台积电和三星被曝考虑在阿联酋建厂，美方瞎操心：先进人工智能芯片会运往中国
【文/观察者网 熊超然】当地时间9月22日，《华尔街日报》援引知情人士独家报道称，全球最大芯片制造商台积电的高管最近访问了阿联酋，并讨论了在当地建设一家与其在台湾地区部分规模最大、最先进的工厂相当的工厂综合体的可能性。此外，韩国三星电子公司也在考虑未来几年在阿联酋开展新的大规模芯片制造业务，该公司高管最近也访问了阿联酋，并讨论了这种可能性。
报道称，这两家芯片制造巨头讨论在阿联酋建造大型工厂，这可能在未来几年改变该行业，并成为中东人工智能投资的基石。不过，这些讨论目前仍处于早期阶段，面临着技术和其他障碍，成功与否仍有待观察。
报道还特别提到，台积电和三星在考虑阿联酋的新项目时，与美国政府官员进行了讨论，美方声称，“担心先进的人工智能芯片会运往阿联酋的贸易伙伴中国”。为此，两家公司与拜登政府官员已就让美方监督来自阿联酋任何工厂的芯片生产和运输进行了讨论，但尚未敲定具体细节。
“过去两年，我们与阿联酋在先进技术领域进行了广泛合作，这种伙伴关系正朝着正确的方向发展。”美国国家安全委员会（NSC）的一名发言人表示。据参与讨论的人士称，两家芯片制造商预计，美国对中国的有关“担忧”不会很快得到解决，在此之前，工厂的建设可能不会启动。
台积电标志图自路透社
据报道，根据正在讨论的初步条款，这些项目将由阿联酋提供资金，总部位于阿布扎比的阿联酋主权财富基金穆巴达拉投资公司（Mubadala）将在其中发挥重要作用，该机构一直渴望发展国内科技产业，而根据一些知情人士的说法，其更广泛的目标则是增加全球芯片产量，并帮助降低芯片价格，同时又不损害芯片制造商的利润。
穆巴达拉投资公司的一位发言人表示，其合作伙伴之一的阿联酋MGX公司，是一家由国家支持的科技企业，主导着该国一些最引人注目的人工智能投资，该公司已将半导体制造作为其战略的支柱，并正在与世界各地的合作伙伴进行定期对话，但目前阿联酋还没有建立工厂的具体计划。
《华尔街日报》认为，阿联酋与台积电和三星的谈判，既反映了其日益增长的科技雄心，也反映了其在全球范围内为扩大芯片生产提供资金的努力，这在很大程度上是为了满足人工智能热潮的需求。近年来，由于成本急剧上升，建设一座尖端芯片工厂可能需要花费200亿美元。阿联酋正在讨论的项目规模庞大，涉及可能包含多家工厂的综合设施，总投资额将超过1000亿美元。
目前，阿联酋拥有世界上最大的主权财富基金之一，穆巴达拉投资公司的说法是，截至去年，其投资组合的总价值约为3000亿美元。
阿联酋主权财富基金穆巴达拉投资公司《华尔街日报》
《华尔街日报》援引政府官员和行业高管的观点称，在阿联酋建设芯片工厂，除了提到的“美方政治障碍”，也仍存在巨大的技术困难，其中一项担忧是，芯片制造需要大量的超净水，用于冲洗蚀刻微电路的硅片，而阿联酋的大部分水都是通过海水淡化而来，需要进行大量净化。人们还担心，在阿联酋这样一个没有多少现有芯片制造供应链的国家，工程人才能否在远离公司总部的大型新工厂工作。
此前，根据《2022年芯片与科学法案》，美国向国内芯片制造业提供了390亿美元的拨款，以及预计价值更高的税收激励措施；欧洲领导人也已经拼凑出了一套自己的“激励方案”，吸引了包括英特尔和台积电在内的公司。报道认为，美国、欧洲和东亚地区此前的制造业增长是由这些政府补贴推动的，而如果台积电和三星坚持继续推进，阿联酋的这些项目可能会开启下一波产业扩张浪潮。
阿联酋是石油输出国组织（欧佩克，OPEC）成员国，是石油和天然气的主要生产国。与该地区的其他自然资源大国一样，阿联酋近几十年以来一直在寻求实现经济多元化，利用其石油财富投资于铝生产等行业。
近期，阿联酋在努力成为先进技术领域的参与者方面取得了进展。《华尔街日报》今年2月曾报道，知名人工智能公司OpenAI的首席执行官萨姆·阿尔特曼（Sam Altman）已经同阿联酋等地的投资者会谈，大幅扩大芯片、电力和其他开发人工智能所需的基本投入的生产规模，这些努力最终可能涉及高达5万亿至7万亿美元的投资。
今年4月15日，美国科技企业微软在其官方博客宣布，将向总部位于阿布扎比的阿联酋人工智能公司G42投资15亿美元。同时，微软将获得G42的少数股权，其总裁布拉德·史密斯（Brad Smith）将加入G42董事会，G42将通过微软云计算平台Azure运行其人工智能应用和服务。
微软和G42签署协议G42网站
《华盛顿邮报》4月16日在报道此消息时，援引要求匿名的知情人士披露，作为谈判的一部分，G42已同意从中国撤资、将中国设备从其业务中剔除，其中点名了华为。彭博社同日的报道也援引知情人士披露，其中涉及“终止同中方任何合作”的谈判内容有美国政府在背后介入，并称在达成这项“不同寻常的协议”之前，G42曾遭美方审查并面临惩罚性制裁，而如今美方则对此“深感鼓舞和满意”。
7月29日，路透社报道称，美国国会发言人当天称，在美国国会议员表达了对G42可能将美国人工智能技术流入中国的“担忧”后，阿联酋方面阻止了两国相关人员的会面。报道称，阿联酋驻美国大使“亲自介入”，阻挠美国国会众议院“中国问题特别委员会”与G42和阿联酋政府官员会面。
针对美方炒作称阿联酋AI公司与中企合作构成安全威胁的说法，中国外交部发言人此前曾表示，美方多次以莫须有的安全理由破坏中国企业和其他国家开展合作，这是一种经济胁迫行为。当有关国家要求美方提供所谓“安全威胁”的可信证据时，美方却支支吾吾含糊其辞。
发言人强调，中方一贯反对美方泛化国家安全概念，将经贸问题政治化、武器化、泛安全化，阻挠产业界和企业间的正常投资经营活动。美方行径严重破坏国际经贸规则，冲击全球产业链供应链安全稳定，不得人心，也不会得逞。
台积电能赢吗？2nm芯片大战一触即发！三星英特尔拼了
差不多一个月前，苹果 COO 杰夫·威廉姆斯 (Jeff Williams) 低调到访台积电，根据媒体报道，此行就为一件事：
确保给到苹果的 2nm 产能。
没办法，台积电的产能实在太抢手了。不管手机芯片厂商、PC 芯片厂商，还是 AI 芯片厂商都在争夺台积电「相对有限」的产能，以至于面对台积电的涨价也欣然接受，英伟达创始人兼 CEO 黄仁勋甚至公开力挺台积电涨价。
而后，台积电的市值一度冲上 1 万亿美元。
不过还好，还没有厂商能与苹果争夺台积电 2nm 的首发产能。据供应链目前透露，作为台积电最大客户，苹果已经规划在明年的 M5 芯片上首发采用台积电 2nm 工艺。
就在本周，台积电将提前启动 2nm 的试产。据工商时报援引业内人士报道，台积电 2nm 制程将于本周试产，苹果 M5 芯片不仅拿下 2025 年首批产能外，也将率先导入下一代 3D 先进封装工艺 SoIC（系统整合芯片）。
因为相对 AI 芯片采用的 CoWos 封装工艺更简单，所以预期 SoIC 封装工艺的产能将在明年扩大至少一倍，也就是每月 8 千片以上。
当然，2nm 不是台积电的独角戏， 三星以及英特尔也都希望在这个节点缩短与台积电之间的差距，甚至实现超越。
图/三星
7 月 9 日，三星就在官网确认，日本人工智能公司 Preferred Networks（PFN）提前预订了三星 2nm 的产能，用来生产旗下第二代 AI 芯片。而英特尔这边，不仅准备了 20A（2nm）制程工艺，同期还有 18A（相当于 1.8nm）工艺。
但无论是台积电、三星还是英特尔，他们的最新计划都是计划在 2025 年投入量产，届时将是一场史无前例的 2nm 大战。
苹果 M5 首发，还有 SoIC 全新封装工艺
在今年 5 月 23 日的一场论坛上，台积电工艺开发副总经理张晓刚透露，目前 2nm 工艺开发进展顺利，「按计划 2025 年左右可实现量产。」
在 2nm 工艺节点上，台积电的准备可谓全面。首先是在晶体管架构上，台积电终于要在 2nm 工艺上采用全新的 GAA（Gate-All-Around）晶体管架构。不同于传统的 FinFET 架构，这种技术能够在性能和功耗上实现显著提升。
关于 GAA 技术，雷科技在《3nm 的芯片战争，才刚刚开始》中有过比较详细的介绍，其中就谈到：
计算性能最底层其实就是晶体管的「一开一关」，代表了二进制中的「0」和「1」，更底层是对晶体管内通道（又称沟道）的控制能力。FinFET 第一次将通道从横向转为竖向，而三星采用了宽通道（纳米片）的 GAAFET 技术，在单位面积内支持更多通道的控制……
晶体管架构变迁，图/三星
总而言之，GAA 晶体管是大势所趋，不过不同于三星在 3nm 节点上就导入这种晶体管架构，台积电早早就定下在 2nm 节点导入的计划。
此外，台积电的 2nm 工艺还可能引入了背面供电技术，这种技术通过在芯片背面布置电源轨，减少了电源传输路径中的阻抗，提高了电源效率和信号完整性。简言之，就是提高通过电源利用率，来提高芯片的能效。
但尽管台积电此前表示，将在 2026 年将背面供电技术率先导入 N2P 工艺（台积电 2nm 的一个版本），最近却有报道指出，N2P 仍将采用常规供电电路。
不过可以肯定的是，台积电 2nm 工艺的全系版本都将增加全新的 NanoFlex。
图/台积电
在今年 4 月的北美峰会上，台积电专门提到了 NanoFlex 技术，并表示 NanoFlex 将使芯片设计人员能够在同一块设计中混合和匹配来自不同库（高性能、低功耗、面积高效）的单元，从而使设计人员能够微调其芯片设计，以优化性能、功率和面积（PPA）。
另外根据台积电官方介绍，台积电 2nm 将于 2025 年下半年开始量产。而与 N3E 节点（台积电第二代 3nm 工艺）相比，N2 工艺在相同功耗下的性能提升了 10%到 15%，在相同性能下功耗降低了 25%到 30%。
这些改进使得 2nm 工艺能够在高性能计算和移动设备中发挥关键作用，不管是智能手机、PC，还是红得发紫的 AI 芯片都将受益于这种技术提升，实现更强的算力和更低的功耗。
台积电工艺路线图，图/台积电
但还不只如此，台积电的 2nm 制程工艺还配套全新一代的封装工艺。
除了在晶体管架构和电源管理上的创新，台积电在 2nm 工艺中还引入了全新的 SoIC（System on Integrated Chips）封装技术。SoIC 技术能够将多个芯片垂直堆叠在一起，通过硅通孔（TSV）实现高效的电气互连，形成紧密的三维结构。
与传统的封装方式相比，SoIC 技术不仅能够大幅提升芯片的集成度和功能密度，还能显著降低系统的功耗和延迟。
在此之前，台积电 CoWoS 封装工艺已经「征服」了英伟达、AMD 等大量芯片设计厂商的 AI 芯片，让他们离不开台积电。在最新一代的 MI300 AI 芯片上，AMD 还率先采用 SoIC+CoWoS 的封装方案。
MI300，图/ AMD
但在 AMD 之后，苹果 M5 系列可能是最先大规模采用 SoIC 封装工艺的产品。
同时作为台积电最大的客户，苹果也不意外是台积电 2nm 工艺的首发客户。按照目前流出的信息，M5 处理器将集成更多的核心、更高的频率和更强大的图形处理能力，进一步提升苹果设备的性能和用户体验。
三星紧追不放
在 2nm 工艺的竞争中，三星依然对台积电紧追不放。
在 3nm 工艺节点上，三星的表现并不尽如人意，第一代 3nm 工艺（SF3E）主要用于加密货币矿机芯片，始终没能在更广泛的市场上——比如手机、PC、HPC 等领域取得成功。
三星在 3nm 工艺上的失败主要归因于良率问题和性能未达预期，这导致许多客户转向竞争对手。所以为了应对这些挑战，三星声称在今年的第二代 3nm 工艺（SF3）中下「足了功夫」，其中之一是：
改名为「2nm 工艺」。
此前，Digitimes、ZDNet Korea 援引不同消息源指出，三星已经向客户和合作伙伴通知「第二代 3nm 工艺」更名为「2nm 工艺」，有业内人士还表示收到了三星关于更名的通知，还需要重新签订合同。
这不是三星第一次更名制造工艺了。 2020 年，在从 7nm 过渡到 5nm 工艺时，三星就曾将「第二代 7nm 工艺」更名为「5nm 工艺」。
不过真的假不了，假的真不了，三星真正的 2nm 工艺（SF2）计划于 2025 年投入量产。
三星工艺路线图，图/三星
在 6 月举办的 VLSI 技术研讨会（全称「超大规模集成电路国际研讨会」）上，三星就介绍了其采用 GAA 晶体管技术的第三代工艺——SF2，也是三星真正的 2nm 工艺。
按照三星的介绍，SF2 将通过引入独特的外延和集成工艺，「从而最大程度地提高栅极环绕优势，克服了产品增益与缩放和 GAA 结构冲突的问题。」 具体到数据上，这将使其能够将晶体管性能提高 11-46%，与未指定的基于 FinFET 的工艺技术相比，可变性降低 26%，同时将泄漏降低约 50%。
值得一提的是，SF2 可能也是三星第一个引入背面供电技术的节点。据悉，三星已在两款 ARM 芯片上测试了 BS-PDN 技术，结果芯片尺寸分别缩小了 10%和 19%，性能和效率最高提升了 9%。
图/三星
此外，三星在第一代 3nm 工艺中就率先引入了 GAA 技术，这种技术上的重大切换，在一定程度上影响了三星在 3nm 的良率表现。不过反过来，这也让三星更早了解和解决导入 GAA 技术带来的挑战。
这种优势，或许将使得三星能够在高性能计算、移动设备和其他需要高效能的应用场景中抢占先机。
为了做到这一点，三星不仅在技术研发上加大投入，还与超过 50 家知识产权（IP）合作伙伴合作，持有 4000 多项 IP，试图构建了一个强大的 2nm 生态系统。包括今年早些时候与 Arm 签署了一项协议，核心就是共同优化 Cortex-X 和 Cortex-A 内核，以适应三星的全栅极晶体管制造技术。
广泛地合作，也有助于三星在 2nm 工艺上取得更大的市场份额。
图/三星
至少在本月，三星将原本台积电的客户——日本人工智能公司 PFN 抢了过来，促成了三星第一份公开的 2nm 芯片代工订单。
同时，高通也是三星可以争取的大客户。今年 2 月有消息传出，高通同时向三星和台积电委托了 2nm 芯片的开发和试产，至少说明了骁龙 8 Gen 5 还没有花落谁家。
英特尔能否后来居上？
当然的，作为半导体行业的老牌劲旅，英特尔在 2nm 节点上的布局同样不容小觑。英特尔的 2nm 工艺节点被称为 20A，原本预计将在 2024 年下半年开始量产，但目前也推迟到了 2025 年。
在 20A 工艺上，英特尔也将首发导入自己的背面供电技术（PowerVia）以及 GAA 晶体管架构（RibbonFET），以进一步优化性能和能效。以及通过 Foveros 和 EMIB 等先进封装技术，来提升芯片的集成度和性能。
不过英特尔的 20A 工艺，更多还是面向内部的芯片设计部门，也更像是初期版本。真正对外的「2nm 节点」，其实是「四年五代工艺」原计划的终点——英特尔 18A， 比如微软就官宣将在未来基于英特尔 18A 工艺制造自研芯片，包括英特尔自家的 Clearwater Forest 也是基于 18A 工艺。
四年五代工艺，图/英特尔
此外，从 20A、18A 开始，英特尔还将采用被台积电 CEO 魏哲家惊呼「很好但太贵」的 High NA EUV 光刻机。
至于英特尔能不能实现「四年五代工艺」的工程奇迹，甚至重回芯片代工世界的巅峰，还是要看届时的落地情况。
写在最后
最近几年，很多人开始越来越重视芯片这个「幕后英雄」，也连带重视起了芯片制造这个关键环节。
毫无疑问，2nm 工艺节点的到来，标志着半导体制造技术的又一次重大飞跃。台积电、三星和英特尔三大代工厂在这一节点上的竞争，将对未来的高性能计算和移动设备市场产生深远影响。
至于对工艺演进逼近物理极限的担忧，我还是更愿意相信台积电创始人张忠谋的那句：「柳暗花明又一村。」
2024上半年，科技圈风起云涌。
大模型加速落地，AI手机、AI PC、AI家电、AI搜索、AI电商……AI应用层出不穷；
Vision Pro开售并登陆中国市场，再掀XR空间计算浪潮；
HarmonyOS NEXT正式发布，移动OS生态生变；
汽车全面进入“下半场”，智能化成头等大事；
电商竞争日益剧烈，卷低价更卷服务；
出海浪潮风起云涌，中国品牌迈上全球化征程；
……
7月流火，雷科技·年中回顾专题上线，总结科技产业2024上半年值得记录的品牌、技术和产品，记录过去、展望未来，敬请关注。
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