芯耀
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5nm剛實現(xiàn)量產(chǎn)，3nm還未投產(chǎn)，2nm的角逐卻已經(jīng)進入白熱化階段，各方面都在積極籌備當中，圍繞著晶圓廠臺積電，各大半導體設備供應商、材料工藝服務商、EDA工具廠商，以及主要客戶，都開始將越來越多的精力向2nm轉(zhuǎn)移。
晶圓廠：臺積電領先，歐洲發(fā)力
目前來看，在3nm和2nm制程方面，臺積電相對于三星的領先優(yōu)勢很明顯。
2019年，臺積電率先開始了2nm制程技術的研發(fā)工作。相應的技術開發(fā)的中心和芯片生產(chǎn)工廠主要設在中國臺灣地區(qū)的新竹，同時還規(guī)劃了4個超大型晶圓廠，主要用于2nm及更先進制程的研發(fā)和生產(chǎn)。
按照規(guī)劃，臺積電有望在 2023 年中期進入 2nm 工藝試生產(chǎn)階段，并于一年后開始批量生產(chǎn)。
2020年9月，臺積電2nm工藝取得重大突破，研發(fā)進度超前，業(yè)界看好其2023年下半年風險試產(chǎn)良率就可以達到90%。
3月9日，歐盟委員會提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型最新目標：到2030年，歐洲先進和可持續(xù)半導體的生產(chǎn)總值至少占全球生產(chǎn)總值的20%，生產(chǎn)能力沖刺2nm，能效達到今天的10倍。
經(jīng)過中美科技戰(zhàn)，歐洲更加意識到科技獨立自主的重要性，決心搞自己的半導體產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，建立自己的2nm晶圓廠。
但是從歐洲視角來看，臺積電屬于中國，受美國管制，卻跟自己沒多大關系。最該擔心的其實應該是歐盟。所以，歐洲下定決心，必須建立自己的先進的2nm晶圓廠。
今年2月，歐洲議會批復了《復蘇和恢復基金》（RRF），該基金將提供6725億歐元（5.2萬億人民幣）的贈款和貸款，持續(xù)三年，面向歐盟各國政府提供最高13%的預融資。
簽署聯(lián)合聲明的成員國達成的協(xié)議是，撥出至少20%的RRF資金支持數(shù)字化轉(zhuǎn)型，未來2到3年，這筆資金將達到1450億歐元（折合約1.1萬億人民幣）。
設備：光刻機也必須與制程賽跑
對于2nm和更先進制程工藝來說，EUV光刻機的重要性越來越高，但是EUV設備的產(chǎn)量依然是一大難題，而且其能耗也很高。
到2022年，當3nm大規(guī)模生產(chǎn)、2nm準備試產(chǎn)，需要的新EUV光刻機數(shù)量預計為57臺。
2023年，當3nm生產(chǎn)規(guī)模擴大、2nm開始風險生產(chǎn)時，所需新EUV光刻機數(shù)達到58臺。
到2024年，啟動2nm的大規(guī)模生產(chǎn)，2025年生產(chǎn)規(guī)模擴大，到時所需新EUV光刻機數(shù)預計為62臺。
前不久，中國中科院的研究人員宣布，已經(jīng)突破了設計2nm芯片的瓶頸，成功地掌握了設計2nm芯片的技術。
然而我國尚不具備5nm芯片的光刻機，更不用說2nm的光刻機了，即使我國中科技具備了2納米芯片的研發(fā)技術，依舊無法在實踐中大量推廣。
去年的芯片禁令讓很多人意識到高端芯片的生產(chǎn)離不開尖端EUV光刻機，但在全世界范圍內(nèi)，這一關鍵設備確僅有ASML一家公司可以生產(chǎn)，處于絕對壟斷地位。
但是，按照目前的發(fā)展趨勢，5nm制程工藝似乎已經(jīng)不滿足后續(xù)市場的需求，眾多晶圓代工廠已經(jīng)開始布局更高制程工藝的研究。
為此，ASML不得不調(diào)整策略，開始研發(fā)全新的下一代EUV光刻技術。
材料和工藝：互連技術將升級
著先進工藝一步步向高端邁進，芯片制造商持續(xù)在最新工藝節(jié)點的晶體管制造技術上取得進步，但互連技術似乎跟不上先進工藝的步伐。
隨著晶體管尺寸的縮小，連接它們的金屬線也必須在多層互連堆積的整體層高結構中進行。
傳統(tǒng)上一般采用銅互連，但是發(fā)展到2nm，相應的電阻電容（RC）延遲問題非常突出。
目前，面向2nm及更先進制程的新型互連技術主要包括：
混合金屬化或預填充，將不同的金屬嵌套工藝與新材料相結合，以實現(xiàn)更小的互連和更少的延遲；
半金屬嵌套，使用減法蝕刻，實現(xiàn)微小的互連；
超級通孔、石墨烯互連和其他技術。
混合金屬化在互連中使用兩種不同的金屬。對于2nm來說，這很有意義，與雙金屬嵌套相比，通孔電阻更低，可靠性會提高；同時可以保持互連中銅的低電阻率。
臺積電和中國臺灣地區(qū)交大聯(lián)手，開發(fā)出全球最薄、厚度只有0.7納米的超薄二維半導體材料絕緣體，可望借此進一步開發(fā)出2nm，甚至是1nm的電晶體通道。
在先進工藝上，目前臺積電、三星及英特爾等幾家實力強大，日本公司主要是在光刻膠、硅片等材料有較大優(yōu)勢，但日本也沒有放棄先進工藝上的努力。
日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所與中國臺灣半導體研究中心（ TSRI ）等展開合作，開發(fā)了用于新一代半導體的新型晶體管結構。
與此前的晶體管相比， CFET結構的晶體管性能高、面積小， 有助于制造 2nm 以下線寬的新一代半導體。
三星計劃在3nm的時候生產(chǎn)下一代晶體管，稱為環(huán)柵場效應晶體管。臺積電計劃將FinFETs擴展到3nm，但將在2nm左右遷移到環(huán)柵。
當鰭（fin）寬度達到5nm（相當于3nm節(jié)點）時，F(xiàn)inFETs接近其實際極限。環(huán)柵晶體管比FinFETs具有更好的性能、更低的功耗和更低的漏電，但它們的制造難度更大，成本也更高。
其他新的和更有前途的互連解決方案即將出現(xiàn)，但它們可能要到2023年的2nm到來時才會出現(xiàn)。
EDA工具：高精尖技術集中在少數(shù)人手中
EDA作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的命脈，自始至終連接和貫穿著芯片制造和科技應用的發(fā)展；芯片設計、晶圓制造、封裝測試，直至電子產(chǎn)品的設計，每個環(huán)節(jié)都離不開EDA工具。
中美貿(mào)易戰(zhàn)拉開大幕，EDA禁運首當其沖，成為卡脖子工程。EDA的的戰(zhàn)略性，重要性被推到空前高度。
面對2nm高精尖的制程工藝，Cadence和Synopsys創(chuàng)建了全新的EDA工具堆棧，并開發(fā)全新的IP庫。
2nm制程要求芯片開發(fā)人員必須采用全新的設計規(guī)則和流程，并重新制作他們以前可能使用過的所有內(nèi)容。
目前國內(nèi)的EDA工具很分散，提供不了全套的工具鏈，而國際EDA公司提供給芯片企業(yè)的一般都是全套工具。
國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)面臨的最大問題就是國內(nèi)沒有形成一個完整的、互相促進的產(chǎn)業(yè)鏈，抱團一直是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要方向。
國內(nèi)EDA工具廠商鮮少參與晶圓廠和設計公司的合作研發(fā)，有EDA產(chǎn)品生產(chǎn)出來，也得不到使用和反饋，進而難以進步。
中國EDA已迎來最好的時代，華大九天、國微集團、芯華章、廣立微、概倫電子、芯和半導體等多家國產(chǎn)EDA公司已整裝待發(fā)，期待能以厚積薄發(fā)的技術實力快速完善中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，支持5G、人工智能、云計算等多項未來科技的發(fā)展。
未來本土EDA的發(fā)展之路，還得靠腳踏實地、一步一個腳印地走出來，最終實現(xiàn)真正的本土化。
結尾
2nm先進制程的每個環(huán)節(jié)和細分領域均環(huán)環(huán)相扣，只有通過產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動，才能獲得成功。而蘋果最有可能成為最先嘗鮮2nm芯片的廠商，此外在2024年之后，高通、英偉達、AMD等都會成為其2nm技術的廠商。
