決戰2028 英特爾、台積電競逐1.8nm晶片製造
繼台積電公佈1.8nm技術進度後,英特爾也更新Intel Foundry(英特爾代工廠)的技術路線圖。近期在美國加州聖荷西舉行的2025英特爾代工大會上,英特爾CEO陳立武(Lip-Bu Tan)宣布,Intel 18A製程節點已進入風險試產階段,英特爾亞利桑那州Fab 52工廠已成功完成Intel 18A流片,並將於今年內正式實現量產。

英特爾CEO陳立武Lip-Bu Tan(圖片來源:Intel)
同時,英特爾也公佈全新演進版本Intel 18A-P、Intel 18A-PT,以及最先進Intel 14A(1.4nm),預計每瓦性能將比18A製程提升15%-20%,產品將於2027年左右問世。

「我將全力確保代工業務的成功。」陳立武稱,公司將傾聽客戶聲音,要求客戶“對他們直言不諱”,並將加強產品線。他還稱,英特爾將與美國川普政府合作,將英特爾代工打造成美國「偉大的代工廠」。
值得一提的是,就在4月初,台積電宣布2nm(N2)晶片將在今年下半年量產,A14(1.4nm)製程預計於2028年開始量產,A14 SPR升級版則鎖定2029年推出。
陳立武這一公開表態,直接否認了英特爾在新CEO上台後可能出售晶片代工業務的市場傳言。同時,這也意味著,2028年將是英特爾和台積電競賽的新節點,全面競逐1.8nm先進製程,反超頻繁被曝出良率問題的三星。
相較於英特爾、台積電、三星「群雄逐鹿」先進製程晶片,中芯、華虹等國產晶片產業鏈則大部分做28nm及以上成熟工藝,少量產線做16/12nm等。根據IDC估算,到2025年,中國成熟製程晶片產能將佔全球市場約28%,國際半導體產業協會(SEMI)進一步預測稱,到2027年這一數字可能會攀升至39%。
那麼,中國是否需要像台積電、英特爾一樣追逐先進製程?
清華大學教授、中國半導體產業協會積體電路設計分會理事長魏少軍曾直言,伴隨著外部禁止中國進行先進製程晶片研發,中國所能使用的製造技術不再像之前那樣豐富,如今,中國晶片產業需要在技術創新上更為關注不依賴先進製程的設計技術,包括架構的創新、微系統整合等。晶片企業需拋棄“路徑依賴”,打造中國自己的產品技術體系,否則將永遠無法擺脫跟在別人後面亦步亦趨的被動局面。
後摩爾定律時代,晶片研發成本超52億但PPA成長僅30%左右
一款晶片的研發投入要多少錢?
國際商業策略公司(IBS) 執行長Handel Jones曾表示,設計28nm晶片的平均成本為4,000萬美元;而7nm晶片的成本高達2.17億美元,5nm為4.16億美元,3nm更是將耗資高達5.9億美元。
另據多個公開數據顯示,預計3nm晶片整體設計開發費用可能接近10億美元(約合人民幣72億元);而2nm製程晶片整體研發費用預估超過7.25億美元(約合人民幣52.7億元),或將高於3nm晶片設計成本,原因主要反映在晶圓代工成本、新開發率、設備成本、新開發率等方面。
雖然隨著製程不斷往1nm方向發展,研發晶片成本指數級上升,但效能、功耗、面積(PPA)三大晶片指標成長速度卻沒那麼明顯。
例如,高通最新發表基於4nm製程的第四代驍龍8s,相較於先前高通驍龍產品,通用運算(CPU)效能僅提升31%;加入AI 與光追之後,GPU效能提升49%、耗能提升39%。

更不用說採用最新過程和Chiplet技術的英特爾酷睿Ultra7 165H,相較於前代10nm製程的酷睿i7-1370P,每瓦效能僅成長8%左右。

顯然,相對於成本,製程並未為晶片效能(尤其是CPU)層面帶來多大提升。我們也可以看到,英偉達CEO黃仁勳開始放大模型Token需求的激增從而體現最新B200對於AI晶片市場重要性。
一位半導體產業人士在私下和鈦媒體AGI交流時也提到,國內不做先進製程是明智的,本身到12nm之後,流程對於性能提升已經沒有那麼明顯了。
所以,追趕到1.8nm製程階段,為了更大提升晶片PPA,英特爾、台積電都拿出了新的技術方案。
其中,英特爾為了削減成本,取消了20A節點的量產,而是直接啟用Intel 18A(1.8nm等效),這是業界首個同時採用PowerVia 背面供電網絡(BSPDN)和RibbonFET GAA晶體管的產品化節點,進入大批量生產競爭對手(HVM) 的時間與台積電節點大致相同的2nm222222222日。
其中,PowerVia在晶片背面提供最佳化的電源佈線,以提高性能和電晶體密度,可將ISO功耗性能提高4%,將標準單元利用率提升5%~10%;RibbonFET 還透過使用完全被閘極包圍的四個垂直奈米片,在更小的面積內提供更高的電晶體密度和更快的開關速度。

目前,英特爾18A製程節點已進入風險生產階段,英特爾亞利桑那州Fab 52工廠已成功完成Intel 18A的流片,首批小批量生產已正式啟動,大批量生產計劃於年底啟動。
英特爾透露,英特爾18A預計2025年下半年量產,以支持英特爾年底前推出首款Panther Lake SKU,更多SKU將於2026年上半年推出。
Tomshardware分析認為,整體來看,儘管台積電在密度(大概還有成本)方面仍佔據優勢,但英特爾的節點比台積電更快、功耗更低,而具體這些差異可能會因不同晶片設計中的具體實現而異。
Intel 14A是繼18A之後的下一代產品,目前已在研發中,並計劃於2027年進行風險生產。
如果一切順利,14A將成為業界首個採用高數值孔徑EUV(High-NA EUV)光刻技術的節點,而台積電A14(1.4nm)並未採用高數值孔徑EUV微影技術。
具體來說,英特爾14A將採用其PowerVia背面供電技術的第二代版本。新的PowerDirect 方案是一種更先進、更複雜的方案,它透過專門的接點將電源直接傳輸到每個電晶體的源極和汲極,從而最大限度地降低電阻並提高電源效率。與英特爾目前PowerVia方案相比連接會更直接、更有效率。此外,英特爾已經與其主要的14A 製程節點客戶共享了製程設計套件(PDK) 的早期版本,該套件包含一套資料、文件和設計規則,可用於設計和驗證晶片。
根據英特爾揭露,14A節點的電晶體密度比18A節點提高了1.3倍;效能功耗比將比18A節點提升15%-20%;相同效能下功耗比18A降低25%-35%。英特爾表示,已有多家客戶表示有意使用Intel 14A製程製造晶片。
此外,包括全球三大EDA巨頭新思科技(Synopsys)、Cadence、西門子EDA在內,英特爾代工的生態系統合作夥伴為Intel 18A提供了EDA支援、參考流程和智慧財產權(IP)許可,使客戶可基於該節點開始產品設計。
相較之下,台積電的N2(2nm)節點不包含背面供電;然而,A16將採用直接接觸式背面供電網絡,稱為超級電源軌(SPR),A16本質上是N2P節點的衍生產品,並帶有SPR技術,A16節點預計將於2026年底投入生產。
近期在北美技術研討會上,台積電首次推出全新邏輯製程、特殊製程、先進封裝及3D晶片堆疊技術。
其中,SoW-X技術可建構晶圓級大小的系統,能將至少16個大型運算晶片、記憶體晶片、快速光互連和新技術整合在基板上,為晶片提供數千瓦的功率,運算能力可望達到現有CoWoS解決方案的40倍;台積電緊湊型通用光子引擎(COUPE)的矽光子整合、用於HBM4的N12和N3邏輯基片,以及用於AI的全新集成電壓調節器(IVR),與電路板上單獨的電源管理晶片相比,其垂直功率密度提高了5倍。
台積電透露,新A14製程將採用第二代GAAFET nanosheet電晶體,並將NanoFlex標準單元架構升級為NanoFlex Pro設計技術協同最佳化(DTCO)技術,提供更高的效能、能源效率和設計靈活性。
與N2相比,A14將在相同功耗下速度提升15%,或在相同速度下功耗降低30%,同時邏輯密度將提升20%以上,並於2028年投入生產,首個版本則沒有背面供電。

隨著AI晶片效能需求增加,作為台積電客戶之一,英偉達目前的旗艦GPU由兩顆晶片拼接而成,預計2027年推出的Rubin Ultra GPU則由4顆台積電製造的AI晶片拼接而成。
整體來看,台積電依然在按計畫佈局先進製程節點,包括蘋果、英偉達最新2nm產品預計將在今年大規模量產;而英特爾屬於“改革派”,陳立武上任後進行裁員優化、往先進製程節點全力推進,並致力於提升客戶效率,增加一些KA大客戶解決英特爾代工問題。
根據英特爾財報顯示,Intel Foundry第一季營收47億美元,年增7%。
談到Foundry業務規劃,陳立武表示,“我認為我們的首要任務是為英特爾代工給我們的內部客戶使用Panther Lake,下一步是與我們的客戶建立信任,以確保我們在這方面非常穩健。”
陳立武在今年4月全員信中強調,目前是成敗攸關的時刻,公司將推進扁平化高階主管團隊(ET)架構只是第一步,下一步是推動整個公司更加簡化、高效、協作。英特爾曾被廣泛視為全球最具創新力的公司,只要推動必要的變革,就沒有理由無法重回巔峰。
「我知道這需要承受很大的壓力,但是我們處於落後的局面,我們需要團結一心,盡可能地爭取勝利。」陳立武稱。
目前來看,英特爾18A、14A製程節點的開發也進展順利,尤其將推出支援晶片堆疊的18A-PT先進技術,將有助於英特爾進一步提升對潛在代工客戶的吸引力。但是,此次我們尚未聽到有關英特爾10A(1nm)、Intel 3製程節點計畫的任何新細節,預計將於2027年開始研發。
晶片製造的全球化“破滅”,台積電已向美國投資2000億美元
目前在晶片製造端,無論是英特爾,或是台積電,在全球新建晶圓代工廠成為最重要的任務之一。
根據英特爾披露,2021-2024年的過去四年間,英特爾已投資(Intel Foundry Capex)近900億美元,其中有近20%的投資用於增強前端和後端技術競爭力,80%(約合720億美元)主要用於擴大全球工廠的產能和能力,如購買新設備、建廠等。

台積電創辦人張忠謀曾表示,中美晶片戰爭的背景下,半導體全球化已死。半導體自由貿易,特別是最先進的半導體自由貿易已經消亡。
隨著前兩年爆發的全球晶片短缺危機,加上非全球化浪潮,台積電、英特爾都開始新建晶片製造工廠,以實現本土生產本土銷售。
今年3月,台積電宣布計畫將美國的投資擴大至1,650億美元,將其在美國先進半導體製造領域的投資金額再增加1,000億美元。此次擴產計畫包括新建三座製造廠、兩座先進封裝廠和一個大型研發團隊中心。
台積電預計,本項擴大投資可在未來四年帶來40,000個營建工作機會,並在晶片製造和研發高科技領域創造數以萬計的高薪工作機會,未來十年將在美推動超過2,000億美元的間接經濟產出。
川普表示,台積電在美國的投資已增加至2,000億美元,而這是第二任期內美國多個重大科技投資之一。根據美國商務部預測,到2030年,美國將能生產全球約20%的先進晶片,而過去美國先進晶片的產能幾乎為零。
英特爾則沒那麼好運,在波蘭和德國工廠建設已經暫停。
早在2023年6月19日,英特爾和德國聯邦政府簽署了一份修訂後的投資意向書,英特爾計劃在德國薩克森-安哈爾特州首府馬格德堡投資超過300億歐元,建造兩座埃米級晶圓廠,計劃2027年生產1.8nm以下先進製程。德國政府預計將提供100億歐元的補助。
2024年9月,英特爾宣布一系列成本削減計劃,其中包括將位於德國薩克森馬格德堡的Fab 29晶圓廠建設計劃推遲兩年。而近期,英特爾已經將該收購的土地恢復農業工作。
台積電也在年報中表示,自台積電在亞利桑那州設廠後,2021年、2022年與2023年分別虧損48.1億元新台幣、94.3億元新台幣與109.24億元新台幣。 2024年第四季開始量產前,該廠在過去四年間已累虧逾394億元新台幣,成為台積電「最燒錢的海外廠區」。
根據麥肯錫分析,考慮到補貼因素,在美國建造的標準成熟邏輯晶圓廠的建設成本將比亞洲類似設施高出約10%,運營成本則高出高達35%;由於歐洲的能源成本較高,但勞動力成本較低,因此其運營成本與美國大致相當。

麥肯錫認為,背後主要有五個原因,包括資本和營運成本的基本動態、不斷增長的材料需求、原材料和封裝的海外集中、物流和處理問題以及人才短缺等。其中,勞動成本的增加提高了晶圓廠營運成本,直接勞動力占美國晶圓廠總成本的約30%,維護費用佔整體晶圓廠成本的20%,美國勞動成本是亞洲的兩到四倍,尤其晶片製造大部分依賴超過75%的高利用率來實現經濟效益。
根據市場分析機構Semiconductor Intelligence數據顯示,2024年,全球半導體業資本支出1,550億美元,較2023年的1,680億美元減少5%,預估2025年,全球半導體業資本支出將年增3%,達到1,600億美元,主要受益於台積電和美光的資本增加。
其中,台積電2025年資本支出達380億美元至420億美元,年增30%以上,預計2025年人工智慧相關收入將翻倍成長;而美光預估,在截至8月的2025財年資本支出將年增73%,達140億美元。若扣除台積電與美光,2025年全球半導體業資本支出將比2024年減少120億美元,換算年減10%。
前不久SEMICON China展會上,SEMI預計,到2025年,全球半導體設備投資規模將達1,215億美元,2026年進一步成長至1,394億美元。從現在開始到2027年,預計將有105家新建晶圓廠投產,其中亞洲地區有75家,屆時晶圓廠設備(WFE)規模將成長至1,220億元以上。
「未來世界會不會形成中美各自領導的(晶片)技術體系,好像聽著有道理,但是從產業發展角度來看,真要發生這種狀況的話,恐怕是一個巨大的悲哀,可能是一個幾敗俱傷的結果。」魏少軍認為,當前新的環境下,中國晶片半導體產業還是要堅定信心,保持發展定力。

台積電業務開發資深副總裁張曉強透露,隨著AI快速發展,他預期全球半導體產業年產值將能夠在2030年前突破1兆美元,AI數據伺服器和AI手機需求更多,但面對美國近期加徵關稅、AI泡沫化等疑慮,投資人仍須謹慎觀察。
展望2025年,WSTS預測,全球半導體市場預估維持11.2%的成長速度,達6,970億美元。 SEMI稱,預計到2026年,AI 將帶動全球晶片製造投資再成長18%,進而推動2030年全球半導體產業成長至1兆美元,2035年預計超2.1兆美元。
麥肯錫稱,到2030年,全球半導體公司將投資約1兆美元用於新建晶圓廠。