当前，全球集成电路产业正处在2nm工艺规模化量产的关键阶段，GAA晶体管、背面供电等关键技术相继取得突破，国际头部企业加快技术布局，产业竞争呈现出更加多元、差异化的发展态势。2nm工艺的量产应用，不仅将带动半导体技术实现新一轮迭代升级，也深刻影响着全球产业链供应链的竞争格局。这一趋势，对我国集成电路产业发展而言，既是前所未有的挑战，更是推动我国技术转型升级、实现更高水平突破的重要机遇。

一、全球2nm芯片发布核心图景

（一）全球高度重视集成电路先进制程发展，并对未来技术演进作出前瞻性布局

IRDS（国际器件与系统路线图）明确2025年起推进2nm级LGAA器件、背面供电技术，2027年向1.4nm节点演进，2031年导入CFET架构。IMEC（比利时微电子研究中心）则规划了从2nm级Nanosheets、到0.7nm级CFET，再到亚埃米级2DFET的器件演进路径，同步配套背面供电、先进互连等支撑技术，共同推动后摩尔时代制程迭代。

（二）AI与高性能计算（HPC）芯片对2nm工艺的需求或将超过传统智能手机、电脑芯片

据Counterpoint预测，2026年3nm和2nm节点芯片出货量预计同比增长18%，但同期智能手机SoC出货量可能出现下滑，先进制程增长将主要由AI与HPC芯片拉动。与此同时，在英伟达、AMD等客户的带动下，台积电2nm节点应用范围也逐步拓展，由此前集中于苹果、联发科、高通等移动应用处理器领域，转向在AI和HPC领域实现广泛应用。例如，2025年英伟达已超越苹果成为台积电最大客户，标志着台积电增长驱动力实现结构性转移。此外，曾经高度依赖手机及消费电子产品的联发科，也开始重点布局AI及HPC领域，且拟与谷歌合作开发TPU v7芯片，相关产品将采用3nm工艺。

（三）多源代工模式成为先进制程领域保障供应链安全稳定的关键

高通计划于2026年第三季度推出两款2nm工艺手机芯片，即骁龙8 Elite Gen6标准版与Pro版，生产主要依托台积电产能支撑，同时也与三星洽谈其2nm工艺代工合作事宜，以此分散供应链风险。作为台积电第一大客户的英伟达，已就Intel 18A和14A制程节点与英特尔商议代工事宜。与此同时，英伟达即将推出的Groq 3 LPU语言处理单元将由三星采用4nm工艺代工，双方在下一代先进制程芯片代工合作也已开展洽谈工作。此外，AMD作为台积电另一重要客户，也与三星洽谈为下一代芯片提供代工服务。

（四）2nm及以下先进制程领域竞争愈发强烈

台积电在2nm及以下先进制程领域占据主导地位，良率业内公认最高，且客户群体也最为庞大。虽然在量产时间上，台积电2nm工艺略晚于三星、英特尔等竞争对手；在技术选择上，台积电也显得略微保守。目前，台积电2026年2nm制程产能已基本预订完毕，核心客户锁定大部分初期产能，且台积电还同步布局N2P、N2U等衍生工艺及A12、A13等后续节点，为先进制程持续突破提供支撑。三星、英特尔在2nm及以下先进制程领域采取激进追赶策略，但仍存在产能不足、良率偏低等问题。目前，三星2nm制程早期良率仅20%，即便2026年有望提升至60%，但仍落后于台积电。此外，作为IDM企业，三星、英特尔的2nm初期产能大多用于自家产品，外部大规模量产客户较少。然而，市场对先进制程需求持续高涨，仅靠台积电产能难以满足市场需求，未来随着三星、英特尔产能扩张、良率提升，预计将有更多有大规模量产需求的客户选择其代工服务。与此同时，新兴厂商也在积极布局突围，如Rapidus依托政府与企业投资，聚焦2nm定制化服务和快速交付，避开巨头产能竞争。TERAFAB借助英特尔技术支持，聚焦太空领域的AI推理芯片生产，计划2027年实现2nm量产，依托特色定位拓展市场份额。

（五）先进制程新技术成为焦点

台积电在N2等先进节点运用NanoFlex设计技术协同优化（DTCO）技术，并结合GAA纳米片晶体管结构，适配多元标准单元组合，统筹兼顾性能与功耗优化，并将在A16（1.6nm）工艺中首次采用Super Power Rail（SPR）背面供电技术。英特尔部署业界首台商用High-NA

EUV（高数值孔径极紫外光微影）设备，为14A等先进工艺研发生产提供支撑，减少多重曝光步骤、提升良率。此外，英特尔还在Intel 18A（等效2nm工艺）中采用Power Via背面供电技术，优化供电效率、提升芯片密度与性能。三星在GAA架构基础上，构建Forksheet（叉状片）晶体管结构，同时引入背面供电技术，并同步布局High-NA EUV先进光刻设备以支撑1nm制程的量产，助力其在先进制程竞争中实现突围。

二、先进制程技术特点

在先进制程领域，相关技术正持续迭代升级，与成熟制程存在较大差异:

表1 头部设计、代工及IDM厂商在2nm工艺的布局

表格信息来源：北国咨根据公开资料整理（截止到2026.4.20）

（一）芯片制程缩小推动晶体管架构不断演进

2nm及以下晶体管技术正从FinFET向GAA、Forksheet、CFET迭代。IRDS及IMEC的半导体逻辑技术路线图显示，从2nm起到A10（1nm）节点，将采用GAA（全栅场效应晶体管）结构，后续在A7节点进一步引入CFET（互补场效应晶体管）结构。目前，GAA已成为2nm制程的全球主流架构，三星的Forksheet与CFET则是1nm节点的核心技术方向，且Forksheet被视为GAA的进阶版。目前，国际头部厂商均已布局GAA架构，如三星在其3nm工艺率先实现商用，但良率仍待提升；英特尔在其GAA架构中搭配PowerVia背面供电技术使用；台积电在2nm工艺中首次采用GAA架构，其CFET技术仍处于实验室验证阶段。各厂商计划于2030年前后推进CFET架构商业化。

表2  2018—2046年半导体晶体管技术路线图

表格信息来源：北国咨整理根据IRDS、IMEC数据整理

（二）先进封装与先进工艺协同发展

芯片制程进入5nm以下后，发展面临多重制约。一是设计成本大幅攀升，据Yole数据，90nm制程设计成本仅1500万美元，3nm已突破10亿美元，2nm及以下成本将进一步抬升。二是技术逼近物理极限，晶体管尺寸缩小至纳米级后，量子隧穿、漏电流等问题逐步显现。先进封装成为破解上述难题的重要路径，可有效提升良率与设计灵活性，降低成本并优化性能。目前多家厂商已采用先进工艺与先进封装协同发展模式，如AMD的MI455X在同一芯片内封装集成了12颗采用不同工艺制造的计算芯片，并搭配台积电2nm、3nm工艺的I/O芯片，通过分节点生产后再封装集成，实现了性能与成本的平衡。苹果即将推出的2nm工艺A20、A20 Pro芯片，将采用台积电WMCM先进封装技术优化散热与运行效能；英伟达自7nm节点起大规模采用台积电CoWoS封装技术，并在4nm~3nm节点持续深化应用，计划在更先进制程中结合SoIC、CPO等先进封装技术，同时也在评估英特尔EMIB-T等方案。

（三）背面供电是2nm及以下先进制程的核心支撑技术

背面供电的核心逻辑是将供电网络从晶圆正面转移至背面，实现电源与信号布线的物理分离，破解先进制程微缩瓶颈。据英特尔相关数据显示，该技术可将芯片密度及单元利用率提升10%，有效减少压降（IR Drop）最高达30％，提升芯片运行频率最高达6％，同时释放晶圆正面布线资源。背面供电主流方案包括英特尔PowerVia、台积电Super Power Rail（SPR）、三星SF2Z等。英特尔率先推出PowerVia背面供电技术，并已在其18A制程节点中应用。台积电计划于A12节点引入超级电源轨（SPR）背面供电技术。三星计划于2027年在1.4nm制程节点应用SF2Z背面供电技术。

（四）DTCO（设计与工艺协同优化）与STCO（系统技术协同优化）在先进制程领域的关键性与日俱增

DTCO的核心是推动设计、制造与材料等多领域协同优化，国际头部厂商已将其广泛应用于先进制程以提升芯片性能。三星数据显示，7nm制程的整体效能提升中，约10%源于DTCO技术，其3nm及以下制程中该贡献占比将提升至50%。台积电数据显示，相较10nm制程，DTCO使其7nm制程逻辑密度提升超1.6倍、速度提升约20%、功耗降低约40%，同时，台积电计划在2nm工艺中首次采用名为NanoFlex的DTCO技术，后续于A14节点引入NanoFlex Pro技术。STCO则在DTCO基础上进一步扩大协同优化范围，在系统层面实现芯片制造全流程协同优化，成为2nm及以下制程的关键支撑技术。IMEC提出，系统解决方案需通过维度缩放、新材料应用与2.5D/3D互连三大路径，对计算密度、存储带宽、供电与散热等维度开展跨技术协同优化，此为STCO的核心思路。台积电在规划通过晶体管密度提升、DTCO/STCO优化、2.5D/3D封装与硅堆叠三类技术，实现半导体器件算力与能效提升。我国也在着力推进DTCO与STCO的产业化发展，但当前相关工作多由EDA厂商主导定义，存在EDA企业与晶圆制造厂分别从工具视角、制程视角形成不同解读的问题，未来需进一步强化产业链协同。

（五）2nm以下制程光刻路径分化，高数值孔径光刻机（High-NA EUV）并非行业唯一选择

此前，极紫外光刻机（EUV）被视为5nm以下制程的关键制造设备，其采用13.5nm波长光源取代传统DUV，实现更小特征尺寸的图案化；High-NA EUV是在此基础上将数值孔径从0.33提升至0.55，分辨率从约13nm提升至8nm，光源波长仍为13.5nm，并被视为2nm工艺以下的关键设备。然而，根据台积电最新规划，其2029年前所有先进制程节点均暂不引入High-NA EUV设备，而是通过多重曝光、DTCO/STCO协同优化等方式，持续挖掘现有EUV光刻机设备的工艺潜力，支撑N2、A14等节点量产。与之不同，英特尔则明确将在14A（1.4nm）节点全面采用High-NA

EUV，三星也已采购该设备并计划用于2nm制程量产。三大厂商在光刻设备上的差异化选择，体现了先进制程竞争中对成本控制、技术风险与量产节奏的不同战略考量，也意味着High-NA

EUV并非2nm工艺及以下的唯一选择。

（六）二维材料、光子、量子等新技术路线成为热点研究方向

芯片制程迈入2nm后，传统硅基技术逐步逼近物理极限，二维材料、光子、量子等新兴技术路线具备突破性能瓶颈的核心潜力，已成为全球半导体产业的研发焦点。例如，二维材料可在埃米级尺度保持稳定电学特性，有望突破硅基材料极限，预计2029年后逐步替代SiGe沟道材料，2033年后落地二维晶体管2DFET商用；光子芯片可破解电芯片带宽与功耗瓶颈，光通信互联技术预计2027年逐步落地，光计算有望2030年后实现突破；量子芯片具备颠覆传统计算架构的潜力，100比特级产品计划2030年商用，1000比特级产品目标瞄准2035年。英特尔、英伟达等国际头部企业已围绕前沿技术路线全面布局。此外，格罗方德与高塔半导体在先后退出先进制程竞赛后，均凭借硅光等新技术实现“换道超车”，重新站稳产业核心位置。这一路径为我国提供了重要借鉴，目前国内已在硅光等新兴领域完成相关布局，可依此类技术实现半导体产业差异化突围。

（七）AI成为驱动先进制程产业升级的关键

AI可针对性破解集成电路制造中设备运行监测、停机风险预判、产品缺陷识别、生产良率改善等核心难题。从国际来看，台积电应用Smart Manufacturing AIS工具，在5nm、3nm制程中实时优化2000余项参数，设备综合效率达92.5%，缺陷检测周期缩短40%，显著提升3nm工艺稳定性并大幅降低不良率；三星导入NVIDIA GPU与cuLitho技术，将OPC计算速度提升20倍，通过全流程AI实时分析，实现良率优化、缺陷率降低与先进工艺量产提速。从国内来看，部分晶圆制造企业已实现产线智能监控全域覆盖，借助AI开展生产异常预警，缩短问题排查周期30%，并通过缺陷检测分类大模型，实现90%的晶圆缺陷精准识别及成因溯源，有效降低2%的良率损耗，稳步提升生产管控水平。

三、对我国的启示

当前，我国在先进制程领域与国际头部企业存在较大差距。同时受政策限制影响，先进制程所需设备、材料进口受阻，处于“卡脖子”困境。在此背景下，我国集成电路产业可从多方面发力，弥补在先进制程领域的短板。

（一）通过布局先进封装补齐先进制程发展短板

发展先进封装技术，有利于我国规避EUV光刻机等关键设备制约，突破产业发展瓶颈，为集成电路产业高质量发展拓展新空间。因此，我国可立足现有产业链与研发基础，结合成熟工艺与先进封装技术，依托可重构计算、存算一体等国内优势新型架构，在芯粒等先进封装技术支撑下实现芯片性能跃升，从而绕过先进工艺供应制约，推动高端芯片实现自主可控与本地化供给。

（二）推动DTCO、STCO等产业链协同的发展模式

我国未来可构建以DTCO、STCO为核心的创新发展模式，推动产业从单一制造环节，向设计工具、系统优化等高附加值领域延伸，引导上下游企业加强协同优化。此外，集中资源突破关键材料、核心设备等瓶颈，提升国产EDA软件系统集成能力与市场应用水平，为设计与制造、系统与工艺的协同优化提供坚实支撑。鼓励芯片设计企业从需求端参与产业链协同，推动产业链整体优化，着力解决EDA企业与晶圆厂因工具、制程视角不同而产生的认知分歧。

（三）制定中国特色技术路线图

受外部技术管控影响，我国集成电路自主创新已进入差异化发展阶段，亟需构建符合自身产业条件的技术路线体系，规避关键设备与工艺短板。例如，可推动存储领域采用4F2 DRAM、3D DRAM等新型架构，降低对EUV光刻机的依赖；芯片架构层面可依托3D堆叠、存算一体等方案，弥补先进制程不足。

（四）超前布局前沿技术实现“换道超车”

我国可超前布局前沿领域，围绕3DIC、热管理、二维材料、量子、硅光等方向开展技术探索，深耕差异化技术赛道，实现半导体产业“换道超车”。同时，我国可依托高校与产业资源，由高校院所牵头、联合头部企业制定中国特色技术路线图，进一步明确技术方向与突破节点，并通过成果转化项目打通“研发—中试—产业化”链条，加速技术落地与新质生产力培育。

（五）AI赋能半导体可成为驱动产业升级的主要抓手

我国可着力推动AI技术与集成电路产业深度融合，深化AI在先进制程芯片设计、制造各环节的应用。可聚焦集成电路行业特性，支持大模型企业和集成电路企业联合攻关，加快构建芯片设计、晶圆制造等领域专属数据集，强化行业知识迁移训练。从而推动产业从经验驱动向数据驱动转型，降低集成电路产业核心技术创新成本，大幅提升产业核心竞争力。

作者介绍

沈  丛

咨询师

长期深耕于集成电路领域，曾参与北京市集成电路产业发展研究、北京市集成电路创新平台研究等工作，同时承担多项政府及企业委托的产业研究与项目咨询任务。

编辑：张　华 

审核：赵佳菲