不同工艺节点下的芯片设计成本
2nm，贵在哪里？
要讨论2nm贵在哪里，如上所述，这同时是一个复杂的问题。
不过，据笔者从相关供应链了解到。进入了这些先进工艺，无论是IP，还是EDA工具，其成本的提高都是能够理解的。而进入到这些先进芯片，因为一次性流片成本较高，这就使得相关验证成本水涨船高，这从IBS提供的上图可以看到，进入到2nm芯片时代，设计的成本是可以预期的。
值得一提的是，伴随着这些先进工艺而生的是先进制造和封装工艺，这带来的成本也是不容忽视的。
以制造端为例，根据IBS对晶圆厂的先进工艺投资测算，如果要建设一个3nm工艺，月产4万片的晶圆生产线，成本约为150亿到200亿美元。据台湾联合报之前报道，台积电将斥资 1 万亿新台币（约合 339 亿美元）在台湾台中市建造一座晶圆厂，生产 2 纳米芯片。Rapidus首席执行官Atsuyoshi Koike此前在接受采访时曾表示，公司需要投入2万亿日元用于研发才能开始试生产2nm，然后需要投资3万亿日元才能开始量产2nm芯片。
其中，EUV光刻机和相应配套材料的成本增加，必然会是一个重要影响因素。
从DUV往EUV光刻机推进的时候，作为芯片制造的主要成本之一的环节光刻成本有了新的提升。但在即将进入的high na euv光刻制造时代，单台光刻机的制造成本将会从1亿多直接飙升到三亿多。虽然芯片在制造中使用的EUV的层数不会太多，例如据相关报道，在3nm工艺的时候，会采用多大25层EUV光刻曝光工艺。由此可见，这在进入2nm时代，势必会带来成本的提升。
进入到EUV时代，还有一个辅料需求增加，且成本会飙升，那就是掩模组（mask set）。
按照Semianalysis的报道，在 90nm 至 45nm 的代工工艺节点上，掩模组的成本约为数十万美元。28 纳米工艺的价格已超过 100 万美元。对于 7nm，成本增加超过 1000 万美元，而现在，当我们跨越 3nm 障碍时，掩模组将开始进入 4000 万美元范围。
晶圆成本的变化
关于芯片制造成本的飙升，我们可以从台媒泄露的台积电在相关晶圆报价上略知一二。
据Digitimes报道，与 N5（5 纳米级）生产节点相比，台积电将把使用其领先的 N3（3 纳米级）工艺技术加工的晶圆的价格提高 25%。换而言之，采用台积电领先的 N3 制造技术加工的一块晶圆将花费超过 20,000 美元 。作为对比，N5 晶圆的成本约为 16,000 美元，如下图所示。
报道进一步指出，台积电将为其即将推出的 2nm 节点进一步提高芯片生产价格。新的晶圆价格预估表明，台积电将对 2nm 芯片每片晶圆收取 25,000 美元的费用。
谁在竞争2nm？
正因为2nm无论是芯片设计还是建造晶圆厂成本都是如此昂贵，所以可以预期的是，仅有少量的厂商能够跨入2nm这个阶段。在Fabless方面，我们认为英伟达、苹果、高通、MTK和博通等领先厂商会是首批使用2nm的客户。在晶圆制造方面，则和大家所了解的一样，除了台积电、三星和Intel以外，文章开头提到的日本Rapidus会是其中的一个玩家。
首先看台积电方面，他们在去年首先推出初始版本的2nm工艺是该代工厂第一个使用环栅 (GAAFET) 晶体管的节点，台积电将其称为 Nanosheet 晶体管。与当前 FinFET 晶体管相比，GAAFET 的优势包括降低漏电流（因为栅极位于沟道的所有四个侧面），以及调整沟道宽度以获得更高性能或更低功耗的能力。
台积电去年推出这项技术时表示，在相同功耗和复杂度的情况下，可以将晶体管性能提升10%到15%，或者在相同时钟和晶体管数量的情况下，将功耗降低25%到30%。该公司还表示，N2 将提供比N3E高 15% 以上的“混合”芯片密度，这比去年宣布的 10% 密度增加有所增加。
在今年的技术大会上，台积电表示，N2技术开发已步入正轨，该节点将于2025年进入大批量生产（可能是2025年很晚）。该公司还表示，在进入 HVM 两年前，其 Nanosheet GAA 晶体管性能已达到目标规格的 80% 以上，256Mb SRAM 测试 IC 的平均良率超过 50%。
台积电的 N2 系列将在 2026 年的某个时候升级，届时该公司计划推出其 N2P 制造技术。N2P 将为 N2 的 Nanosheet GAA 晶体管添加背面电源轨技术。公司还在准备 N2X——一个专为高性能计算 (HPC) 应用（例如需要更高电压和时钟的高端 CPU）量身定制的制造工艺。
在三星方面，他们也表示，公司也将于将于 2025 年开始大规模生产用于移动应用的 2nm 芯片。三星还将在2026年提供用于高性能计算的2纳米芯片生产，并在2027年提供汽车芯片的工艺。
该公司表示，与去年推出的 3nm 工艺相比，其 2nm 工艺的性能和能效分别提高了 12% 和 25%，是芯片制造商中率先做到这一点的。三星表示，其 2nm 工艺还提供比 3nm 工艺小 5% 的芯片。该公司还表示，将于 2027 年开始量产采用 1.4 纳米工艺的芯片。
来到Intel，他们在今年三月初的一场会议上透露，公司已经完成了其 1.8 纳米和 2 纳米制造工艺开发。该公司将于 2024 年开始在内部和第三方产品中使用 1.8 纳米和 2 纳米制造工艺。他们表示，Intel 18A 每瓦性能提高 10%。Intel 20A 的每瓦性能提高了 15%。
至于rapidus，他们则计划通过和IBM、IMEC等机构合作，以推进其2nm研发。
毫无疑问，在技术以外，这是一场当之无愧的金钱竞赛。
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