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進入2026年,三星晶圓代工業(yè)務(wù)迎來關(guān)鍵轉(zhuǎn)折期——在2nm制程穩(wěn)步推進的同時,其下一代1nm工藝的布局已全面提速,明確提出2030年前完成1nm制程研發(fā)并實現(xiàn)量產(chǎn)的目標,力求打破臺積電長期以來的壟斷格局,爭奪先進半導體代工市場的主導權(quán)。
據(jù)TrendForce報道,三星正持續(xù)加大先進半導體技術(shù)投入,1nm制程的核心突破在于采用全新的“Forksheet”叉片晶體管結(jié)構(gòu)——這是在其3nm節(jié)點引入的GAA(環(huán)柵)晶體管結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的重大演進,更是其與競爭對手拉開差距的核心關(guān)鍵。
相較于GAA技術(shù),F(xiàn)orksheet將晶體管的電流路徑從三個面擴展至四個面,從而顯著提升功耗效率;此外,該技術(shù)通過在晶體管之間構(gòu)建電絕緣墻,在芯片空間內(nèi)插入叉形片層,最大限度縮小晶體管間距,進而在相同芯片面積內(nèi)容納更多晶體管,大幅提升芯片的邏輯密度與運行性能。
三星的1nm研發(fā)建立在2nm制程的扎實積累之上。
目前,三星2nm GAA工藝良率已提升至60%,正逐步逼近70%的目標,為1nm研發(fā)筑牢了堅實的技術(shù)根基。與此同時,三星正深耕2nm制程,持續(xù)擴展細分工藝陣容,包括計劃于今年部署的第三代2nm工藝SF2P、明年上線的SF2P+,以及專為特斯拉AI6芯片研發(fā)的定制化工藝SF2T——這款定制芯片將于2027年在美國泰勒新建晶圓代工中心實現(xiàn)量產(chǎn)。
去年,三星成功從特斯拉獲得價值165億美元的2nm AI芯片供應合同,這一合作不僅印證了其先進工藝的技術(shù)實力,更為1nm研發(fā)提供了充足的資金保障與實踐支撐。因此,進入2026年以來,三星半導體研究所已正式抽調(diào)2nm等尖端制程的核心研發(fā)人員,組建1nm專項研發(fā)團隊,全力開展技術(shù)攻堅工作。
與此同時,三星位于美國泰勒的在建晶圓廠部分區(qū)域已獲得臨時占用許可,今年3月已啟動極紫外(EUV)光刻設(shè)備的試運行測試,為1nm工藝后續(xù)試產(chǎn)筑牢設(shè)備基礎(chǔ)。此外,三星此前計劃引進的ASML High-NA EUV光刻機已順利到位并投入研發(fā)使用,該設(shè)備具備更高分辨率,能夠有效解決1nm制程中晶體管微型化的光刻難題,進一步加快了技術(shù)驗證的推進節(jié)奏。
據(jù)業(yè)內(nèi)最新消息,三星1nm量產(chǎn)時間預計將在2029年后,相較于此前提出的2030年前量產(chǎn)目標,整體推進節(jié)奏更趨穩(wěn)健有序。
在全球先進制程的激烈競爭中,三星的1nm研發(fā)計劃將面臨臺積電的強勢挑戰(zhàn)。目前,臺積電在晶圓代工市場占據(jù)近72%的絕對主導地位,其1.4nm級A14工藝計劃于2027年試生產(chǎn)、2028年實現(xiàn)量產(chǎn),三星在這一節(jié)點暫時處于劣勢,因此試圖通過1nm工藝實現(xiàn)彎道反超。
據(jù)悉,臺積電計劃在2030年后才將叉片技術(shù)引入1nm制程,而三星則將該技術(shù)提前應用于1nm研發(fā),力爭2030年前實現(xiàn)量產(chǎn),意圖憑借更快的技術(shù)迭代速度,搶占下一代半導體市場的先機。
值得注意的是,1nm制程的研發(fā)與量產(chǎn)面臨著前所未有的技術(shù)壁壘。作為將計算單元縮小至五個原子晶粒大小的尖端工藝,其組件寬度僅為當前2nm工藝的一半,制造難度呈幾何級數(shù)提升。在如此微小的尺寸下,幾個原子的偏差、納米級的信號路徑缺陷,都可能嚴重影響芯片性能;導線與金屬層的纖薄化還會導致熱梯度異常,降低芯片可靠性,同時光刻膠等核心材料的純度要求需達到千萬億分之一的級別。
此外,1nm制程還需要全新的IP、優(yōu)化方案及EDA軟件支持,這對三星的技術(shù)整合能力提出了極高要求。
自2019年提出“2030年成為系統(tǒng)半導體領(lǐng)域第一”的愿景以來,三星始終在先進制程領(lǐng)域奮力追趕臺積電,先后推出全球首個7nm EUV光刻工藝、全球首款3nm芯片,逐步縮小與臺積電之間的差距。盡管目前三星晶圓代工業(yè)務(wù)以6.8%的市場份額位居全球第二,與臺積電仍有顯著差距,但業(yè)內(nèi)人士認為,三星在技術(shù)層面的持續(xù)突破使其具備較強競爭力,而1nm工藝的布局,正是其實現(xiàn)彎道超車的關(guān)鍵一步。
隨著AI產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展,1nm工藝作為下一代半導體技術(shù)的核心,將直接決定未來AI服務(wù)器、高端移動設(shè)備等領(lǐng)域的技術(shù)走向。三星全力沖刺1nm賽道,不僅是自身業(yè)務(wù)升級的必然需求,更將推動全球半導體產(chǎn)業(yè)邁入原子級制程的全新發(fā)展階段。
未來幾年,隨著三星、臺積電、Rapidus等企業(yè)的激烈角逐,1nm制程的技術(shù)突破與量產(chǎn)落地,將重塑全球先進晶圓代工市場的競爭格局,而三星能否憑借叉片技術(shù)如期實現(xiàn)既定目標,值得整個行業(yè)持續(xù)關(guān)注與期待。
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