当2nm制程的战鼓刚刚擂响，半导体行业的目光已然投向了更前沿的技术无人区——1nm（A10）节点。这不仅是摩尔定律的终极考场，更是芯片制造工艺从"纳米时代"迈向"埃米时代"的分水岭。

据IMEC（比利时微电子研究中心）发布的未来硅基晶体管的亚1nm工艺节点路线图预测，到2036年，半导体器件将从纳米时代迈入原子（埃米）时代，这意味着硅材料的原子级精准制造将成为半导体科技发展的战略突破方向。1nm等于10埃米，这意味着人类将在原子尺度上搭建晶体管，每一个原子的位置都关乎成败。

台积电、三星、英特尔三大产业巨头都披露了1nm级制程相关计划，将这场先进工艺的军备竞赛推向埃米时代。在这个节点上，晶体管架构将从GAA纳米片进化到CFET（互补场效应晶体管），光刻机需要实现0.55甚至0.75的数值孔径，晶圆厂的造价将飙升至300亿美元以上。这是一场只有顶级玩家才能参与的豪赌。

01 1nm量产消息不断

在量产进度上，几家巨头的时间表既相互追逐又各有保留。

作为全球晶圆代工的龙头，台积电拿下了全球晶圆代工市场近70%的份额，在先进制程领域更是长期领跑行业。目前其2nm N2工艺于2025年年底实现量产，今年迎来苹果、AMD等头部客户的规模商用；后续的A16工艺将由NVIDIA费曼GPU首发，年底启动试产，2027年正式量产。

在更前沿的1nm赛道，台积电的布局早已落地。按照规划，其首个埃米级工艺A10（1nm）将于2030年正式面世，届时采用台积电3D封装技术的芯片，晶体管数量将突破1万亿个，即便是传统封装芯片，晶体管规模也将超过2000亿个。产能配套方面，总面积达531公顷的台南沙仑园区将于今年4月进入二期环评，2027年三季度完成最终环评。根据台积电之前公布的计划，园区规划建设6座晶圆厂，其中P1-P3工厂主攻1.4nm工艺A14，P4-P6工厂则专为1nm工艺A10布局，后期不排除还有0.7nm工艺。此外，有消息称，台积电规划的台南Fab 25晶圆厂可容纳6条产线，同样按照P1-P3产线适配1.4nm、P4-P6产线适配1nm的规格布局。在A10之前，台积电预计将于2028年推出1.4nm工艺A14，升级第二代GAA晶体管结构与背面供电技术。

三星电子的晶圆代工业务已定下2030年前完成1nm级先进制程工艺SF1.0开发并转移至量产阶段的目标，意图与台积电争夺先进制程话语权。

三星的激进背后，是尴尬的现实困境。尽管在2nm工艺上率先发布Exynos 2600芯片，但其试产良率仅为30%，今年年初其2nm GAA制程(SF2)的良率才提升至50%。而竞争对手台积电的2nm工艺良率初期便达到60%。更严峻的是，高通、AMD等核心客户持续将订单转向台积电，就连三星自家的Galaxy S25系列也弃用Exynos芯片，转投高通骁龙怀抱。

英特尔在2024年的Foundry Direct Connect活动上更新了路线图：14A（1.4nm）节点将于2026年开始生产，而10A（1nm）节点将于2027年底进入开发/生产阶段。

日本Rapidus也在积极布局。Rapidus是由包含索尼（Sony）与丰田（Toyota）在内的八家日本大型企业共同结盟成立，野心是将与台积电之间的技术差距大幅缩短至六个月之内。目前正在积极开发1.4nm技术，2029年开始生产。然而，部分市场分析师预测，Rapidus可能会尝试提前在2028年底就启动营运。这家日本晶圆代工厂在业务推进上展现了强劲的动能，但它仍面临严峻的结构性挑战，即日本缺乏能够消化1nm庞大需求的大型Fabless市场。

02 1nm技术实力分析

1nm制程的技术挑战远超以往，核心在于晶体管架构的代际跃迁。

从GAA到CFET的进化

当前2nm节点普遍采用GAA（Gate-All-Around，环绕栅极）纳米片晶体管，但1nm节点需要更激进的架构。IMEC的路线图显示，从2nm到A7（0.7nm）节点将采用Forksheet（叉片）设计，随后在A5和A2节点引入CFET（Complementary FET，互补场效应晶体管）。

三星已明确将在1nm节点采用Forksheet结构——这是GAA纳米片的进化版，在标准GAA基础上新增介质壁，可进一步提升晶体管密度与性能。台积电在1nm制程中可能不会立即采用CFET，而是继续优化GAA架构。

CFET的核心突破在于3D垂直堆叠：将N型与P型晶体管上下堆叠，共享同一栅极，面积可缩减50%，电流密度提升2倍 。这意味着在同样的芯片面积上，晶体管密度将实现质的飞跃。不过，CFET 架构对晶圆正面层叠工艺的精度要求达到了原子级，多层器件的对齐难度极高，产业化落地面临不小的挑战。

值得注意的是，按此前的技术路径，CFET本是下一代架构的公认标杆。但中国北京大学提出的FlipFET技术，首次实现了8层晶体管的三维垂直集成，单位面积逻辑密度较传统FinFET提升3.2倍，功耗降低58%。这一突破性成果被业界视为延续摩尔定律的最具潜力方案之一。不同于CFET依赖复杂的晶圆正面层叠工艺，FFET先在晶圆正面制造n型晶体管（如FinFET NMOS），再通过键合另一晶圆并翻转减薄，在背面制造p型晶体管（如FinFET PMOS）。这种结构无需垂直堆叠，而是通过物理翻转实现n/p器件的空间分离，从根本上避免了CFET的多层对齐难题。

光刻技术的极限挑战

1nm制程对光刻技术提出了近乎苛刻的要求。ASML的High-NA EUV（0.55 NA）光刻机已经交付，其分辨率提升至8nm线宽，理论上在双重曝光下可支持1nm芯片生产。但每台设备成本超过3.5亿欧元，重达15万公斤，需要250名工程师花费6个月组装。

更遥远的是ASML正在研发的Hyper-NA EUV（0.75 NA），预计2030年前后推出，对应产品命名为HXE系列。ASML预计，Hyper AN光刻机或许能做到0.2nm甚至更先进工艺的量产，但目前还不能完全肯定。

背面供电与新材料

为缓解布线拥塞，1nm节点将普遍采用背面供电网络（BSPDN）技术，将电源传输网络移至晶体管背面，从而提升信号完整性并降低功耗。此外，二维材料如二硫化钼（MoS₂）作为晶体管沟道材料的研究也在加速，其在1nm尺度下仍能保持开关特性，电子迁移率比硅高10倍。

03 1nm市场潜力

台积电预测，到2030年，采用3D封装技术的芯片晶体管数量将超过1万亿个，而采用传统封装技术的芯片晶体管数量将超过2000亿个。相比之下，当前英伟达GH100只有800亿个晶体管。

这意味着什么？AI训练芯片的算力将迎来新一轮爆发。台积电指出，从5nm到A14的每一代工艺，都将实现约30%的功耗效率提升、15%的性能增益和20%的晶体管密度提升。

三星则将1nm的赌注押在AI芯片上。据韩媒报道，特斯拉的AI6芯片将采用三星的SF2T工艺于2027年量产，而三星的1nm工艺将瞄准下一代AI加速器。

更值得关注的是，1nm芯片的制造成本将达到天文数字。从3nm到2nm，晶圆成本已从约1.8万美元涨至3万美元。若延续这一趋势，1nm晶圆成本可能达到4.5万美元以上（约合32万人民币），甚至更高。这不仅考验着芯片设计公司的财力，更可能重塑整个半导体产业的商业模式。

04 背后的赢家

在这场 1nm 制程的全球角逐中，除了晶圆代工巨头的正面交锋，产业链上游的核心玩家，早已成为决定战局的关键力量，甚至是这场竞赛的隐形赢家。

首当其冲的是光刻机巨头ASML。ASML垄断先进光刻机市场，占据90%份额，其EUV和高数值孔径EUV光刻机是3nm及以下制程芯片的核心设备。在1nm的角逐中，ASML依旧是无可替代的关键角色。

近日，imec宣布ASML EXE:5200高数值孔径EUV光刻系统正式上市，这是目前最先进的光刻工具。imec 预计 EXE:5200 高数值孔径 EUV 光刻系统将于 2026 年第四季度完成全面认证。与此同时，位于费尔德霍芬的 ASML-imec 联合高数值孔径 EUV 光刻实验室将继续运营，确保 imec 及其生态系统合作伙伴的高数值孔径 EUV 研发活动的连续性。ASML的EXE:5200（High-NA EUV）将成为1nm工艺的入场券。

此外，刻蚀、薄膜沉积等其他工艺设备也是重中之重。今年三月，IBM宣布与半导体设备制造商泛林(Lam Research)就亚1nm尖端逻辑制程的开发达成合作，双方为期5年的新协议将重点聚焦新材料、先进蚀刻/沉积工艺、High NA EUV光刻的联合开发。两家企业将结合IBM奥尔巴尼园区的先进研究能力和泛林的端到端工艺工具和创新技术，团队将构建并验证纳米片和纳米堆叠器件以及背面供电的完整工艺流程。这些能力旨在将High NA EUV图案可靠地转移到实际器件层中，实现高良率，并支持持续的微缩化、性能提升以及未来逻辑器件的可行量产路径。

而应用材料也在近日宣布推出两款适用于埃级工艺（1埃米 = 0.1纳米）的沉积设备，这两款设备已导入领先逻辑芯片制造商的2nm 及以下尖端工艺中。应用材料表示，GAA 全环绕栅极结构正成为尖端工艺的必然之选，可带来显著的能效提升。不过 GAA 的结构相较 FinFET 也更为复杂，需要超过 500 道工序方能制造，而这其中不少都要用到全新的材料沉积方法。

总的来看，1nm制程的竞赛实际上是一场"技术、资本和耐心"的立体战争。台积电依旧稳扎稳打，依靠客户粘性和技术积累保持领先；三星试图通过激进的路线图和架构创新（Forksheet）实现弯道超车；英特尔则希望借助美国芯片法案的支持，在2027年重返第一梯队；而Rapidus作为新玩家，正试图用"快鱼吃慢鱼"的策略在缝隙中寻找机会。而在这背后，还需要半导体设备商的支持。

1nm是否会成为摩尔定律的终点？或许在2030年，当第一片A10晶圆下线时，我们才能找到答案。但可以确定的是，这场"角逐1nm"的战役，已经悄然打响。