，欲加入所谓的“芯片协议”。
要知道，美、日、荷三家企业掌握了全球91.6%的半导体设备，涉及EUV、光刻、蚀刻、晶圆清洗、薄膜沉积、热处理、晶圆打磨、涂胶、封装、测量等上百种设备。
应用材料、ASML、东京电子等半导体设备巨头将在整机、零部件、技术和专利等多方面，层层设卡。
可以说，此时的中芯国际遭受到的压力，绝不亚于创始人张汝京离职时期。
压力太大了，中芯国际不得不把官网的14nm晶圆服务撤下，也不再提7nm工艺的进展。
那么有网友问了，现在中芯国际到底还能制造14nm芯片吗？答案是能！但前提是，继续使用进口设备。
可能有网友会说，光刻机可以远程锁住，导致无法使用。这绝对是杞人忧天了。
中芯国际在购买光刻机时，肯定也购买了相关服务。在WTO规定的大前提下，海外巨头也不会把使用了几年的相对落后设备锁死。
毕竟，巨头们要把设备卖向全世界，赚全世界的钱，岂能如此不讲武德？何况，很多资本目的只是赚钱。
所以，在现有的设备报废前，中芯国际还是能够代工14nm芯片的，但海外巨头断供、内地设备无法补充的特殊时期内，中芯国际还是很难过的。
因此，中芯国际只能低调发展，保存实力，尽量减少老美的注意。
加快自主研发才能解决“卡脖子”
很多人认为7nm及以下芯片并不重要，它仅应用在15%的场景上，但这只是目前的情况，未来这一情况将快速改变。
首先，随着人工智能的快速发展，先进的GPU需求量越来越大，对7nm以下代工的需求将会快速增长。
此外，随着芯片技术的发展，尤其是台积电制造工艺的发展，未来会有越来越多的芯片跃迁至7nm，例如车规级、工业级。
最后，7nm及以下工艺芯片制造厂家少，价格高，可以获得更多的收益，反哺芯片研发，壮大企业，形成良性循环。
综合以上以上几点，我们必须要尽快实现7nm芯片国产化！要想实现7nm国产，就必须突破EUV技术。
EUV光刻技术被称为人类工业皇冠上的明珠，其涉及到多项复杂、先进的工艺，到目前为止，世界上没有哪一个国家单独完成EUV光刻机的制造。
目前EUV技术主要掌握在欧美等发达国家手中，并且相关技术、专利把控十分严格。
国内EUV光刻机技术也在快速发展，三大核心技术基本攻克。
EUV光源方面：
4月13日，前中科院院长白春礼到长春光机所调研，参观了EUV光源等技术，对取得的成绩给予了高度肯定。
这说明，我国的EUV光源技术已经突破，甚至是制造出了样机。
光学镜头：
长春光机所研发的光学镜片，在平整度方面接近EUV级别，镜片的特殊涂层技术也已经攻破，就连设备也实现了国产化。
双工作台：
清华大学和华卓精科研发的双工作台，精确度提升至了5nm，距离ASML仅一步之遥。
攻克三大核心技术，只是万里长征的第一步，之后就是样机生产、测试、配套、磨合、量产，到量产7nm芯片至少还有5年时间。
那么5年后，台积电是不是已经可以量产1nm芯片了？
可以说，国产芯片的发展，一分钟都不能停，更不能在“造和买”之间左右徘徊，下大力气全面搞自主研发才是国产芯片的希望。
写到最后英伟达助力台积电研发2nm芯片，让台积电再次如虎添翼，2025年，台积电新竹的晶圆厂将率先量产2nm芯片。
如果2nm芯片真的如IBM预测的那样，让智能手机实现4天一充电，那么台积电、苹果、高通将再次垄断市场。
更可怕的是，越来越多的芯片会跃迁至7nm以下的先进工艺，而国产14nm芯片将面临“卖不动”的尴尬局面。
所以，加快自主研发，支持国产品牌，已经刻不容缓！
我是科技铭程，欢迎共同讨论！
